slide1 l.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Лекция № 6 PowerPoint Presentation
Download Presentation
Лекция № 6

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 46

Лекция № 6 - PowerPoint PPT Presentation


  • 150 Views
  • Uploaded on

Сегодня: ____________________ 2009 г. Лекция № 6. Тема: Общие вопросы естествознания (продолжение). Свойства пространства-времени. Свойства пространства-времени. 2. Пространство – время относительно.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Лекция № 6' - hester


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Сегодня: ____________________ 2009 г.

Лекция №6

Тема: Общие вопросы естествознания

(продолжение)

slide3
Свойства пространства-времени

2. Пространство – время относительно.

В общем случае движения объектов со скоростями, близкими к скорости света в вакууме, пространство – время зависит от скорости движения.

Примечание. Если скорость движения объекта значительно меньше скорости света в вакууме, то пространство – время может считаться абсолютным и невзаимосвязанным (евклидовым), т.е. независящим от скорости движения объектов друг относительно друга.

В пределах классической механики (Галилея – Ньютона) пространство – время является абсолютным и невзаимосвязанным.

slide15
Симметрия и асимметрия

4. Химики в настоящее время создают полимеры (пластмасса) с заданной структурой решетки.

5. В физике свойства симметрии выражаются в неизменности вида физических законов.

Три закона сохранения являются фундаментальными потому, что они связаны с общим свойством пространства – времени, т.е. с его симметрией.

slide16
Симметрия и асимметрия
  • Симметрия пространства – времени проявляется в трех его свойствах:
  • однородность пространства (свойства пространства одинаковы во всех его точках);
  • однородность времени (начало отсчета времени можно переносить);
  • изотропность пространства (свойства пространства одинаковы во всех направлениях, оси координат можно поворачивать).
slide17
Теорема Нетер

Вспомним, что согласно принципу относительности Эйнштейна, все физические законы имеют одинаковый вид в любых инерциальных системах отсчета. Это означает, что они симметричны (инвариантны) относительно перехода от одной инерциальной системы к другой.

Теорема Нетер (1918 г.).

Если свойства системы не меняются относительно какого-либо преобразования переменных, то этому соответствует некоторый закон сохранения.

slide18
Теорема Нетер

Рассмотрим переходы от одной инерциальной системы к другой. Поскольку есть разные способы таких переходов, то, следовательно, есть различные виды симметрии, каждому из которых, согласно теореме Нетер, должен соответствовать закон сохранения.

Переход от одной инерциальной системы (ИСО) к другой можно осуществлять следующими преобразованиями:

1. Сдвиг начала координат. Это связано с физической эквивалентностью всех точек пространства, т.е. с его однородностью. В этом случае говорят о симметрии относительно переносов в пространстве.

slide19
Теорема Нетер

2. Поворот тройки осей координат. Эта возможность обусловлена одинаковостью свойств пространства во всех направлениях, т.е. изотропностью пространства и соответствует симметрии относительно поворотов.

3. Сдвиг начала отсчета по времени, соответствующий симметрии относительно переноса по времени. Этот вид симметрии связан с физической эквивалентностью различных моментов времени и однородностью времени, т.е. его равномерным течением во всех инерциальных системах - отсчета. Смысл эквивалентности различных моментов времени заключается в том, что все физические явления протекают независимо от времени их начала (при прочих равных условиях).

slide20
Теорема Нетер

4. Равномерное прямолинейное движение начала отсчета со скоростью v, т.е. переход от покоящейся системы к системе, движущейся равномерно и прямолинейно.

Это возможно, т.к. такие системы эквивалентны. Такую симметрию условно называют изотропностью пространства-времени. Переход же осуществляется с помощью преобразований Галилея или преобразований Лоренца.

slide21
Симметрия и асимметрия

Связь законов сохранения с симметрией пространства-времени:

1. Закон сохранения импульса связан с однородностью пространства. Это означает, что начало координат можно переносить в любую точку пространства, полный импульс закрытой системы не изменится.

2. Закон сохранения энергии связан с однородностью времени. Начало отсчета времени можно переносить.

slide22
Симметрия и асимметрия

3. Закон сохранения момента импульса связан с изотропностью пространства. Оси координат можно поворачивать на любой угол, при этом момент импульса закрытой системы остается постоянным.

Эти виды симметрии относятся к геометрическим.

slide23
Симметрия и асимметрия

Помимо геометрического вида симметрии существуют динамический и калибровочный виды симметрии.

4. С динамическим видом симметрии связан закон сохранения электрического заряда (при превращениях элементарных частиц сумма электрических зарядов частиц остается неизменной).

Суть электромагнитной калибровочной симметрии состоит в том, что при масштабных преобразованиях силовые характеристики электромагнитного поля (напряженность электрического поля Е и индукция магнитного поля В остаются неизменными. Из этого закона вытекает устойчивость электрона).

slide24
Симметрия и асимметрия

В теории элементарных частиц симметрия используется следующим образом:

большинство частиц (кроме трех, в том числе фотон – частица света) имеют античастицу – это симметрия.

slide25
Симметрия и асимметрия

Симметрия – это понятие, отображающее существующий в объективной действительности порядок, определенное равновесное состояние, относительную устойчивость, пропорциональность и соразмерность между частями целого.

Асимметрия – это понятие, которое отражает существующее в объективном мире нарушение порядка, равновесия, относительной устойчивости, пропорциональности и соразмерности между отдельными частями целого, связанное с изменением, развитием и организационной перестройкой.

slide26
Асимметрия в неживой природе

По мере развития науки и техники стали накапливаться сведения о наличии в природе не только симметрии, но и асимметрии.

В кристаллах были обнаружены точечные дефекты (вакансия – свободное место, междоузельный атом); линейные дефекты.

slide27
Асимметрия в неживой природе

Асимметричные явления:

1.Сверхпроводимость (зависимость сопротивления проводников от температуры). В экспериментах наблюдается скачкообразное уменьшение сопротивления проводников при температурах, близких к абсолютному нулю, и в этом проявляется асимметрия. Само явление сверхпроводимости заключается в скачкообразном уменьшении сопротивления проводников при Т 0.

slide28
Асимметрия в неживой природе

2. Лазерное излучение.

Асимметрия проявляется в том, что излучение лазера (оптического квантового генератора) является когерентным в отличие от излучения естественных источников.

Одинаковость частоты ()

колебаний излучения и

постоянство во времени

разности фаз () колебаний

являются признаками

когерентности излучения.

Щелевой газовый лазер высокой мощности

российского производства

slide29
Асимметрия в неживой природе

Колебания называются гармоническими, если они совершаются по закону косинуса или синуса:

x1 = х01sin (t + 1)

x2 = х02 sin (t + 2)

 = (2 – 1) = const.

 – разность фаз колебаний.

slide30
Асимметрия в неживой природе

В естественных источниках излучение является совокупностью излучений огромного количества атомов, которые излучают квант энергии через 108 с в разное время, поэтому разность фаз колебаний  постоянно меняется во времени, поэтому оно не является когерентным.

Излучение лазера является когерентным, потому что атомы перед излучением накапливаются в одном и том же состоянии и излучение происходит синхронно, имеет узкую направленность и большую мощность.

slide31
Симметрия и асимметрия в живой природе

По мере накопления сведений было обнаружено, что симметрия и асимметрия присущи живой и неживой природе, и эти свойства находятся в диалектическом единстве как проявление закона диалектики – единства и борьбы противоположностей.

В неживой природе преобладает симметрия – это основное состояние неживых систем.

Асимметрия приводит к разрушению этого состояния, а иногда к разрушению свойств вещества (накопление дефектов в кристаллах приводит к изменению их свойств или к полному его разрушению). Асимметрия – это элемент динамики развития.

slide32
Симметрия и асимметрия в живой природе

В живой природе преобладает асимметрия.

Симметрия здесь рассматривается как ступень промежуточного развития, изменения при этом могут быть незаметны внешне (элемент статики). Как в живой, так и в неживой природе асимметрия стала рассматриваться как элемент динамики, без которого невозможно изменение состояния и дальнейшее развитие.

slide33
Симметрия и асимметрия в живой природе

Симметрия и асимметрия – единство статического и динамического в природе.

Следует различать симметрию и асимметрию состояния и структуры.

Симметрия связана с состоянием равновесия, асимметрия – с его нарушением.

slide34
Принципы симметрии

1.Однородность пространства – все точки равноправны; все физические процессы протекают одинаково во всех точках пространства.

2.Изотропность – все направления равноправны, если систему отсчета повернуть на некоторый угол, физические законы не изменятся.

3.Однородность времени – если повторить процесс через некоторый произвольный промежуток времени, его результаты не изменятся.

4.Принцип преобразования движений (или принцип относительности: законы физики имеют одинаковую форму во всех инерциальных системах отсчета (иногда называют принципом инвариантности).

slide35
Контроль
  • Пространство – время …
  • не существуют отдельно друг от друга
  • являются формами существования материи
  • неразличимы
  • взаимосвязаны
slide36
Контроль
  • В Англии время отсчитывается по Гринвичу, в России по Москве. Какое свойство пространства – времени это позволяет?
  • относительность
  • симметрия
  • асимметрия
  • абсолютность
slide37
Контроль
  • Можно ли сказать, что электромагнитное поле – материально? Если да, то почему.
  • нет
  • да, так как переносит энергию
  • да, так как фотоны (частицы электромагнитного излучения) имеют массу покоя
  • да, так как существует три вида материи: вещество, поле, физический вакуум.
slide38
Контроль
  • Свойства пространства – времени классической физики:
  • абсолютно
  • не зависимо
  • относительно
  • не связано с движущейся материей
slide39
Контроль
  • Связь симметрии и асимметрии с состоянием равновесия:
  • симметрия связана с состоянием равновесия
  • асимметрия связана с нарушением состояния равновесия
  • как симметрия так и асимметрия связаны с нарушением состояния равновесия
  • симметрия и асимметрия связаны с состоянием равновесия
slide40
Контроль
  • Связь симметрии и асимметрии с живой и неживой природой
  • условие сохранения неживой природы – преобладание асимметрии
  • условие сохранения живой природы – преобладание симметрии
  • условие сохранения живой и неживой природы – преобладание симметрии
  • условие сохранения неживой природы – преобладание симметрии, живой – асимметрии
slide41
Контроль
  • Верные заключения:
  • асимметрия приводит к изменениям;
  • симметрия эти изменения закрепляет;
  • асимметрия в неживой природе не встречается;
  • симметрия в живой природе не встречается.
slide42
Контроль
  • В теории элементарных частиц симметрия проявляется в том, что уравнения теории инвариантны по отношению к замене …
  • частиц на античастицы;
  • античастиц на частицы;
  • положительно заряженных частиц на отрицательно заряженные;
  • отрицательно заряженных частиц на положительно заряженные;
slide43
Контроль

III закон Ньютона относится к … типу законов.

slide44
Контроль

На соответствие

slide45
Контроль

Систематизации кристаллов способствовало свойство пространства …

slide46
Контроль
  • В большей степени присуще живой природе свойство …
  • симметрии;
  • асимметрии;
  • однородности;
  • изотропности.