Движение. Современное представление о пространстве-времени.

Особенности физического описания реальности.

Физическое моделирование и описание природных явлений

Объекты реальности (твердое тело, частица, вакуум, среда, поле, волна) и их физические характеристики

К известным в физике четырем уровням реальности (твердые тела, жидкости, газы, различные поля и элементарные частицы) добавился пятый уровень – физический вакуум. Таким образом, существует иная реальность с иной формой бытия, она лежит вне области существования материального мира! Физический мир является вторичным, производным Мира высшей реальности. Квантовая физика доказала превращение энергии в вещество. Одно из открытий квантовой физики – свет является одновременно и волной, и частицей (фотоном, который не имеет массы покоя, а при столкновении с другой частицей превращается в энергию). Структура фотона до сих пор неизвестна. Он стоит как бы на стыке бытия и небытия: при скорости до скорости света все тела существуют, а при скорости больше скорости света

(в пустоте), они оказываются на «том свете», откуда получить сигналы мы не можем.

Во все века люди задумывались над тем, кто они, откуда и имеют ли в себе что-то иное, кроме физического тела с физиологическими органами. Еще Платон утверждал, что человек – это душа, а тело – орудие, с помощью которого душа проявляет себя в этом мире. Исследования последних десятилетий подтвердили, что вокруг человека существует энергоинформационное поле (аура, душа). Вопросы о смысле жизни, о происхождении жизни и человека, о душе, о нравственных ценностях находятся за пределами эмпирической (опытной) науки.

Движение – перемещение в пространстве и времени. Характерные скорости живых существ и искусственных средств передвижения

Движение – изменение положения тела относительно другого тела, а также по отношению к системе отсчета или системе координат. Движение относительно движущегося тела (например, движение в идущем поезде) называется относительным движением. Фактически все движения являются относительными, однако движение относительно Земли или относительно любого тела, закрепленного на Земле, часто считают абсолютным, поскольку влияние движения самой Земли чрезвычайно мало и им пренебрегают.

Классическая механика изучает движение макроскопических (видимых, осязаемых) тел со скоростями малыми по сравнению со скоростью света. Вот законы Ньютона для трехмерного пространства:

1. Всякое тело пребывает в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока действующие на него силы не изменят это состояние.

2. F = m a. Действующая сила равна произведению массы тела на его ускорение, а направление ускорения совпадает с направлением силы.

1Н = 1кг х 1м/сек² ,т.е. сила, сообщающая телу массой 1кг ускорение 1м/сек², равна 1Н.

3. Действия двух тел друг на друга всегда равны по величине и направлены в противоположные стороны.

Но в Природе есть иные, микроскопические, тела и иные скорости, вплоть до скорости света, равной 300 тыс. км/сек. Теория Эйнштейна рассматривает физические процессы в четырехмерном измерении (пространство – время) и при движении тел, близких к скорости света. Масса m тела растет с увеличением его скорости по формуле m = m_o/ 1 – v²/c², где m_o – масса тела в покое, с – скорость света в пустоте. Полная энергия движущегося тела

E = mc²; покоящееся тело обладает энергией Е_о = m_oc².

Эйнштейн установил связь между пространством и временем. Геометрические свойства пространства-времени зависят от распределения в пространстве тяготеющих масс и их движения. Подобно тому, как вокруг движущегося электрического заряда создается электромагнитное поле, так и в пространстве, окружающем всякое тело, создается поле тяготения. Вселенная наполнена телами, массы этих тел создают поля тяготения, гравитационные поля, «искривляющие» трехмерное пространство и по разному изменяющие ход времени в различных его точках. Таким образом, нет абсолютной пустоты, абсолютного вакуума, в любой точке Мироздания действует определенное поле, т.е. само пространство наделено физическими свойствами. Гравитация действует в любой точке Вселенной.

 

Система двигателей

Двигатель – машина, которая преобразует любую форму энергии в механическую работу или движение. Паровой двигатель, созданный в период промышленной революции для привода стационарных механизмов, в 19 в. был модифицирован для локомотивов и кораблей, а позднее появилась и паровая турбина. Двигатели внутреннего сгорания были созданы в конце 19 века. Газовые турбины и ракетные двигатели появились в 20 веке.

В двигателях внутреннего сгорания топливновоздушная смесь сжигается непосредственно в двигателе. Газообразные продукты сгорания действуют на подвижные части двигателя, например, поршень и цилиндр или лопатки ротора турбины. Бензиновые двигатели, дизельные двигатели, газотурбинные двигатели, ракетные двигатели – это один класс тепловых двигателей. Они делятся на двигатели непрерывного горения и прерывистого. В первом типе (реактивные двигатели) топливо и поток воздуха непрерывно поступают в двигатель, и в нем создаются условия для стабильного горения и поддержания факела. Во втором типе (например, бензиновый двигатель с возвратно-поступательным движением поршня) топливо и воздух поступают порциями и каждый раз поджигаются.

 

Принцип относительности. Пределы скорости движения физических объектов. Электромагнитные волны как материальная реализация движения с предельной скоростью

Между ядрами и электронами в атомах и молекулах возникает особая форма материи – электромагнитное поле. Колебания такого поля, т.е. электромагнитные волны, распространяются в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды. Максимальная скорость достигается в вакууме – 300 тыс. км/сек, что является пределом скорости движения физических объектов. В зависимости от длины волны различают: радиоволны, световые волны (инфракрасные, видимый свет, ультрафиолетовое излучение), рентгеновское излучение, гамма-излучение.

Выводы теории относительности:

1. Размеры тела, движущегося со скоростью света, в направлении его движения равны нулю.

2. Масса тела, движущегося со скоростью света, равна бесконечности.

3. Собственное время тела, движущегося со скоростью света, равно бесконечности, т.е. «часы» такого тела не идут. Оно не имеет времени.