ЛЕКЦИЯ 5 СОВРЕМЕННАЯ ФИЗИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА

План лекции:

1. Ньютоновская концепция абсолютного пространства и времени. Законы движения

2. Законы сохранения

3. Начала термодинамики. Представления об энтропии

Вопросы пространства и времени всегда интересовали человеческое общество. Одна из концепций этих понятий идет от древних атоми­стов - Демокрита, Эпикура и др. Они ввели в научный оборот поня­тие пустого пространства и рассматривали его как однородное и бес­конечное.

В процессе создания общей картины мироздания Исаак Ньютон (1642-1726), конечно, также не мог обойти вопрос понятия простран­ства и времени.

По Ньютону, мир состоит из материи, пространства и времени. Эти три категории независимы друг от друга. Материя размещается в бес­конечном пространстве. Движение материи происходит в пространст­ве и времени. Ньютон разделял пространство на абсолютное и относи­тельное. Абсолютное пространство неподвижно, бесконечно. Относи­тельное - это часть абсолютного. Так же он классифицировал и время. Под абсолютным, истинным (математическим) временем он понимал время, которое течет всегда и везде равномерно, а относительное вре­мя, по Ньютону, есть мера продолжительности, которая существует в реальной жизни: секунда, минута, час, сутки, месяц, год. У Ньютона абсолютное время существует и длится равномерно само по себе, без­относительно к каким-либо событиям. Абсолютное пространство и аб­солютное время представляют собой вместилище всех материальных тел и пространств и не зависят ни от этих тел, ни от этих процессов, ни друг от друга.

Массу Ньютон определяет как количество материи и вводит поня­тие «пассивной силы» (силы инерции) и «активной силы», создающей движение тел.

Изучив и выявив закономерности движения, Ньютон таким обра­зом сформулировал его законы:

1-й закон. Всякому телу продолжать свое состояние покоя или равно­мерного прямолинейного движения, поскольку оно не принуждается приложенными силами изменять это состояние.

2-й закон. Изменению движения быть пропорциональным приложен­ной движущей силе и происходить по направлению той прямой, по ко­торой эта сила действует.

3-й закон. Действию всегда встречать равное противодействие, или воздействию двух тел друг на друга быть между собой равными и на­правленными в противоположные стороны.

В наше время знаменитые законы формулируются в более удобной форме:

1. Всякое материальное тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит его изменить это состояние. Стремление тела сохранить состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью. Поэтому первый закон называют также законом инерции.

2. Ускорение, приобретаемое телом, прямо пропорционально силе, действующей на тело, и обратно пропорционально массе тела.

3. Силы, с которыми действуют друг на друга взаимодействующие тела, равны по величине и противоположны по направлению.

Второй закон Ньютона нам известен в виде

F= т а, или а = F/m ,

где ускорение а, получаемое телом под действием силы F, обратно про­порционально массе тела т. Величина т называется инертной массой тела, она характеризует способность тела оказывать сопротивление действующей («активной») силе, то есть сохранять состояние покоя. Второй закон Ньютона справедлив только в инерциальных системах отсчета.

Первый закон можно получить из второго, так как в случае отсут­ствия воздействия на тело со стороны других сил ускорение также рав­но нулю. Однако первый закон рассматривается как самостоятельный закон, поскольку он утверждает существование инерциальных систем отсчета.

Инерциальные системы отсчета - это такие системы, в которых справедлив закон инерции: материальная точка, когда на нее не действуют никакие силы (или действуют силы, взаимно уравнове­шенные), находится в состоянии покоя или равномерного прямо­линейного движения .

Теоретически может существовать сколь угодно равноправных инерциальных систем отсчета, и во всех таких системах законы физи­ки одинаковы. Это утверждает принцип относительности Галилея (1636 г.).

Научное доказательство существования всемирного тяготения и ма­тематическое выражение описывающего его закона стало возможным только па основе открытых И. Ньютоном законов механики. Закон всемирного тяготения был сформулирован Ньютоном в труде «Мате­матические начала натуральной философии» (1687 г.).

Закон всемирного тяготения Ньютон формулирует в следующих тезисах: «тяготение существует для всех тел вообще и пропорциональ­но массе каждого из них», «тяготение к отдельным равным частицам тел обратно пропорционально квадратам расстояний мест к частицам». Этот закон известен в виде:

F =

где m 1 , m 2 - массы двух частиц, r - расстояние между ними, G - гра­витационная постоянная (в системе СИ G = 6,672 10 -11 м 2 /кг 2). Физический смысл гравитационной постоянной заключается в том, что она характеризует силу притяжения двух масс весом в 1 кг па расстоянии в 1 м.

Открыв закон всемирного тяготения, Ньютон смог дать ответ на вопрос, почему Луна обращается вокруг Земли и почему планеты дви­жутся вокруг Солнца. В каждом отдельном случае он мог рассчитать силу тяготения. Но как передается взаимодействие между массами, притягивающимися друг к другу, какова природа этой силы, Ньютон объяснить не мог.

В трудах Ньютона тяготение - это сила, которая действует на боль­ших расстояниях икак бы без какого-то материального посредника.

Это привело к понятию «дальнодействие». Природу «дальнодействия» Ньютон объяснить не мог. Он думал о каком-то материальном «агенте», с помощью которого осуществляется гравитационное взаи­модействие, но в решении этой проблемы он потерпел неудачу. Осно­вываясь на законе всемирного тяготения Ньютона, небесная механика допускает принципиальную возможность мгновенной передачи сигна­лов, что противоречит современной физике (общей теории относи­тельности). Поэтому буквальное понимание закона тяготения Ньюто­на с современной точки зрения недопустимо.

Ньютоновская механистическая парадигма в естествознании гос­подствовала более 200 лет, хотя и подвергалась критике по ряду пози­ций, в том числе и в понимании пространства и времени (Лейбниц, Гегель, Беркли и др.). В конце XIX и в начале XX в. возникли прин­ципиально новые научные представления об окружающей природе. Появились новые парадигмы: сначала релятивистская, а затем кванто­вая (см. ранее). В физическую картину мира полноправно вошла кон­цепция поля как материальной среды, связывающей частицы вещест­ва, все физические объекты материальногомира. В современной фи­зике известны четыре вида взаимодействия материальных объектов: электромагнитное, гравитационное, сильное и слабое (см. выше). Они ответственны за все процессы взаимодействия.

Раздел «Определения» заключается знаменитым «Поучением», в котором Ньютон излагает свои взгляды на пространство и время, относительное и абсолютное движение. Ньютон хорошо знает, что наблюдаемые в природе движения имеют относительный характер: «движение и покой, при обычном их рассмотрении, различаются лишь в отношении одного к другому, ибо не всегда находится в покое то, что таковым простому взгляду представляется», - говорит он в пояснении к «Определению III», и описание их требует задания системы отсчёта. Но Ньютон полагал, что можно говорить об абсолютном движении тел, заимствуя у Гассенди представления об абсолютном пространстве и времени. Вот как определяет он эти фундаментальные в его механике понятия:

«I /. Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью.

Относительное, кажущееся, или обыденное время есть или точная, или изменчивая, постигаемая чувствами, внешняя, совершаемая при посредстве какого-либо движения, мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как то: час, день, месяц, год.

II. Абсолютное пространство по самой своей сущности безотносительно к чему бы то ни было внешнему остаётся всегда одинаковым и неподвижным.

Относительное есть его мера или какая-либо ограниченная подвижная часть, которая определяется нашими чувствами по положению его относительно некоторых тел и которое в обыденной жизни принимается за пространство неподвижное: так, например, протяжение пространств подземного воздуха или надземного, определяемых по их положению относительно Земли. По виду и величине абсолютное и относительное пространства одинаковы, но численно не всегда остаются одинаковыми. Так, например, если рассматривать Землю подвижною, то пространство нашего воздуха, которое по отношению к Земле остаётся всегда одним и тем же, будет составлять то одну часть пространства абсолютного, то другую, смотря по тому, куда воздух перешёл, и, следовательно, абсолютно сказанное пространство беспрерывно меняется.

III. Место есть часть пространства, занимаемая телом, и по отношению к пространству бывает или абсолютным, или относительным. Я говорю «часть пространства», а не положение тела и не объемлющая его поверхность. Для равнообъёмных тел места равны, поверхности же от несходства формы тел могут быть и неравными. Положение, правильно выражаясь, не имеет величины, и оно само по себе не есть место, а принадлежащее месту свойство. Движение целого то же самое, что совокупность движений частей его, т. е. перемещение целого из его места то же самое, что совокупность перемещений его частей из их мест, поэтому место целого то же самое, что совокупность мест его частей, и, следовательно, оно целиком внутри всего тела.

IV. Абсолютное движение есть перемещение тела из одного абсолютного его места в другое, относительное-из относительного в относительное же».

Признавая объективное существование пространства и времени, Ньютон становится на материалистическую точку зрения. Но, отрывая абсолютное пространство и время от реальных вещей и процессов, Ньютон придает этим категориям метафизический характер. Абсолютное время характеризуется, по Ньютону, равномерностью течения; для относительного времени, постигаемого в процессах, например движениях светил, такой равномерности может и не быть. «Возможно, что не существует (в природе) такого равномерного движения, которым время могло бы измеряться с совершенной точностью». Абсолютное пространство Ньютона - это абсолютно неподвижное пространство. «Как неизменен порядок времени, так неизменен и порядок частей пространства. Если бы они переместились из мест своих, то они продвинулись бы (так сказать) в самих себя, ибо время и пространство составляют как бы вместилища самих себя и всего существующего. Во времени всё располагается в смысле порядка последовательности, в пространстве- в смысле порядка расположения. По самой своей сущности они суть места, приписывать же первичным местам движения нелепо. Вот эти-то места и суть места абсолютные, и только перемещения из этих мест составляют абсолютные движения».

На практике же мы имеем дело с относительными движениями, связывая системы отсчёта с теми или иными телами. «Может оказаться, что в действительности не существует покоящегося тела, к которому можно было бы относить места и движения прочих». Абсолютное же время и пространство непостижимы чувствами и теряют свой физический характер, превращаясь в чистые абстракции. Можно было бы обойтись при физических исследованиях и без этих абстракций, оперируя с теми пространственно-временными представлениями, к которым приводит изучение реальных процессов.

Однако Ньютон полагает, что существуют физические способы обнаружения абсолютных движений, т. е. перемещений тел в абсолютном пространстве. Обнаружить равномерное прямолинейное движение системы отсчёта невозможно по классическому принципу относительности Галилея, принимаемому и Ньютоном. Но можно обнаружить проявления абсолютного движения системы. Абсолютное движение отличается от относительного тем, что приложенные силы действительно изменяют абсолютное движение тела, в то время как относительное движение может изменяться и без действия сил на тело - достаточно только, чтобы силы действовали на окружающие тела. Если подвесить на верёвке сосуд с водой и, закрутив верёвку, предоставить ей возможность раскручиваться, то будут наблюдаться следующие явления: сосуд приходит в движение, вода же неподвижна, и её поверхность плоская. По мере раскручивания верёвки вода также начинает вращаться, и это скажется в повышении её уровня у стенок и понижении в центре - части воды удаляются от оси вращения. Таким образом, в начальный момент относительное движение сосуда и воды было наибольшим, однако никаких проявлений этого относительного движения воды не наблюдалось. Затем относительное движение сосуда и воды уменьшилось, вода пришла во вращение так же, как и сосуд, и это проявилось в удалении частиц воды от оси вращения. Вот это-то стремление вращающихся тел удалиться от оси вращения и даёт возможность распознать абсолютное вращение. «Таким способом, - говорит Ньютон, - могло бы быть определено количество и направление кругового движения внутри огромного пустого пространства, где не существовало бы никаких внешних доступных чувствам признаков, к которым можно было бы относить положения шаров. (Речь идёт у Ныотона о воображаемом опыте исследования вращательного движения шаров, связанных нитью, ось вращения которых проходит через центр тяжести шаров. По натяжению нити можно констатировать, вращаются шары или нет.) Если бы в этом пространстве, кроме того, находились ещё некоторые весьма удалённые тела, сохраняющие относительное друг к другу положение, подобно тому, как наши неподвижные звёзды, то по перемещению шаров относительно этих тел мы не могли бы определить, чему принадлежит это перемещение - телам или шарам. Но если бы мы, определив натяжение нити, нашли, что это натяжение как раз соответствует движению шаров, то мы заключили бы, что движение принадлежит шарам, а не внешним телам, и что эти тела находятся в покое».

Ньютон и полагает, что задачей механики является «нахождение… истинных движений но причинам, их производящим, по их проявлениям и по разностям кажущихся движений и, наоборот, нахождение по истинным или кажущимся движениям их причин и проявлений». Так вошла в физику ньютонианская концепция абсолютного пространства и времени.

Абсолютное пространство .
- 22.05.08 г. -

А . Абсолютное пространство в классической механике понимается как существующее само по себе, независимо от материи и времени. Представление о нем было введено Гассенди и уточнено И. Ньютоном так: оно «безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным».

Согласно диалектическому материализму , И.Ньютон понимал пространство как объективное, что соответствует материалистическим воззрениям, но в качестве совершенно самостоятельной сущности, не связываемой с материей, что является метафизикой .

В смысле Новейшей философии абсолютное пространство по Ньютону - отрицание любых качеств (в т.ч. относительных пространств и их моментов), поэтому оно, во-первых, как пустота в диалектическом ее определении, но не непосредственно она*, поэтому, во-вторых, безотносительно и «остается всегда одинаковым и неподвижным», а, в-третьих, поэтому (а не само по себе) является (но не имеется) «совершенно самостоятельной сущностью», и не только безотносительной, но и не взаимодействующей ни с чем, и именно поэтому вопроса о связи с материей действительно… вообще нет и быть не может, но это не метафизика.
Следование абсолютного пространства как только-явления для нас объясняет невозможность его понимания и представления в материализме , в материалистических представлениях и науках , так как для них не имеется… предмета восприятия (есть отрицание любых качеств)** и, поэтому, не возможна (научно-познавательная) рефлексия в отношении него. Так что для материализма абсолютного пространства действительно нет и быть не может; и хорошо…

Б . В рамках данной статьи отметим, что абсолютное пространство в Новейшей философии понимается как такое совсем простое наличное пространство , которое, как некоторая не-непосредственная определенность *** , представляется как целокупность точек абсолютного покоя [онтологически определяемых на основе физических феноменов], т.е. абсолютное пространство есть, во-первых, пустое содержание , что дает понимание его безотносительности, неизменности и полного его покоя, причем абсолютное пространство - не ничто , во-вторых, необъективное в силу своей полной простоты, поэтому может восприниматься метафизически, более того, для нас оно является идеализованным ****. И поэтому хорошо понимается вывод Ньютона о том, что абсолютное пространство «безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным». При этом становится понятным, почему в известном споре с Лейбницем прав был Ньютон: приводимые Лейбницем доводы, равно как открытые много позже квантовые флуктуации вакуума , просто не имеют отношения к абсолютному пространству (например, так как любой объект в «абсолютно пустом пространстве» (если он есть там) является замкнутой системой).
С некоторой долей натяжки можно сказать, что абсолютное пространство - это целокупность точек абсолютного покоя , относительно которой (которых) в пространственном бытии все движется.
В общем случае совокупности точек абсолютного покоя можно соотнести идеализованную систему декартовых координат , тем самым, задав трехмерное множество точек абсолютного пространства .

Физическая интерпретация непосредственно самого абсолютного пространства и фиксация точек абсолютного покоя - это отдельные вопросы. Однако следует отметить, что даже любая домохозяйка, используя подручные предметы, может создать экспериментальные условия, в которых можно акцентировать ряд точек абсолютного пространства. Другое дело, что современная физика, зашоренная материалистическими представлениями и гнетом СТО Эйнштейна , не способна, похоже, представить себе даже возможность эксперимента, позволяющего установить точки абсолютного пространства.

Абсолютное пространство дает представления, во-первых, о сколь угодно быстро распространяющемся гравитационном тяготении , на что указал Ньютон, но не о распространяющемся с конечной скоростью электрическом тяготении , и, во-вторых, о так еще и не понятом значении уравнений Максвелла …

* - это отдельный разговор; для начала надо будет обсудить саму пустоту .
** Любой «объект» в «абсолютно пустом пространстве» (если он есть там), является замкнутой системой, никакое (его или вообще) излучение, взаимодействие ни с чем вовне не возможно - нет «проводящей среды»; интересно тогда то, что любой «объект» в «абсолютно пустом пространстве», тем самым, всегда стабилен и не изменен, не подвержен отрицанию и противоречию (т.е. не диалектичен, значит, не существует).
*** Ср .: бытие - неопределенное непосредственное.
**** Поэтому наличное пространство представляется неограниченным , из чего также может следовать софистическое утверждение о

Вопросы пространства и времени всегда интересовали человеческое общество. Одна из концепций этих понятий идет от древних атомистов – Демокрита, Эпикура и др.
Размещено на реф.рф
Они ввели в научный оборот понятие пустого пространства и рассматривали ᴇᴦο как однородное и бесконечное.

В процессе создания общей картины мироздания Исаак Ньютон (1642–1726), конечно, также не мог обойти вопрос понятия пространства и времени.

По Ньютону, мир состоит из материи, пространства и времени. Данные три категории независимы друг от друга. Материя размещается в бесконечном пространстве. Движение материи происходит в пространстве и времени. Ньютон разделял пространство на абсолютное и относительное. Абсолютное пространство неподвижно, бесконечно. Относительное – это часть абсолютного. Так же он классифицировал и время. Подабсолютным, истинным (математическим) временем он понимал время, которое течет всегда и везде равномерно, а относительное время, по Ньютону, есть мера продолжительности, которая существует в реальной жизни˸ секунда, минута, час, сутки, месяц, год. У Ньютона абсолютное время существует и длится равномерно само по себе, безотносительно к каким-либо событиям. Абсолютное пространство и абсолютное время представляют из себявместилище всех материальных тел и пространств и не зависят ни от этих тел, ни от этих процессов, ни друг от друга.

Массу Ньютон определяет как количество материи и вводит понятие ʼʼпассивной силыʼʼ (силы инерции) и ʼʼактивной силыʼʼ, создающей движение тел.

Изучив и выявив закономерности движения, Ньютон таким образом сформулировал ᴇᴦο законы˸

1– й закон. Всякому телу продолжать свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, поскольку оно не принуждается приложенными силами изменять это состояние.

2– й закон. Изменению движения быть пропорциональным приложенной движущей силе и происходить по направлению той прямой, по которой эта сила действует.

3– й закон. Действию всегда встречать равное противодействие, или воздействию двух тел друг на друга быть между собой равными и направленными в противоположные стороны.

В наше время знаменитые законы формулируются в более удобной форме˸

1. Всякое материальное тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит ᴇᴦο изменить это состояние. Стремление тела сохранить состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью. Поэтому первый закон называют также законом инерции.

Ньютоновская концепция абсолютного пространства и времени. Законы движения - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Ньютоновская концепция абсолютного пространства и времени. Законы движения" 2015, 2017-2018.

Гравитация [От хрустальных сфер до кротовых нор] Петров Александр Николаевич

Абсолютные пространство и время

Итак, мы отметили два ключевых понятия: протяженность и длительность . Возникает вопрос: по отношению к чему производить их измерение? Один из ответов, кажущийся наиболее естественным, состоит в признании существования абсолютного пространства и времени. Тогда и протяженность, и длительность, и абсолютные пространство и время приобретают самостоятельный физический смысл, становятся частью всего физического учения.

Как определял «абсолютное» пространство Ньютон? Он говорил: «Абсолютное пространство по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным».

Поскольку гелиоцентрическая система стала общепризнанной, то в качестве абсолютного он определял пространство, привязанное к центру тяжести Солнечной системы. Абсолютное пространство представлялось фоном для всей Вселенной, являлось состоянием абсолютного покоя. По отношению к нему в принципе можно определить абсолютное движение тела – от одной абсолютно покоящейся точки к другой.

Аналогично абсолютному пространству, Ньютон постулировал существование абсолютного времени. Он писал в своих «Началах»: «Абсолютное частное математическое время само по себе и по своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью». Другими словами, время идет с неизменной скоростью от одного абсолютного момента к следующему, независимо от того что происходит во Вселенной. Или – для любого наблюдателя, находящегося в любом состоянии движения и в любой точке пространства, время представляется ровным, непрерывным, одинаковым (одним и тем же) потоком, определяющим смену событий.

Из книги Дао физики автора Капра Фритьоф

Из книги Заклятие Фавна автора

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ Время чудес - время сомнений

Из книги Революция в физике автора де Бройль Луи

2. Пространство и время Преобразования Галилея были основаны на гипотезе полной независимости времени и пространства. Отсюда и следовал абсолютный характер, приписывавшийся этим понятиям. В теории же относительности, как это ясно уже из самого вида преобразования

Из книги Теория Вселенной автора Этэрнус

5. Дополнительность, идеализация, пространство и время Бор, роль которого в развитии современной физики огромна, в своих всегда глубоких и часто очень тонких исследованиях много сделал для уяснения довольно необычного смысла новой механики. В частности, именно он ввел

Из книги Теория относительности для миллионов автора Гарднер Мартин

Из книги Занимательно о космогонии автора Томилин Анатолий Николаевич

Из книги Куда течет река времени автора Новиков Игорь Дмитриевич

6. Тяготение и пространство-время Прежде чем можно будет что-либо сказать о теории тяготения Эйнштейна, необходимо сделать несколько очень кратких замечаний относительно четырехмерной неевклидовой геометрии. Герман Минковский, польский математик, дал теории

Из книги Эволюция физики автора Эйнштейн Альберт

Время строить и время разрушать… Много гипотез построено классической космогонией. Объединяет их в общем единый признак - дедуктивность.Древние называли дедукцией выведение следствий из заданных заранее посылок. Конечно, выведение в полном соответствии с законами

Из книги Кто изобрел современную физику? От маятника Галилея до квантовой гравитации автора Горелик Геннадий Ефимович

ВРЕМЯ, ПРОСТРАНСТВО И ТЯГОТЕНИЕ Каждый знает, что пространство Вселенной трехмерно. Это значит, что у него есть длина, ширина и высота. То же и у всех тел. Или еще: положение точки может быть задано тремя числами - координатами. Если в пространстве проводить прямые линии

Из книги Гиперпространство автора Каку Мичио

Время, пространство, относительность Наши новые предположения суть:1. Скорость света в вакууме одинакова во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга.2. Все законы природы одинаковы во всех системах координат, движущихся

Из книги Возвращение времени [От античной космогонии к космологии будущего] автора Смолин Ли

Черные дыры: туннели сквозь пространство и время Черные дыры с недавних пор завладели воображением широкой публики. Исследованию этого странного предположения Эйнштейна, финальной стадии смерти коллапсирующей звезды, посвящены книги и документальные фильмы. Парадокс,