Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Гипотезы играют огромную роль в развитии теоретических знаний и в формировании научных теорий

Читайте также:
  1. A. Изучение психики ребенка в развитии
  2. I. Лексикография перевода как новая, развивающаяся в науке отрасль знаний
  3. II. Актуализация знаний.
  4. II. Список теоретических вопросов к экзамену
  5. III Задания для вводного контроля знаний
  6. III. Психологическое сопровождение учебно-воспитательного процесса (участие в формировании «умения учиться») Определение мотивации учебной деятельности
  7. III. РАЗВИТИЕ И ЗАКРЕПЛЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ
  8. IV. Задания для промежуточного контроля знаний
  9. IV. Совместное открытие знаний. Работа в парах.
  10. quot;Культурно-гигиенические навыки, их значение в развитии ребёнка".

 

 

- 9 -m'=m/(1-(V/c)2)1/2 (где m' – релятивистская масса, m – масса покоящегося тела, с – скорость света);

m'/m=1/(1-(0.95*c/c)2)1/2= 1/(0.0975)1/2"приблизительно равно"3.2 раза.

 

Гипотеза позволяют переходить от лобового исследования трудноразрешимой проблемы к изучению следствий гипотезы, относящихся, как правило, к иным, часто - более изученным, разделам науки. Иначе говоря, гипотезы, выдвигаемые при решении трудных проблем, предназначены для переноса исследований из области, почему-либо неудобной для изучения, в другую, более удобную область, где, возможно, исследования уже проведены или где провести их намного легче.

Гипотезы играют огромную роль в развитии теоретических знаний и в формировании научных теорий

Водородный атом является атомом химического элемента водорода. Он состоит из положительно-заряженного протона, который является ядром водородного атома и единственного отрицательно-заряженного электрона. Так как в дальнейшем изложении важен только заряд ядра, то не делается различия между ядрами атома водорода содержащими помимо протона также нейтроны (см. протий, дейтерий, тритий). Электрон и протон взаимодействуют посредством силы Кулона обратно пропорционально квадрату расстояния. Из-за своей простоты как проблема двух тел водородный атом имеет специальное значение в квантовой механике и релятивистской квантовой механике поскольку допускает точное или приближенное аналитическое решение.

 

Интерференция — физическое явление, наблюдающееся при наложении нескольких волновых процессов и заключающееся в локальных отклонениях общей интенсивности от суммы интенсивностей входящих волн.

Явление интерференции наблюдается во всех областях физики, изучающей волновые процессы. Важное значение имеет интерференция света, изучаемая в рамках волновой оптики. Также наблюдается интерференция звуковых волн (акустика), интерференция электронов (физика элементарных частиц), поверхностных волн и т. д.

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА. Из законов Ньютона можно показать, что при движении в пустом пространстве импульс сохраняется во времени, а при наличии взаимодействия скорость его изменения определяется суммой приложенных сил. В классической механике закон сохранения импульса обычно выводится как следствие законов Ньютона. Однако, этот закон сохранения верен и в случаях, когда Ньютоновская механика неприменима (релятивистская физика, квантовая механика). Как отмечалось, он может быть получен как следствие интуитивно-верного утверждения о том, что свойства нашего мира не изменятся, если все его объекты (или начало отсчета!) переместить на некоторый вектор L. В настоящее время не существует каких-либо экспериментальных фактов, свидетельствующих о невыполнении закона сохранения импульса.

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МОМЕНТА ИМПУЛЬСА. Если понятие импульса в классической механике характеризует поступательное движение тел, момент импульса вводится для характеристики вращения и является следствием утверждения о том, что свойства окружающего мира не изменяются при поворотах (или повороте системы отсчета) в пространстве.

В случае неравенства нулю момента силы наблюдается весьма "необычное" с точки зрения "здравого смысла" поведение быстро вращающихся тел (их момент импульса направлен по оси вращения) с помещенной на острие осью вращения. Такие тела под действием внешних сил (например, силы тяжести) вместо того, чтобы перемещаться в сторону действия силы, начинают медленно вращаться вокруг острия в перпендикулярной приложенной силе плоскости. Несмотря на то, что подобное поведение является непосредственным следствием законов Ньютона (или еще более общих законов сохранения и симметрии), этот эффект часто не только вызывает удивление у лиц, мало знакомых с точными науками, но и дает им повод рассуждать об "ошибочности современного естествознания вообще и классической физики в частности. Основанный на принципе "...если я не понимаю теории или наблюдаемого эффекта, то тем хуже для них...", к сожалению до сих пор все еще популярен, хотя уже на протяжении нескольких столетий развивающееся естествознание демонстрирует его весьма низкую эвристическую эффективность.

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ Первоначально в механике были введены кинетическая энергия (обусловленная движением тела) и потенциальная (обусловленная взаимодействиями между телами и зависящая от их расположения в пространстве). Конкретное математическое выражение для потенциальной энергии определяется взаимодействиями между объектами. В большинстве механических систем механическая энергия (сумма кинетической и потенциальной) сохраняется во времени (например в случае мяча, упруго ударяющегося о пол). Однако нередки и такие системы, в которых механическая энергия изменяется (чаще всего убывает). Для описания этого были введены диссипативные силы (например силы вязкого и сухого трения и др.). Со временем выяснилось, что диссипативные силы описывают не исчезновение или возникновение механической энергии, а переходы ее в другие формы (тепловую, электромагнитную, энергию связи и т.д.). История развития естествознания знает несколько примеров того, как кажущееся нарушение закона сохранения энергии стимулировало поиск ранее неизвестных каналов ее преобразования, что в результате приводило к открытию ее новых форм (так, например, "безвозвратная" потеря энергии в некоторых реакциях с участием элементарных частиц послужила указанием на существование еще одной неизвестной ранее элементарной частицы, впоследствии получившей название нейтрино).

Закон сохранения энергии имеет большое практическое значение, поскольку существенно ограничивает число возможных каналов эволюции системы без ее детального анализа. Так на основании этого закона оказывается возможным априорно отвергнуть любой весьма проект весьма экономически привлекательного вечного двигателя первого рода (устройства, способного совершать работу, превосходящую необходимые для его функционирования затраты энергии).

Такая формулировка основывается на представлении об энтропии как о функции Закон сохранения импульса утверждает, что при отсутствии внешних воздействий на систему поступательное движение ее, как целого, сохраняется во времени. Этот закон может быть выведен как следствие утверждения о неизменности физических свойств нашего мира при его параллельном переносе как целого (или смещении начала отсчета) на произвольный вектор L. Важным практическим применением закона сохранения импульса является его использование в реактивных двигателях, позволяющих изменять скорость движения при отсутствии взаимодействия с другими телами (например, в открытом космосе), Идея реактивного движения состоит в том, что ускоряющееся тело взаимодействует со своей же частью, отбрасываемой назад с максимально возможной скоростью (в случае космических аппаратов для этого используются раскаленные газы, возникающие при сгорании топлива). Поскольку система в целом должна сохранять исходное состояние покоя, движение ее части в одном направлении с необходимостью влечет движение другой части в противоположном (рис. 5_1).

Закон сохранения момента импульса утверждает, что при отсутствии внешних воздействий вращение системы как целого сохраняется во времени. Этот закон может рассматриваться как следствие утверждения о неизменности свойств нашего мира при его повороте как целого на произвольный угол вокруг выбранной точки (или, что тоже самое, независимости характера происходящих явлений от ориентации в пространстве выбранной системы координат). Свойство изолированных систем сохранять ориентацию оси вращения в пространстве широко используется в гирокомпасах - навигационных приборах, сохраняющих свою работоспособность в отсутствии магнитного поля Земли.

Закон сохранения энергии значительно более сложен по сравнению с двумя рассмотренными и на сегодняшний день является важнейшим для естествознания. Сложность его формулировки состоит в том, что сохраняющаяся величина (энергия) может принимать весьма разнообразные и непохожие друг на друга формы (кинетическая энергия движения, потенциальная энергия гравитационного взаимодействия, энергия электромагнитного поля и т.д),. При взаимодействиях объектов происходит обмен энергией между ними, сопровождающийся ее переходами из одних форм в другие. Закон сохранения энергии утверждает, что в замкнутой (т.е. не взаимодействующей с окружающим миром) системе ее полная энергия сохраняется во времени. Сложность состоит в том, что на сегодняшний день по-видимому не известны все формы существования энергии и, следовательно, математическое выражение для полной энергии. Первоначально казалось, что в замкнутых системах сохраняется сумма кинетической (связанной с движением тел) и потенциальной (Связанной с взаимодействием тел и определяемой их взаимным расположением) энергий, названная впоследствии механической энергией системы:

Оказалось, что при наличии непотенциальных сил (работа которых по замкнутому пути не равна нулю) часть механической энергии "исчезает", переходя в тепловую или внутреннюю энергию. Формулировка последнего утверждения имела большое практическое значение, поскольку позволяла не отвлекать силы квалифицированных исследователей на анализ многочисленных экономически привлекательных проектов вечных двигателей первого рода, устройств, предназначенных для совершения работы, превосходящей количество затрачиваемой энергии (рис. 5_2). История развития естествознания насчитывает уже несколько примеров того, как подробный анализ кажущихся нарушений закона сохранения энергии стимулировал поиск новых каналов ее преобразования, что в конечном итоге приводило к открытию неизвестных ранее форм энергии. Так, например, "безвозвратная" потеря энергии при некоторых реакциях с участием элементарных частиц послужила указанием на существование еще одной неизвестной и трудно регистрируемой на эксперименте элементарной частицы, названной нейтрино. Как отмечалось, закон сохранения энергии является следствием симметрии нашего мира относительно сдвига во времени.

Математические формулировки законов сохранения представляют собой выражения для скоростей изменения во времени сохраняющихся при выполнении определенных условий величин. Такой способ очень информативен, так как содержит в себе формулировки условий, при которых рассматриваемые величины действительно сохраняются во времени. Так скорость изменения импульса системы P (определяемого как сумма импульсов всех входящих в нее частиц) определяется суммарной внешней силой, действующей на все ее элементы:

Момент импульса (или момент количества движения) частицы определяется как векторное произведение ее радиус-вектора на импульс (рис. 5_3):

(векторным произведение двух векторов называют вектор (рис. 5_4), длина которого численно равна площади параллелограмма, построенного на перемножаемых векторах, и направленный перпендикулярно плоскости, определяемой сомножителями, в соответствии с правилом правой руки). Скорость изменения суммарного момента импульса системы определяется суммой моментов сил, действующих на ее части:

Скорость изменения полной механической энергии определяется суммарной мощностью всех непотенциальных сил, действующих на элементы системы:

(при помощи круглых скобок обозначена операция скалярного умножения векторов C=(A,B) (рис.5_4), результатом которой является число, равное произведению их длин на косинус угла между сомножителями). Приведенные формулировки законов сохранения могут быть выведены как прямые математические следствия законов Ньютона, но реально являются следствиями гораздо более глубоких и общих принципов. Даже в рамках "привычного" классического естествознания законы сохранения иногда предсказывают весьма неожиданные с точки зрения "здравого смысла" явления. Так, из уравнений (4) следует, что быстро раскрученный гироскоп, помещенный на опору лишь одним из концов своей оси вращения (рис. 5_6), не упадет вниз под действием силы тяжести, а будет медленно вращаться в горизонтальной плоскости вокруг точки опоры. Весьма забавным является тот факт, что некоторые далекие от естественных наук лица при наблюдении описанного явления удивляются до такой степени, что начинают отрицать саму возможность его объяснения современной наукой. К сожалению, утверждения типа "Если я этого не могу понять, то тем хуже для теории" до сих пор остаются весьма жизнеспособными. Обсуждение смысла оставшихся глобальных законов сохранения требует уяснения менее широко известных концепций современной физики и будет осуществлено ниже в соответствующих разделах настоящего курса. Закон сохранения импульса утверждает, что при отсутствии внешних воздействий на систему поступательное движение ее, как целого, сохраняется во времени. Этот закон может быть выведен как следствие утверждения о неизменности физических свойств нашего мира при его параллельном переносе как целого (или смещении начала отсчета) на произвольный вектор L. Важным практическим применением закона сохранения импульса является его использование в реактивных двигателях, позволяющих изменять скорость движения при отсутствии взаимодействия с другими телами (например, в открытом космосе), Идея реактивного движения состоит в том, что ускоряющееся тело взаимодействует со своей же частью, отбрасываемой назад с максимально возможной скоростью (в случае космических аппаратов для этого используются раскаленные газы, возникающие при сгорании топлива). Поскольку система в целом должна сохранять исходное состояние покоя, движение ее части в одном направлении с необходимостью влечет движение другой части в противоположном (рис. 5_1).

Закон сохранения момента импульса утверждает, что при отсутствии внешних воздействий вращение системы как целого сохраняется во времени. Этот закон может рассматриваться как следствие утверждения о неизменности свойств нашего мира при его повороте как целого на произвольный угол вокруг выбранной точки (или, что тоже самое, независимости характера происходящих явлений от ориентации в пространстве выбранной системы координат). Свойство изолированных систем сохранять ориентацию оси вращения в пространстве широко используется в гирокомпасах - навигационных приборах, сохраняющих свою работоспособность в отсутствии магнитного поля Земли.

Закон сохранения энергии значительно более сложен по сравнению с двумя рассмотренными и на сегодняшний день является важнейшим для естествознания. Сложность его формулировки состоит в том, что сохраняющаяся величина (энергия) может принимать весьма разнообразные и непохожие друг на друга формы (кинетическая энергия движения, потенциальная энергия гравитационного взаимодействия, энергия электромагнитного поля и т.д),. При взаимодействиях объектов происходит обмен энергией между ними, сопровождающийся ее переходами из одних форм в другие. Закон сохранения энергии утверждает, что в замкнутой (т.е. не взаимодействующей с окружающим миром) системе ее полная энергия сохраняется во времени. Сложность состоит в том, что на сегодняшний день по-видимому не известны все формы существования энергии и, следовательно, математическое выражение для полной энергии. Первоначально казалось, что в замкнутых системах сохраняется сумма кинетической (связанной с движением тел) и потенциальной (Связанной с взаимодействием тел и определяемой их взаимным расположением) энергий, названная впоследствии механической энергией системы:

Оказалось, что при наличии непотенциальных сил (работа которых по замкнутому пути не равна нулю) часть механической энергии "исчезает", переходя в тепловую или внутреннюю энергию. Формулировка последнего утверждения имела большое практическое значение, поскольку позволяла не отвлекать силы квалифицированных исследователей на анализ многочисленных экономически привлекательных проектов вечных двигателей первого рода, устройств, предназначенных для совершения работы, превосходящей количество затрачиваемой энергии (рис. 5_2). История развития естествознания насчитывает уже несколько примеров того, как подробный анализ кажущихся нарушений закона сохранения энергии стимулировал поиск новых каналов ее преобразования, что в конечном итоге приводило к открытию неизвестных ранее форм энергии. Так, например, "безвозвратная" потеря энергии при некоторых реакциях с участием элементарных частиц послужила указанием на существование еще одной неизвестной и трудно регистрируемой на эксперименте элементарной частицы, названной нейтрино. Как отмечалось, закон сохранения энергии является следствием симметрии нашего мира относительно сдвига во времени.

Математические формулировки законов сохранения представляют собой выражения для скоростей изменения во времени сохраняющихся при выполнении определенных условий величин. Такой способ очень информативен, так как содержит в себе формулировки условий, при которых рассматриваемые величины действительно сохраняются во времени. Так скорость изменения импульса системы P (определяемого как сумма импульсов всех входящих в нее частиц) определяется суммарной внешней силой, действующей на все ее элементы:

Момент импульса (или момент количества движения) частицы определяется как векторное произведение ее радиус-вектора на импульс (рис. 5_3):

(векторным произведение двух векторов называют вектор (рис. 5_4), длина которого численно равна площади параллелограмма, построенного на перемножаемых векторах, и направленный перпендикулярно плоскости, определяемой сомножителями, в соответствии с правилом правой руки). Скорость изменения суммарного момента импульса системы определяется суммой моментов сил, действующих на ее части:

Скорость изменения полной механической энергии определяется суммарной мощностью всех непотенциальных сил, действующих на элементы системы:

(при помощи круглых скобок обозначена операция скалярного умножения векторов C=(A,B) (рис.5_4), результатом которой является число, равное произведению их длин на косинус угла между сомножителями). Приведенные формулировки законов сохранения могут быть выведены как прямые математические следствия законов Ньютона, но реально являются следствиями гораздо более глубоких и общих принципов. Даже в рамках "привычного" классического естествознания законы сохранения иногда предсказывают весьма неожиданные с точки зрения "здравого смысла" явления. Так, из уравнений (4) следует, что быстро раскрученный гироскоп, помещенный на опору лишь одним из концов своей оси вращения (рис. 5_6), не упадет вниз под действием силы тяжести, а будет медленно вращаться в горизонтальной плоскости вокруг точки опоры. Весьма забавным является тот факт, что некоторые далекие от естественных наук лица при наблюдении описанного явления удивляются до такой степени, что начинают отрицать саму возможность его объяснения современной наукой. К сожалению, утверждения типа "Если я этого не могу понять, то тем хуже для теории" до сих пор остаются весьма жизнеспособными. Обсуждение смысла оставшихся глобальных законов сохранения требует уяснения менее широко известных концепций современной физики и будет осуществлено ниже в соответствующих разделах настоящего курса. состояния системы, что также должно быть постулировано.

В состоянии с максимальной энтропией макроскопические необратимые процессы (а процесс передачи тепла всегда является необратимым из-за постулата Клаузиуса) невозможны. Закон сохранения импульса утверждает, что при отсутствии внешних воздействий на систему поступательное движение ее, как целого, сохраняется во времени. Этот закон может быть выведен как следствие утверждения о неизменности физических свойств нашего мира при его параллельном переносе как целого (или смещении начала отсчета) на произвольный вектор L. Важным практическим применением закона сохранения импульса является его использование в реактивных двигателях, позволяющих изменять скорость движения при отсутствии взаимодействия с другими телами (например, в открытом космосе), Идея реактивного движения состоит в том, что ускоряющееся тело взаимодействует со своей же частью, отбрасываемой назад с максимально возможной скоростью (в случае космических аппаратов для этого используются раскаленные газы, возникающие при сгорании топлива). Поскольку система в целом должна сохранять исходное состояние покоя, движение ее части в одном направлении с необходимостью влечет движение другой части в противоположном (рис. 5_1).

Закон сохранения момента импульса утверждает, что при отсутствии внешних воздействий вращение системы как целого сохраняется во времени. Этот закон может рассматриваться как следствие утверждения о неизменности свойств нашего мира при его повороте как целого на произвольный угол вокруг выбранной точки (или, что тоже самое, независимости характера происходящих явлений от ориентации в пространстве выбранной системы координат). Свойство изолированных систем сохранять ориентацию оси вращения в пространстве широко используется в гирокомпасах - навигационных приборах, сохраняющих свою работоспособность в отсутствии магнитного поля Земли.

Закон сохранения энергии значительно более сложен по сравнению с двумя рассмотренными и на сегодняшний день является важнейшим для естествознания. Сложность его формулировки состоит в том, что сохраняющаяся величина (энергия) может принимать весьма разнообразные и непохожие друг на друга формы (кинетическая энергия движения, потенциальная энергия гравитационного взаимодействия, энергия электромагнитного поля и т.д),. При взаимодействиях объектов происходит обмен энергией между ними, сопровождающийся ее переходами из одних форм в другие. Закон сохранения энергии утверждает, что в замкнутой (т.е. не взаимодействующей с окружающим миром) системе ее полная энергия сохраняется во времени. Сложность состоит в том, что на сегодняшний день по-видимому не известны все формы существования энергии и, следовательно, математическое выражение для полной энергии. Первоначально казалось, что в замкнутых системах сохраняется сумма кинетической (связанной с движением тел) и потенциальной (Связанной с взаимодействием тел и определяемой их взаимным расположением) энергий, названная впоследствии механической энергией системы:

Оказалось, что при наличии непотенциальных сил (работа которых по замкнутому пути не равна нулю) часть механической энергии "исчезает", переходя в тепловую или внутреннюю энергию. Формулировка последнего утверждения имела большое практическое значение, поскольку позволяла не отвлекать силы квалифицированных исследователей на анализ многочисленных экономически привлекательных проектов вечных двигателей первого рода, устройств, предназначенных для совершения работы, превосходящей количество затрачиваемой энергии (рис. 5_2). История развития естествознания насчитывает уже несколько примеров того, как подробный анализ кажущихся нарушений закона сохранения энергии стимулировал поиск новых каналов ее преобразования, что в конечном итоге приводило к открытию неизвестных ранее форм энергии. Так, например, "безвозвратная" потеря энергии при некоторых реакциях с участием элементарных частиц послужила указанием на существование еще одной неизвестной и трудно регистрируемой на эксперименте элементарной частицы, названной нейтрино. Как отмечалось, закон сохранения энергии является следствием симметрии нашего мира относительно сдвига во времени.

Математические формулировки законов сохранения представляют собой выражения для скоростей изменения во времени сохраняющихся при выполнении определенных условий величин. Такой способ очень информативен, так как содержит в себе формулировки условий, при которых рассматриваемые величины действительно сохраняются во времени. Так скорость изменения импульса системы P (определяемого как сумма импульсов всех входящих в нее частиц) определяется суммарной внешней силой, действующей на все ее элементы:

Момент импульса (или момент количества движения) частицы определяется как векторное произведение ее радиус-вектора на импульс (рис. 5_3):

(векторным произведение двух векторов называют вектор (рис. 5_4), длина которого численно равна площади параллелограмма, построенного на перемножаемых векторах, и направленный перпендикулярно плоскости, определяемой сомножителями, в соответствии с правилом правой руки). Скорость изменения суммарного момента импульса системы определяется суммой моментов сил, действующих на ее части:

Скорость изменения полной механической энергии определяется суммарной мощностью всех непотенциальных сил, действующих на элементы системы:

(при помощи круглых скобок обозначена операция скалярного умножения векторов C=(A,B) (рис.5_4), результатом которой является число, равное произведению их длин на косинус угла между сомножителями). Приведенные формулировки законов сохранения могут быть выведены как прямые математические следствия законов Ньютона, но реально являются следствиями гораздо более глубоких и общих принципов. Даже в рамках "привычного" классического естествознания законы сохранения иногда предсказывают весьма неожиданные с точки зрения "здравого смысла" явления. Так, из уравнений (4) следует, что быстро раскрученный гироскоп, помещенный на опору лишь одним из концов своей оси вращения (рис. 5_6), не упадет вниз под действием силы тяжести, а будет медленно вращаться в горизонтальной плоскости вокруг точки опоры. Весьма забавным является тот факт, что некоторые далекие от естественных наук лица при наблюдении описанного явления удивляются до такой степени, что начинают отрицать саму возможность его объяснения современной наукой. К сожалению, утверждения типа "Если я этого не могу понять, то тем хуже для теории" до сих пор остаются весьма жизнеспособными. Обсуждение смысла оставшихся глобальных законов сохранения требует уяснения менее широко известных концепций современной физики и будет осуществлено ниже в соответствующих разделах настоящего курса.

Флуктуации — случайные отклонения от среднего значения физических величин, характеризующих систему из большого числа частиц; вызываются тепловым движением частиц или квантовомеханическими эффектами. Самоорганизация начинается с флуктуации. Для возникновения процесса самоорганизации необходимы инструктивные свойства системы на микроуровне.

 




Дата добавления: 2014-12-18; просмотров: 41 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Дайте формулировку второго начала термодинамики, которая отражает принцип возрастания энтропии| доля генов в популяции, которые увеличивают успех выживания и размножения особей, возрастает со временем.

lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.01 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав