Пространство и время в микро макро и мегамире кратко

Обновлено: 05.07.2024

Характеристикой материи является ее структурная бесконечность. Проявлениями данного свойства материи являются:

Принцип Неисчерпаемости объектов и процессов микромира
Принцип Бесконечности времени и пространства
Принцип Бесконечности изменений и развития процессов.

В современной науке структурированность материи стала научно обоснованной концепцией системной организации материи. Для выделения структурных уровней существуют следующие характеристики:

Пространственно-временные масштабы
Совокупность важнейших свойств и законов изменения
Степень относительной сложности, возникшей в процессе исторического развития материи.
Объективную действительность составляют три основные сферы- неорганическая природа, органическая природа, общество.

Рассматривая неорганический тип материи можно выделить следующие структурные уровни:

Краткая характеристика структурных уровней материи

Мегамир – это бесконечный мир космоса, сюда входят планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики. Это мир огромных масштабов и скоростей. Расстояние в мегамире измеряется астрономическими единицами, световыми годами, парсеками. Время жизни космических объектов исчисляется миллионами и миллиардами лет.

Макромир – это мир устойчивых форм величин, соразмерных человеку. Сюда относятся организмы, сообщества организмов, кристаллические комплексы молекул и т.д. пространственные величины объектов макромира измеряются в миллиметрах, сантиметрах, километрах; время измеряется в секундах, минутах, часах, годах.

На каждом из структурных уровней материи действуют собственные проявления пространственно-временных отношений, различные виды движений. Микромир определяется законами квантовой механики. Макромир описывается законами классической механики. Теория относительности и теория релятивистской космологии действуют в Мегамире.

Готовые работы на аналогичную тему

Типы связей для разных уровней материи отличаются. В масштабах $10^$ существуют сильные взаимодействия, а целостность ядра обеспечивается ядерными силами. За целостность атомов, молекул, макротел отвечают электромагнитные силы. В масштабах космоса действуют гравитационные силы.

Подробнее всего наукой изучался макромир. Результатом долгого и подробного изучения макромира стала классическая наука Нового времени. Она занималась исследованием объектов и процессов, которые человек наблюдал невооруженным взглядом. В результате таких наблюдений появилась механика, оптика, электродинамика, классическая термодинамика.

Исследования макромира начались в конце 19 века, после открытия Дж. Томсоном первой элементарной частицы – электрона и выдвижения М. Планком идеи кванта – мельчайшей неделимой порции энергии, в которой может происходить излучение и поглощение энергии. Свойства элементарных частиц, которые казались необъяснимыми и ошеломляли ученых в скором времени удалось объяснить. Это случилось в рамках квантовой механики и квантовой электродинамики, которые стали первыми квантовыми теориями. Несмотря на множество открытий, сделанных учеными в этой области, все еще существует множество до сих пор необъясненных фактов и неизученных явлений. Исследование этих явлений и их изучение является задачей современной науки, и возможно, останется задачей постнеклассической науки.

Исследование мегамира началось с появлением астрономии. Астрономия является одной из первых естественных наук. Однако, преобладающую часть своей истории астрономия являлась описательной наукой. Концепции, носящие обоснованный характер, появились лишь к началу 20 века. Такими концепциями являются космология и космогония.

Космология – это физическое учение о строении и эволюции Вселенной, как единого целого.

Космогония – это раздел астрономии, который занимается исследованием происхождения и эволюции небесных тел, планет, звезд и других тел планетной системы

Нужно отметить, что большая часть концепций и теорий космологии и космогонии оказались связаны c исследованиями микромира. Этим самым подтверждается идея всеобщей связи всех уровней структурной организации материи.

Представления о Мегамире

Строго определенной границы между макромиром и мегамиром не существует. Традиционно предполагается, что мегамир начинается с масс $10^$ кг и с расстояния примерно $10^7$ км. Опорной точкой мегамира может быть Земля. В связи с тем, что мегамир характеризуется большими расстояниями, для их измерения введены специальные единицы – парсек, световой год, астрономическая единица.

Астрономическая единица (а.е.) – это среднее расстояние от Земли до Солнца, которое составляет $1,5 • 10^$ м.

Световой год – это то расстояние, которое проходит свет в течение года, оно рано $9,46 • 10^$м.

Парсек – это такое расстояние, на котором годичный параллакс земной орбиты равен одной секунде (параллакс-секунда). Оно составляет $206265 а.е. = 3,08 • 10^ м = 3,26$ св. г.

Весь мир, окружающий нас, – это Вселенная. Ученые, физики и астрономы, подразумевают, как правило, ту часть мира, которую возможно изучить при помощи естественнонаучных методов. Такая часть Вселенной называется Астрономическая Вселенная, или иначе Метагалактика.

Небесные тела Вселенной в свою очередь образуют системы, имеющие разную сложность. Примером одной из систем является Солнечная система, в которой вокруг Солнца движутся 9 планет, которые являются остывшими телами, светящиеся светом, отраженным от Солнца. Наблюдаемые невооруженным взглядом звезды составляют небольшую часть нашей Галактики, основная часть звезд сосредоточена в Млечном Пути.

Млечный путь – это светлая неровная полоса, огибающая небо по большому кругу. Кроме звезд и планетных тел, Галактики состоят из межзвездного газа и пыли. Звезды, принадлежащие одной Галактике, удерживаются вместе благодаря силе гравитации. Каждое небесное тело имеет свою историю развития. Возраст Вселенной исчисляется 15 - 20 млрд. лет, возраст Солнечной системы – 5 млрд. лет, возраст Земли - 4,5 млрд. лет.

Идея пространственного многообразия пространственно-временных структур – важнейший компонент диалектико-материалистической концепции пространства и времени. Утверждая неразрывную связь пространства и времени с движущейся материей, эта концепция предполагает, что развитие материи и появление новых форм ее движения должно сопровождаться становлением качественно-специфических форм пространства и времени.

Три основные сферы материального мира – неживая природа, живое вещество и общество – характеризуются специфическими пространственно-временными структурами. В свою очередь, в неживой природе, представленной возникшими в нашей Метагалактике уровнями организации материи, существуют особенности пространства-времени в мега-, макро- и микромире.

В локальных областях макромира, когда можно абстрагироваться от искривления пространства-времени вблизи тяготеющих масс, пространство и время характеризуется Евклидовой геометрией.

В самом начале расширения, когда плотность вещества была огромной, пространство и время имели общие свойства. В этом зародышевом состоянии наша Метагалактика была подобна микрообъекту и характеризовалась теми пространственно-временными структурами, которые присущи глубинам микромира. Современная физика сформулировала ряд перспективных гипотез, касающихся природы этих структур. Квантовые эффекты, единство прерывного и непрерывного она распространяет и на пространство и время. По-видимому, в областях 10 -23 см и 10 -43 см пространство и время становятся дискретными и дальнейшее их деление на части невозможно. Становление Метагалактики означало формирование пространства и времени макро- и мегамира из пространственно-временных структур.

Обычно интерес вызывают многочисленные парадоксальные особенности пространства-времени, обнаруженные современной наукой, и прежде всего теория относительности и ее толкование. Действительно, в ХХ в. было доказано, что свойства пространства и времени не являются раз и навсегда данными и неизменными в физических условиях, отличных от нашей жизни. Они могут претерпевать существенные изменения. Специальная теория относительности открыла эффект замедления времени в быстродействующих системах. Обычно эти парадоксы рассматриваются как нечто фантастическое, абстрактное, далекое от реальной жизни и наших повседневных интересов. Однако в представлениях пространства-времени еще очень много неясного, порождающего многочисленные дискуссии ученых:

— Почему наше пространство имеет три измерения?

— Могут ли существовать многомерные миры?

— Может ли время течь в обратном направлении?

— Реально ли четырехмерное пространственно-временное многообразие теории относительности?

-Могут ли существовать материальные объекты вне пространства и времени?

Эти и многие подобные вопросы ставятся на повестку дня современного естествознания. Углубленное изучение этих вопросов показало, что они связаны с фундаментальными свойствами бытия и важны для нашего мировоззрения. Критерий неадекватности пространственно-временного описания создает целый комплекс проблем, связанный с поиском тех положений, которые могли бы быть выбраны и использованы как критерий выбора пространственно-временных моделей. В настоящее время во многих отраслях современного естествознания назревает необходимость нового изменения пространственно-временных представлений, столь же радикального, как и то, которое возникло после создания теории относительности.

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Если сейчас попросить кого-то из вас назвать физические тела

Макромир образуют тела, размеры которых примерно сопоставимы с человеком.

Именно в макромире мы можем не только наблюдать события, но и вмешиваться в них: передвинуть мебель, бросить камень, развернуть книгу. И первые открытые физические законы действуют именно в макромире (вы скоро узнаете закон Архимеда, законы Ньютона и т.д.). Однако существует многое и за пределами макромира: мы же видим на небе Солнце и звезды, Млечный Путь (т.е. огромное звездное скопление - Галактику) . Истинные размеры этих объектов настолько превосходят размеры привычных для нас тел, которые даже трудно представить. Это - мегамир. Мы можем наблюдать невооруженным глазом некоторые объекты мегамира (далеко не все, поскольку большинство очень далеко от нас). Однако мы никак не можем вмешиваться в события мегамира. Мы даже не можем заметить многих величественных событий в мегамире, ибо они длятся намного дольше, чем человеческая жизнь или даже история человечества. Однако силой разума ученые проникли в некоторые тайны мегамира: мы даже знаем, когда возникла наша Вселенная.

Мегамир образуют тела космических размеров.

А вот объекты и события микромира человек смог хоть как-то наблюдать только после изобретения микроскопа. Тогда стало известно о существовании микроорганизмов; удалось доказать, что мельчайшие частицы вещества находятся в непрерывном движении. Чтобы рассмотреть молекулы и атомы, понадобился уже электронный микроскоп и другие сложные устройства.

Микромир образуют мельчайшие частицы вещества.

Мы знаем, что существуют законы природы, общие для микро-, макро-и мегамира. Однако каждый из этих миров имеет свои особенности, очень интересны. Многие законы микромира и мегамира 100 лет назад не могли представить даже гениальные ученые.

2. Каждое событие происходит где-то и когда-то. Каждый из нас певнит представление о пространстве, основанные на нашем жизненном опыте. На протяжении тысячелетий казалось, что о времени и пространстве мы знаем, что надо. Но в двадцатом веке, после создания теории относительности, стали известны новые свойства пространства и времени. О них вы узнаете со временем, а пока . Достаточно понимать, что все тела занимают определенную часть пространства и находятся на определенном расстоянии друг от друга.

Пространство - одно из основных понятий физики, с помощью которого описывается взаимное расположение объектов.

Что касается времени, то каждое событие более или менее длительной, можно установить последовательность событий во времени.

Время - одно из основных понятий физики, с помощью которого описываются длительность и последовательность событий.

Для измерения промежутков времени можно использовать любой процесс, периодически повторяется (движение Солнца по небосводу, изменение видимой формы Луны, смену времен года, разливы рек). Именно такие периодические процессы дали единицы времени: сутки, месяц, год. Разумеется, сегодня существуют различные приборы для измерения времени, и в каждом из этих приборов (часах, метрономе т.д.) тоже происходят периодические процессы.

Для измерения времени используют периодические процессы.

Макромир образуют тела, размеры которых примерно сопоставимы с человеком.

Мегамир образуют тела космических размеров.

Микромир образуют мельчайшие частицы вещества.

Мы продолжаем рассмотрение философской ддд физики и речь пойдет о пространстве и времени, вопросах космологии, антропном принципе, проблема детерминизма в основном в среде синергетики, а далее философия химии, биологии.

Итак, как у нас сформулировано в вопросах – пространство и время в макро и микро и мега мире. Пространство и время это формы существования материи. Пространство философская категория, выражающая факт протяженности и взаимного сосуществования объектов, время философская категория выражающая факт длительности и сменяемости процессов. Пространстве и времени можно по разному мыслить. И прежде всего это объективно-реальные пространство и время, то п и вр которые существуют непосредственно вне нас, так как от нашего сознания не зависит. И то которое дано в двух вариантах 1 через понятия- концептуальное пространство и время, то есть данное в понятиях. Физическое понимание все это связано с 1-й.

Кроме того перцептуальное, то есть то которое переживается, поскольку определенная субъективность все же есть. Но скорее всего разные факторы например галлюциногенные, психотропные вещества могут вызывать дезориентацию. В общем это то, что известно Я знаю время растяжимо, оно зависит от того какого рода содержимым мы наполняем его Маршак С. (посмотреть стих.)

Философском плане два варианта понимания пр. и вр.

Это как субстанции, то что от ничего не зависит, она является причиной самой себя. Есть некоторое абсолютное пр. и время которые не зависят от процессов которые в нём происходят. (субстанциональное)

Реляционное согласно которому есть некоторая относительность свойств пространства и времени. Это то что современной наукой называют теорией относительности. В данном случае свойства пр-ва зависит от . св-ва материи и тех процессов, которые протекают Если нет материи то нет п. И вр. Но это все гипотетически.

Свойства пр- и времени.

Можно выделить следующие свойства времени - однородность времени, это означает, что когда бы мы ни проводили какой-то эксперимент если условия физические одинаковые, то независимости от времени в любое время результат будет одинаковым. Не зависимость от времени как такого.

Факт, который следует из второго начала термодинамики, электродинамики – волны например обратно не возвращаются. То есть одно направленность. Любой объект является источником гравитации и гравитационное поле тоже не возвращается. То есть ряд док-в, указывающих направленность времени. В классической механики эта проблема не ставится так как там рассматриваются объекты пр-во – однородность, что означает, что где бы мы не проводили опыт, то при одинаковых условиях результат будет одинаковым.

Изотропность пр-ва имеется ввиду одинаковость свойств пр-ва в разных направлениях. В классической физике это принимается. Что касается анизотропии кристаллов это свойство кристаллов а не анизотропии.

Далее трёхмерность пространства, если исходить из макромира, классической физики.

Пространство является плоским или Эвклидовым. То есть если брать классическую формулировку, то оно подчиняется эвклидовой геометрии.

Со свойствам пр и вр. Связано наличие действия закона сохранения энергии, момента количества движения. Св.ва пр и вр. Накладывают определенные ограничение на прохождение процессов. Свойства симметрии связаны с законом сохранения. Если брать кл. механику то там известно принцип относительности Галилея. Инерциальные системы равноправны и промежутки времени и длительность, расстояния не зависят от выбора системы отсчета. Преобразования Галилея. Что касается вообще макромира то помимо классической механики спец. Теория относительности (СТО) хотя там есть уже несколько другие закономерности. И само появление вызвало революцию, изменение взглядов. Принцип относительности, который формулируют как . Галлия. Только формулировка не только к механическим явлениям, но и к свету. И постулата о существования предельной скорости взаимодействия, отсюда следуют другие преобразования. И относительность длин и промежутков времени по отношению к выбранной системе отсчета. Это релятивистские эффекты Лоренцевого сокращение длин в направлении движении объектов, и замедление времени для движущейся системы. Вот эти эффекты экспериментально подтверждены, хотя их пытаются пересматривать сТо и ОТО, но не одна из сегодняшних попыток не удалась. Если она и не верна, то не верна за пределами своей применимости. В этом смысле она применима очень хорошо. Есть проблемы связанные с релятивистскими эффектами полёт . в логическом отношении. Возможность двигаясь со скоростью близкой к скорости света и находясь в пути 1000 лет по земному времени вернуться сюда еще сравнительно молодыми. Здесь в какой-то мере это вопрос интерпретации в буквальном смысле не надо рассматривать. Они не почувствуют времени. Они летят в одну сторону, но это движение оно не является инерциальным и они поворачивают в обратную сторону. Хотя это учитывается в расчетах все равно. Выбор системы отсчета относителен и можно говорить, что эти космонавты улетают от нас со скоростью близкой к скорости света, но они могут рассуждать, что земля удаляется со скоростью близкой к скорости света и к чему тогда относить время.

Читайте также: