Научные революции и научные картины мира

Содержание

Слайд 2

Структурные образования научного знания могут выступать в виде: Научной картины мира

Структурные образования научного знания могут выступать в виде:

Научной картины мира


2) Исследовательской программы :
1- научно-исследовательская программа Имре Лакатоса (1922-1974)
2 - физическая исследовательская программы М.Д.Ахундова и С.В.Илларионова
(эволюцию концепций, составляющих содержание физики как наиболее развитой естественно-научной дисциплины)
3) Научной парадигмы
научная парадигма Тома Куна (1922-1996)
Их качественные преобразования оцениваются как революционный скачок в науке
Слайд 3

Научная картина мира форма систематизации научного знания одновременно компонента научного мировоззрения (миропредставление)

Научная картина мира
форма систематизации научного знания
одновременно компонента научного

мировоззрения (миропредставление)
Слайд 4

Революция в науке период развития науки, во время которого старые научные

Революция в науке

период развития науки, во время которого старые научные представления

замещаются частично или полностью новыми
Содержание «научной революции» : ученые«научной революции» : ученые делают научные открытия в различных областях наук
устанавливают «неизвестные ранее объективно существующие закономерности, свойства и явления материального мира, вносящие коренные изменения в уровень познания».
Слайд 5

Революция в науке период развития науки, во время которого старые научные

Революция в науке

период развития науки, во время которого старые научные представления

замещаются частично или полностью новыми
Содержание «научной революции» : ученые«научной революции» : ученые делают научные открытия в различных областях наук
устанавливают «неизвестные ранее объективно существующие закономерности, свойства и явления материального мира, вносящие коренные изменения в уровень познания».

Отрезок времени примерно от даты публикации работы Николая КоперникаОтрезок времени примерно от даты публикации работы Николая Коперника «Об обращениях небесных сферОтрезок времени примерно от даты публикации работы Николая Коперника «Об обращениях небесных сфер» (1543Отрезок времени примерно от даты публикации работы Николая Коперника «Об обращениях небесных сфер» (1543 г.), до опубликования, «Математические начала натуральной философииОтрезок времени примерно от даты публикации работы Николая Коперника «Об обращениях небесных сфер» (1543 г.), до опубликования, «Математические начала натуральной философии» Исаака НьютонаОтрезок времени примерно от даты публикации работы Николая Коперника «Об обращениях небесных сфер» (1543 г.), до опубликования, «Математические начала натуральной философии» Исаака Ньютона (1687 г.), обычно называют периодом «научной революции».

Слайд 6

Исторические типы научных картин мира и научных революций Чётко и однозначно

Исторические типы научных картин мира и научных революций

Чётко и однозначно фиксируемых

радикальных смен научной картины мира и научных революций в истории развития науки можно выделить три
Обычно их персонифицируют по именам трёх ученых, сыгравших наибольшую роль в происходивших изменениях:
Аристотелевская
Ньютоновская научная революция
Эйнштейновская революция
Слайд 7

Исторические типы научных картин мира и научных революций Аристотелевская революция Период:

Исторические типы научных картин мира и научных революций

Аристотелевская революция
Период: VI—IV

века до нашей эры
Ньютоновская революция
Классическое естествознание
Период: XVI—XVIII века
Исходный пункт: переход от геоцентрической модели мира к гелиоцентрической.
Итог: появление механистической научной картины мира
Слайд 8

Исторические типы научных картин мира и научных революций Эйнштейновская революция Период:

Исторические типы научных картин мира и научных революций

Эйнштейновская революция
Период: рубеж

XIX—XX веков.
Открытия:
сложная структура атома
явление радиоактивности
дискретность характера электромагнитного излучения и др.
Итог: была подорвана важнейшая предпосылка механистической картины мира — убежденность в том, что с помощью простых сил, действующих между неизменными объектами, можно объяснить все явления природы.
Слайд 9

Аристотелевская Период: VI—IV века до нашей эры Результат: возникновение самой науки

Аристотелевская Период: VI—IV века до нашей эры

Результат:
возникновение самой науки
отделение науки от

других форм познания и освоения мира
создание определенных норм и образцов научного знания.
В космологии: Аристотель создает геоцентрическую систему мировых сфер, развитую позднее Птоломеем: в центре сферическая, неподвижная Земля,окруженная сферами
Слайд 10

Ньютоновская научная революция (XVI—XVIIIв.) Основные изменения: Язык математики. -выделение объективных количественных

Ньютоновская научная революция (XVI—XVIIIв.)

Основные изменения:
Язык математики. -выделение объективных количественных характеристик

земных тел (форма величина, масса, движение), -выражение их в математических закономерностях
Методы экспериментального исследования. Исследуемые явления — в строго контролируемых условиях
Отказ от концепции гармоничного, завершенного космоса.
Представления: Вселенная бесконечна и объединена только действием идентичных законов
Доминанта: Механика
Познавательная деятельность: чёткая оппозиция субъекта и объекта исследования.

Итог: появление механистической научной картины мира на базе экспериментально математического естествознания.

Слайд 11

Открытия: Николая Коперника, Иоганна Кеплера создание гелиоцентрической системы – (Н. Коперник

Открытия: Николая Коперника, Иоганна Кеплера

создание гелиоцентрической системы – (Н. Коперник 1543

г. ):
- в центре находится неподвижное Солнце
-Земля вращается вокруг своей оси
-планеты обращаются вокруг Солнца.
Учение о множественности миров и бесконечности Вселенной (Дж. Бруно)
Открытие И.Кеплером законов движения планет:
-планеты движутся не по круговым, а по эллиптическим орбитам
Слайд 12

Открытия: Галилео Галилей Galileo Galilei Астрономические открытия (1-ый телескоп): -Солнце, и,

Открытия: Галилео Галилей Galileo Galilei

Астрономические открытия (1-ый телескоп):
-Солнце, и, следовательно, все

планеты, вращаются вокруг своей оси
Впервые сформулировал принципы инерции и относительности для механического движения:
Во всех инерциальных системах отсчета законы классической динамики имеют одинаковую форму
(дальнейшее обобщение сделано в теории относительности А.Эйнштейном)

Портрет Галилео Галилея (1635)
кисти Юстуса Сустерманса

философфилософ, физикфилософ, физик, астрономфилософ, физик, астроном, математик

Слайд 13

Исаак Ньютон Isaac Newton Исходя из наблюдений итальянского ученого Галилея, датского

Исаак Ньютон Isaac Newton

Исходя из наблюдений итальянского ученого Галилея, датского астронома Тихо

Брагге и немецкого ученого Иоганна Кеплера, Ньютон путем размышлений вывел:
три простых закона механики и их гениальное обобщение –
закон Всемирного тяготения.
«…с законов движения Ньютона пошел отсчет истории современной физики и вообще естественных наук»
© 2005-2010 «Элементы»

25 декабря 1642 - 20 марта 1727 (84 года)

Слайд 14

Исаак Ньютон Isaac Newton 1642–1727 Законы механики Ньютона (1687): 1.В отсутствие

Исаак Ньютон Isaac Newton  1642–1727

Законы механики Ньютона (1687):
1.В отсутствие внешних силовых

воздействий тело будет продолжать равномерно двигаться по прямой (закон инерции)
2.Ускорение движущегося тела пропорционально сумме приложенных к нему сил и обратно пропорционально его массе: a= F/ m
где F — сила, m — масса, a  — ускорение
3.Всякому действию сопоставлено равное по силе и обратное по направлению противодействие.

25 декабря 1642 - 20 марта 1727 (84 года)

Слайд 15

ДИНАМИКА ЗАКОНЫ НЬЮТОНА http://www.youtube.com/watch?v=iSoH0u-Nu8M

ДИНАМИКА ЗАКОНЫ НЬЮТОНА

http://www.youtube.com/watch?v=iSoH0u-Nu8M

Слайд 16

Сколько существует вселенных https://www.youtube.com/watch?v=e6Dd9tzbVCk

Сколько существует вселенных
https://www.youtube.com/watch?v=e6Dd9tzbVCk

Слайд 17

Классическая механика «Затравочные образы» Ньютоновской механики: атомы (корпускулы) пустота абсолютное пространство

Классическая механика

«Затравочные образы» Ньютоновской механики:
атомы (корпускулы)
пустота
абсолютное пространство
абсолютное время

Фундаментальная теория Ньютона

– механика материальной точки
Базисная теория (синтез нескольких фундаментальных теорий) исследовательской программы - аналитическая механика
Слайд 18

Лапласовский детерминизм Выражает идею абсолютного детерминизма : -все происходящее имеет причину

Лапласовский детерминизм

Выражает идею абсолютного детерминизма :
-все происходящее имеет причину в

человеческом понятии
- есть познанная и еще не познанная разумом необходимость
Случайность - досадная помеха в получении истинного результата

Пьер-Симо́н Лапла́с
Pierre-Simon Laplace
23 марта 1749 — 5 марта 1827

Слайд 19

Механистическая картина мира (XVI-XVIII вв.) Мироздание - бесконечное число атомов, перемещающихся

Механистическая картина мира (XVI-XVIII вв.)

Мироздание - бесконечное число атомов, перемещающихся

в пространстве и во времени по неизменным законам движения
Универсальное средство взаимодействия тел - тяготение (гравитация)
Пространство и время - две сущности, независящие ни от материи, ни друг от друга
Взаимодействие тел, рассматривается с позиций принципа дальнодействия: взаимодействие передается мгновенно в абсолютной пространственно-временной среде
Любое событие жестко детерминировано. Случайность - недостаток

2. Гравитация проявляется во взаимном притяжении материальных тел
4. Принцип дальнодействия: взаимодействие передается на любое расстояние мгновенно без участия какого-либо материального агента
5. Любое событие предопределено, свершается с "железной" необходимостью. Случайность исключена, Трактуется как недостаток знания, его ограниченность

Слайд 20

Картины мира и их отличительные признаки

Картины мира и их отличительные признаки

Слайд 21

Картины мира и их отличительные признаки

Картины мира и их отличительные признаки

Слайд 22

Некоторые предпосылки создания новой картины мира К середине XIXв. формируются новые

Некоторые предпосылки создания новой картины мира

К середине XIXв. формируются новые отрасли

физики:
статистическая физика
термодинамика
электродинамика изучение электромагнитных процессов
объект их изучения - системы, состоящие из большого числа частиц

материя не только вещество, но и поле

Слайд 23

Новые физические теории От «индивидуальных себетождественных, внеположенных» тел (классическая механика) к

Новые физические теории

От «индивидуальных себетождественных, внеположенных» тел (классическая механика) к

системам, состоящих из огромного числа частиц

Многие физические понятия стало невозможным описывать законами движения одной индивидуальной частицы
Пример - температура
Макроскопические характеристики имеют смысл только в случае большого числа частиц

Слайд 24

Особенности систем, состоящих из огромного числа частиц Состояние системы – это

Особенности систем, состоящих из огромного числа частиц

Состояние системы – это вероятностная

ее характеристика
Уравнения движения системы по-прежнему однозначно определяют состояние (статистическое распределение) в любой последующий момент времени по заданному распределению в начальный момент
Слайд 25

Динамические и статистические законы Термодинамика: вводит понятие о необратимых процессах и

Динамические и статистические законы

Термодинамика:
вводит понятие о необратимых процессах и статистических законах


Законы классической механики -
обратимые и динамические

Слайд 26

Различие между динамическими и статистическими законами В динамических законах – необходимость

Различие между динамическими и статистическими законами
В динамических законах – необходимость -

абсолютная противоположность случайного
В статистических законах необходимость выступает в диалектической связи со случайностью

Новые законы

Законы
классической механики

Предсказания

имеют вероятностный характер

однозначные и достоверные

Слайд 27

Различие между обратимыми и необратимыми процессами Обратимые процессы могут идти как

Различие между обратимыми и необратимыми процессами

Обратимые процессы
могут идти как в прямом,

так и в обратном направлении
По возращении системы в исходное состояние не происходит никаких изменений

Необратимые процессы -
любые другие процессы

Слайд 28

Классическая термодинамика и статистическая физика Создание и развитие связано с именами:

Классическая термодинамика и статистическая физика
Создание и развитие связано с именами:
С.

Карно,
Дж. Джоуля,
Г. Гельмгольца,
Р. Клаузиуса,
Л.Больцмана,
Дж.Гиббса,
В. Нернста и др.

Электродинамика
Основоположники:
Дж. К. Максвелл и
М. Фарадей

Слайд 29

Николя́ Леона́р Сади́ Карно́ (фр. Nicolas Léonard Sadi Carnot) Дата рождения:1

Николя́ Леона́р Сади́ Карно́ (фр. Nicolas Léonard Sadi Carnot)

Дата рождения:1 июняДата рождения:1 июня1796 
Место

рождения:Париж
Дата смерти:24 августаДата смерти:24 августа 1832 (36 лет)
Место смерти:Париж
Страна:  Франция
Научная сфера:
Термодинамика
Альма-матер:
Политехническая школа
Известен как:
первооткрыватель цикла Карно
Слайд 30

Майкл Фарадей и Джеймс Клерк (Кларк) Ма́ксвелл Майкл Фарадей. Художник Томас

Майкл Фарадей и Джеймс Клерк (Кларк) Ма́ксвелл

Майкл Фарадей. Художник

Томас Филипс.1842г.

(Michael Faraday 1791 —1867) 
английский физик, химик и физико-химик
член Лондонского королевского общества (1824)

Джеймс Клерк (Кларк) Ма́ксвелл
(англ. James Clerk Maxwell;
(1831, Эдинбург —1879, Кембридж) 
британский британский физик британский физик и математик.
Член Лондонского королевского общества (1861)
Заложил основы современной классической электродинамики
Один из основоположников
статистической физики

Основоположник учения
об электромагнитном поле

Слайд 31

Джеймс Прескотт Джоуль (англ. James Prescott Joule) Дата рождения:24 декабря24 декабря

Джеймс Прескотт Джоуль (англ. James Prescott Joule)

Дата рождения:24 декабря24 декабря 1818(1818-12-24)
Место рождения:ЛанкаширЛанкашир, Англия
Дата

смерти:11 октября11 октября 1889(1889-10-11) (70 лет)
Место смерти:ЧеширЧешир, Англия
Страна:  Великобритания
Научная сфера:Физика
Джоуль изучал природу тепла, и обнаружил её связь с механической работой. Это привело к теории сохранения энергии и к разработке первого закона термодинамики.
В честь Джоуля названа единица измерения энергии — джоуль.
Слайд 32

Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц (нем. Hermann von Helmholtz) Дата рождения:31

Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц (нем. Hermann von Helmholtz)

Дата рождения:31 августа31 августа 1821(1821-08-31)
Место

рождения:ПотсдамПотсдам, Германский союз
Дата смерти:8 сентября8 сентября 1894(1894-09-08) (73 года)
Место смерти:ШарлоттенбургШарлоттенбург, Германская империя
Страна:  Германская империя
Научная сфера:физикафизика, физиология
Гельмгольц формулирует законы сохранения энергии в химических процессах и вводит в 1881 годуГельмгольц формулирует законы сохранения энергии в химических процессах и вводит в 1881 году понятие свободной энергии
Слайд 33

Рудольф Юлиус Эммануель Клаузиус (нем. Rudolf Julius Emanuel Clausius), имя при

Рудольф Юлиус Эммануель Клаузиус (нем. Rudolf Julius Emanuel Clausius), имя при рожд.

— Рудольф Готтлиб

Дата рождения:2 января 1822, Кёслин
Дата смерти:24 августа 1888, Бонн)
Научная сфера: физика и математика
Клаузиус предложил одну из формулировок второго начала термодинамики, известную сейчас как формулировка Клаузиуса. Клаузиус доказал и несколько новых теорем в механической теории тепла, которые носят его имя.
Им же было введено понятие энтропии.

Слайд 34

Джозайя Уиллард Гиббс (англ. Josiah Willard Gibbs) Дата рождения:11 февраляфевраля 1839

Джозайя Уиллард Гиббс (англ. Josiah Willard Gibbs)

Дата рождения:11 февраляфевраля 1839
Место рождения:Нью-ХейвенНью-Хейвен,

Коннектикут, США
Дата смерти:28 апреля28 апреля 1903 (64 года)
Место, смерти: США
Страна:  США
Научная сфера:математикаматематика, физика
Один из создателей векторного анализаОдин из создателей векторного анализа, статистической физикиОдин из создателей векторного анализа, статистической физики, математической теории термодинамики,что во многом предопределило развитие всех современных точных наук и естествознания в целом.
Его имя присвоено многим величинам и понятиям химической термодинамики: энергия ГиббсаЕго имя присвоено многим величинам и понятиям химической термодинамики: энергия Гиббса, парадокс Гиббса, правило фаз Гиббса — Гельмгольца, треугольник Гиббса — Розебома, уравнения Гиббса — Дюгема и др.
Слайд 35

Статистические и термодинамические свойства макросистем В XIX в. создаются: -атомная теории

Статистические и термодинамические свойства макросистем

В XIX в. создаются:
-атомная теории Дальтона,
-атомно-молекулярная теория

Авогадро,
-формулируются понятия: атом, молекула, ион и т.д.

Совершаются открытия:
закона сохранения массы (закон Лавуазье – Ломоносова) в середине XVIIIв.
закона постоянства состава (Пруст) - начало XIX в.
закон эквивалентов - начало XIX в., и т.д.

Слайд 36

Статистические и термодинамические свойства макросистем К концу XIX в. создается теория,

Статистические и термодинамические свойства макросистем

К концу XIX в. создается теория, описывающая

свойства большой совокупности атомов и молекул с помощью статистического метода –молекулярно-кинетическая теория (МКТ)
или статистическая механика

Основное уравнение МКТ
где k – постоянная Больцмана (отношение универсальной газовой постоянной R к числу Авогадро NA),
i - число степеней свободы молекул.
Основное уравнение МКТ связывает макроскопические параметры (давление, объём, температура) газовой системы с микроскопическими (масса молекул, средняя скорость их движения).

Слайд 37

Основное уравнения МКТ Пусть Ек— среднее значение кинетической энергии всех молекул,

Основное уравнения МКТ
Пусть Ек— среднее значение кинетической энергии всех молекул, тогда:

откуда:
Для одного моля выражение примет вид :

В современной физике МКТ заменила
физическая кинетика и статистическая механика.

Слайд 38

Термодинамика Классическая термодинамика XIX века изучала механическое действие теплоты. В дальнейшем

Термодинамика

Классическая термодинамика XIX века изучала механическое действие теплоты.
В дальнейшем термодинамика

включила в себя изучение превращений энергии во всех ее формах.
Термодинамика основана на небольшом числе утверждений - законов или начал

Единица
измерения
энергии —Джоуль

Слайд 39

Термодинамика Одно из основных достижений XIX в. – признание энергии как

Термодинамика
Одно из основных достижений XIX в. – признание энергии как наиболее

общего понятия, позволяющего рассматривать с единой точки зрения все явления и процессы.

Понятие «энергия» пришло на смену введенному во времена Ньютона (XVII в.) понятию «сила».
Энергия – это способность совершать работу

Единица
измерения
энергии —
Джоуль

Слайд 40

Эне́ргия — скалярная — скалярная физическая величина мера различных форм движения

Эне́ргия — скалярная — скалярная физическая величина
мера различных форм движения материи и
мера перехода

движения материи из одних форм в другие
Слайд 41

Закон сохранения энергии в макроскопических процессах 1 закон (первое начало)термодинамики: Закон

Закон сохранения энергии в макроскопических процессах 1 закон (первое начало)термодинамики:
Закон сохранения и

превращения энергии (общая формулировка):
«Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно, оно только переходит из одной формы в другую»

Внутренняя энергия (U) – энергия движения и взаимодействия огромного числа частиц, составляющих систему

Слайд 42

Закон сохранения энергии в макроскопических процессах 1 закон (первое начало)термодинамики: 1

Закон сохранения энергии в макроскопических процессах 1 закон (первое начало)термодинамики:

1 закон (

первое начало) термодинамики:
Q=∆U + А
Теплота, подводимая к системе, расходуется на изменение внутренней энергии и совершение работы
Невозможно создание вечного двигателя 1 рода, который совершал бы работу без затрат энергии
Слайд 43

Концепция необратимости 2 закон (второе начала) термодинамики Второе начало термодинамики: устанавливает

Концепция необратимости 2 закон (второе начала) термодинамики

Второе начало термодинамики:
устанавливает наличие в природе

фундаментальной ассиметрии, т.е. однонаправленности всех самопроизвольно протекающих в ней процессов.

указывает естественное направление, в котором происходит изменение распределения энергии

Слайд 44

Понятие энтропии S Энтропия S – мера беспорядка системы, состоящей из

Понятие энтропии S

Энтропия S –
мера беспорядка системы, состоящей из многих элементов


Является функцией состояния системы – ее изменение не зависит от вида процесса и определяется только начальным и конечным состоянием системы
В случае изолированных систем понятие энтропии позволяет отличить
обратимые процессы : S- max, const
от необратимых: S ↑
Слайд 45

Виды термодинамических систем Открытые системы - обмениваются энергией и массой с

Виды термодинамических систем
Открытые системы - обмениваются энергией и массой с окружающей

средой
Закрытые - обмениваются энергией с окружающей средой
Замкнутые (изолированные) –
не обмениваются ни массой , ни энергией
Слайд 46

Понятие энтропии dS ≥ δQ /T где dS - приращение энтропии;

Понятие энтропии

dS ≥ δQ /T
где dS - приращение энтропии;
δQ

- минимальная теплота подведенная к системе;
T - абсолютная температура процесса, К

S остаётся постоянной при обратимых процессах (=)
в необратимых — её изменение всегда положительно (›)

Слайд 47

Принцип возрастания энтропии В изолированных системах самопроизвольно могут протекать только такие

Принцип возрастания энтропии
В изолированных системах самопроизвольно могут протекать только такие процессы,

в которых энтропия возрастает
Энтропия системы, находящейся в равновесном состоянии, максимальна и постоянна.

Ludwig Eduard Boltzmann

Для изолированных систем направление
самопроизвольного протекания процесса
определяется изменением энтропии S :

Слайд 48

Формулировки 2 закона (второго начала) термодинамики Невозможен самопроизвольный переход тепла от

Формулировки 2 закона (второго начала) термодинамики
Невозможен самопроизвольный переход тепла от тела, менее

нагретого, к телу, более нагретому
Невозможно создание вечного двигателя 2 рода, который бы периодически превращал энергию окружающей среды в работу
КПД (= работа/теплота) тепловых машин всегда ‹1
Слайд 49

Принцип возрастания энтропии Связь между энтропией системы S и ее упорядоченностью

Принцип возрастания энтропии
Связь между энтропией системы S и ее упорядоченностью сформулировал

австрийский физик Людвиг Больцман в 1872 г.
нем. Ludwig Eduard Boltzmann,
18441844, Вена1844, Вена, Австрийская империя
-1906-1906, Дуино-1906, Дуино, Италия) 
австрийский физик-теоретик,
основатель статистической механикиоснователь статистической механики и молекулярно-кинетической теории.
Слайд 50

Статистическая формулировка 2 закона термодинамики Термодинамическая вероятность системы пропорциональна энтропии этой

Статистическая формулировка 2 закона термодинамики

Термодинамическая вероятность системы пропорциональна энтропии этой системы

S = к lnW
W -термодинамическая вероятность, равная числу микроскопических способов, с помощью которых это состояние может быть достигнуто,
К – постоянная Больцмана
Система, предоставленная самой себе, стремится перейти в состояние с большим значением W

2 закон термодинамики является следствием
статистических законов поведения большой совокупности частиц

Слайд 51

К началу XX физика изучает материю в двух ее проявлениях –вещество

К началу XX физика изучает материю в двух ее проявлениях –вещество

и поле

В механике Ньютона тела взаимодействуют на расстоянии и взаимодействие происходит мгновенно (принцип дальнодействия).
Исследования М Фарадея и Дж.Максвелла привело к выводу: взаимодействие между телами осуществляется посредством тех или иных полей, непрерывно распределенных в пространстве (принцип близкодействия)
Свойства частиц вещества
дискретность,
конечность числа степеней свободы
Свойства поля
непрерывность распространения в пространстве
бесконечное число степеней свободы

Слайд 52

Теория электромагнитного поля Фарадей в 30-е годы : понятие электромагнитного поля

Теория электромагнитного поля

Фарадей в 30-е годы : понятие электромагнитного поля
Электрическое

и магнитное поле неразрывно взаимосвязаны и образуют единое электрическое поле
Максвелл приходит к выводу , что свет – это электромагнитная волна.
Неожиданное открытие : скорость света - постоянна

Синусоидальная (гармоническая)
электромагнитная волна

Скорость c распространения
электромагнитных волн в вакууме

Слайд 53

Электромагнитная картина мира (вт.пол. XIX в.) Материя - единство двух видов:

Электромагнитная картина мира (вт.пол. XIX в.)

Материя - единство двух видов:


вещество (прерывность)
поле (непрерывность)
Колебательное движение в поле первично по отношению к механическому движению
Принцип дальнодействия заменен принципом близкодействия
− Представление о вероятности материальных процессов − Действие статистических законов в некоторых классах физических явлений
Сформулированы новые фундаментальные законы природы
3. все взаимодействия в материальных телах передаются полем от одной точки к другой непрерывно и с конечной скоростью
например, движение огромного множества молекул в газах
закон сохранения и превращения энергии, принцип возрастания энтропии и др.
Слайд 54

Картины мира и их отличительные признаки

Картины мира и их отличительные признаки

Слайд 55

Картины мира и их отличительные признаки

Картины мира и их отличительные признаки

Слайд 56

Революционные теории XX века Наука XX века связана с двумя революционными

Революционные теории XX века
Наука XX века связана с двумя революционными

концепциями:
1. теорией относительности Эйнштейна
2. квантовой теория,
творцами которой являются М. Планк, Н. Бор, В. Гейзенберг, Э. Шредингер, М.. Борн, П. Дирак и др.
Слайд 57

К концу 19в. ученые считали, что вплотную подошли к исчерпывающему описанию

К концу 19в. ученые считали, что вплотную подошли к исчерпывающему описанию

Вселенной

По представлению ученых конца 19в. пространство было заполнено непрерывной сферой – «эфиром».
Лучи света и радиосигналы рассматривались как волны эфира.
Ожидалось, что свет должен распространяться по эфиру с фиксированной скоростью.
Однако экспериментально эти представления не подтвердились.

Слайд 58

Cкорость света с - константа Получалось, будто свет всегда движется относительно

Cкорость света с - константа
Получалось, будто свет всегда движется относительно вас

с одной и той же скоростью, независимо от того, как быстро и в каком направлении движетесь вы сами.


Альберт Майкельсон

Сравнение скорости света в двух лучах, идущих под прямым утлом друг к другу

Слайд 59

Точные значения C: Метров в секунду 299 792 458 Планковских единиц1

Точные значения C: Метров в секунду 299 792 458 Планковских единиц1 Приблизительные значения C километров в

секунду 300 000

Время распространения светового луча в масштабной модели Земля-Луна. Для преодоления расстояния от поверхности Земли до поверхности Луны свету требуется 1,255 с.

Слайд 60

Специальная теория относительности пространства-времени СТО (релятивистская механика) теория, описывающая движение, законы

Специальная теория относительности пространства-времени

СТО (релятивистская механика)  теория, описывающая движение, законы

механики теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения при скоростях теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения при скоростях движения, близких к скорости света

С= 300 000 км/с
Уравнение Эйнштейна: E=mc2

Слайд 61

Постулаты СТО 1. Принцип относительности: все законы природы одинаковы во всех

Постулаты СТО

1. Принцип относительности:
все законы природы одинаковы во всех инерциальных системах

отсчета
2. Принцип постоянства (инвариантности) скорости света:
Скорость света в пустоте одинакова во всех инерциальных системах отсчета и не зависит от движения источников и приемников света
Следствие ТО - связь между массой и энергией

Инерциальная система отсчета
система покоится, либо движется прямолинейно и равномерно относительно какой-то другой системы, неподвижной или движущийся прямолинейно и с постоянной скоростью
Инвариантность -
неизменность физических величин или свойств природных объектов при переходе от одной системы отсчета к другой

С= 300 000 км/с
Уравнение Эйнштейна:
E=mc2

Слайд 62

СТО Объединяет пространство и время в единый четырехмерный пространственно-временной континуум Пространственно-временные

СТО

Объединяет пространство и время в единый четырехмерный пространственно-временной континуум
Пространственно-временные свойства тел

зависят от скорости их движения
пространственные размеры сокращаются в направлении движения при приближении скорости тел к скорости света в вакууме
временные процессы замедляются в быстродвижущихся системах,
масса тела увеличивается.
Слайд 63

Слайд 64

Слайд 65

Слайд 66

Слайд 67

Слайд 68

Слайд 69

СТО ↑ v скорости ↑m массы любого объекта ↓l линейное сжатие

СТО

↑ v скорости

↑m массы любого объекта

↓l линейное сжатие объектов

↓ τ замедление

хода времени

Вселенная имеет 4 координаты
4х-мерное «пространство – время»

пространство и время
относительны

результаты измерения длины и времени
зависят от того, движется наблюдатель или нет

E=mc2

С= 300 000 км/с

релятивистское
замедление времени

гравитационное
- в сильном
поле тяготения

Слайд 70

Общая теория относительности - теория гравитации (1907-1915) Новая теория искривленного пространства-времени

Общая теория относительности - теория гравитации (1907-1915)

Новая теория искривленного пространства-времени получила

название общей теории относительности, чтобы отличить ее от первоначальной теории, которая не включала гравитацию и ныне известна как специальная СТО.
Слайд 71

Общая теория относительности - теория гравитации (1907-1915) Общая теория относительности исходит

Общая теория относительности - теория гравитации (1907-1915)

Общая теория относительности исходит из

принципа эквивалентности инерционной и гравитационной масс,
Кинематические эффекты, возникающие под действием гравитационных сил, эквивалентны эффектам, возникающим под действием ускорения.

В 1921 году

Слайд 72

Общая теория относительности - теория гравитации (1907-1915) На основе принципа эквивалентности

Общая теория относительности - теория гравитации (1907-1915)

На основе принципа эквивалентности инерционной

и гравитационной масс был обобщен принцип относительности, утверждающий в ОТО инвариантность законов природы в любых системах отсчета, как инерциальных, так и неинерциальных
Уравнения гравитационного поля, которые называются уравнениями Эйнштейна:

В 1921 году

Слайд 73

Общая теория относительности - теория гравитации (1907-1915) Гравитационные эффекты обусловлены не

Общая теория относительности - теория гравитации (1907-1915)

Гравитационные эффекты обусловлены не силовым

взаимодействием тел и полей, а деформацией самого пространства-времени

В 1921 году

Масса и энергия изгибают
пространство-время

В поле тяготения пространство-время
обладает кривизной

Слайд 74

Искривление пространства массивным телом Представим себе очень тонкий лист резины, и

Искривление пространства массивным телом

Представим себе очень тонкий лист резины, и

будем считать, что это – модель пространства.
Расположим на этом листе шарики – модели звезд. Эти шарики будут прогибать лист резины тем больше, чем больше масса шарика.
Это наглядно демонстрирует зависимость кривизны пространства от массы тела и показывает также, что привычная нам евклидова геометрия в данном случае не действует (работают геометрии Лобачевского и Римана).
Слайд 75

Кривизна пространства-времени Слабой кривизне соответствует ньютоновская гравитация В сильных гравитационных полях,

Кривизна пространства-времени
Слабой кривизне соответствует ньютоновская гравитация
В сильных гравитационных полях, создаваемых

массивными космическими объектами, искривление пространства-времени становится существенным
.
Слайд 76

Кривизна пространства-времени Артур Эддингтон показал, что свет от звезды искривлялся вблизи

Кривизна пространства-времени
Артур Эддингтон показал, что свет от звезды искривлялся вблизи Солнца

в точном соответствии с предсказаниями ОТО.
Свет звезды проходит вблизи Солнца и отклоняется, поскольку Солнце искривляет пространство-время (а). Это приводит к небольшому смещению видимого положения звезды при наблюдении с Земли (б).
Слайд 77

Кривизна пространства-времени Вокруг массивного тела при очень большой плотности вещества искривление

Кривизна пространства-времени
Вокруг массивного тела при очень большой плотности вещества искривление становится

настолько существенным, что пространство-время как бы замыкается локально само на себя, отделяя данное тело от остальной Вселенной и образуя черную дыру
Черная дыра поглощает материальные объекты и электромагнитное излучение
Внутри черной дыры наступает конец времени.
Слайд 78

Квантовая механика Первый шаг в сторону квантовой теории был сделан в

Квантовая механика

Первый шаг в сторону квантовой теории был сделан в 1900г.

Макс Планк в Берлине открыл, что свечение разогретого докрасна тела м. объяснить, если свет испускается и поглощается только дискретными порциями – квантами
Новую картину физической реальности, получившей название квантовой механики, разработали:
Вернер Гейзенберг в Копенгагене,
Пол Дирак в Кембридже и
Эрвин Шрёдингер в Цюрихе.
Слайд 79

Исходные положения квантовой механики: 1. Все объекты микромира обладают корпускулярно-волновыми-свойствамиорпускулярно-волновой двойственностью,

Исходные положения квантовой механики:

1. Все объекты микромира обладают корпускулярно-волновыми-свойствамиорпускулярно-волновой двойственностью,
т.

е ведут себя и как частица
и как волна
m-масса,
v – скорость микрочастицы

Корпускулярные свойства
E=hν
Волновые свойства
λν=с,

h ~10-34 Дж*с

Волновые свойства –
способность к дифракции
и интерференции

Слайд 80

Исходные положения квантовой механики: 1. Все объекты микромира обладают корпускулярно-волновыми свойствамикорпускулярно-волновой

Исходные положения квантовой механики:

1. Все объекты микромира обладают корпускулярно-волновыми свойствамикорпускулярно-волновой двойственностью,


Корпускулярно-волновые свойства объектов микромира описывает уравнение Луи де Бройля (1924 г.)
m-масса,
v – скорость микрочастицы

Корпускулярные свойства описываются уравнением Макса Планка ( 1900 г):
E=hν
Е –энергия кванта, h- постоянная Планка, ν -частота электромагнитных колебаний
Волновые свойства выражаются уравнением
λν=с,
λ- длина волны,
с – скорость распространения

h ~10-34 Дж*с

Слайд 81

Исходные положения квантовой механики: 2. Принцип неопределенности Вернера Гейзенберга (1927) Невозможно

Исходные положения квантовой механики:

2. Принцип неопределенности Вернера Гейзенберга (1927)
Невозможно одновременно с

одинаковой точностью определить положение и импульс элементарной частицы.
Чем точнее определяется импульс p (p=mv), тем больше будет неточность в определении координат, и наоборот.
∆px • ∆x ≥h
∆py • ∆y ≥h
∆pz • ∆z ≥h,
где ∆x,∆y,∆z-неопределенности координат
∆px,∆py, ∆pz -неопределенности импульсов

h ~10-34 Дж*с

Слайд 82

Электромагнитное излучение Название диапазона Длины волн, λ Радиоволны СверхдлинныеСверхдлинные более 10

Электромагнитное излучение

Название диапазона Длины волн, λ
Радиоволны
СверхдлинныеСверхдлинные более 10 км
Длинные 10 км — 1 км
СредниеСредние 1 км —

100 м
Короткие 100 м — 10 м
Ультракороткие 10 м — 1 мм
Инфракрасное излучение
1 мм — 780 нм
Видимое (оптическое) излучение
780—380 нм
Ультрафиолетовое380 — 10 нм
Рентгеновские 10 — 5×10−3 нм
Гамма менее 5×10−3 нм

Электромагни́тное излуче́ние
(электромагнитные волны) 
— распространяющееся в пространстве
возмущение (изменение состояния)
электромагнитного поля
(то есть, взаимодействующих друг с другом электрического(то есть, взаимодействующих друг с другом электрического и магнитного(то есть, взаимодействующих друг с другом электрического и магнитного полей)

Слайд 83

Принципы Принцип неопределенности Гейзенберга Принцип дополнительности (комплементарности) Бора Концепция целостности Можно

Принципы

Принцип неопределенности Гейзенберга
Принцип дополнительности (комплементарности) Бора
Концепция
целостности

Можно говорить лишь о вероятности

того, где в данный момент находится микрочастица
Любое явление в микромире должно включать в себя взаимодействие с макроскопическим прибором. С его помощью можно исследовать либо корпускулярные свойства микрообъекта, либо - волновые, но не те и другие одновременно.
Мир – единая целостная единица, несводимая к механическому разложению на составляющие части
Слайд 84

Квантово-полевая картина мира Материя обладает одновременно и корпускулярными, и волновыми свойствами

Квантово-полевая картина мира

Материя обладает одновременно и корпускулярными, и волновыми свойствами
Отказ

от постулата о неизменности материи
Представление о едином пространственно-временном континууме
Фундаментальными признаны статистические законы, частной формой которых выступают динамические
Постулат о закономерной взаимосвязи свойств изучаемых объектов и наблюдателя (человека)
Фундаментальная согласованность основных законов и свойств Вселенной с существованием в ней жизни и разума

Переход квантового поля из одного состояния в другое сопровождается взаимопревращением частиц друг в друга, аннигиляцией одних частиц и порождением других
Трансформируется понимание о закономерности и причинности, их вероятностной природе

Слайд 85

Слайд 86

Слайд 87

Единая теория поля современная физическая исследовательская программа Тео́рия всего́ (англ. Theory

Единая теория поля современная физическая исследовательская программа

Тео́рия всего́ (англ. Theory

of everything, TOE) — гипотетическая) — гипотетическая объединённая физико-математическая) — гипотетическая объединённая физико-математическая теория, описывающая все известные фундаментальные взаимодействия.
Современная физика требует от «теории всего» объединения четырёх известных в настоящее время фундаментальных взаимодействий:
гравитационное взаимодействие,
электромагнитное взаимодействие,
сильное ядерное взаимодействие,
слабое ядерное взаимодействие
Кроме того, она должна объяснять существование всех элементарных частиц.
Слайд 88

Краткий обзор различных семейств элементарных и составных частиц, и теории, описывающие их взаимодействия

Краткий обзор различных семейств элементарных и составных частиц, и теории, описывающие

их взаимодействия
Слайд 89

Станда́ртная моде́ль Станда́ртная моде́ль — теоретическая конструкция в физике элементарных частиц

Станда́ртная моде́ль 
Станда́ртная моде́ль — теоретическая конструкция в физике элементарных частиц — теоретическая конструкция

в физике элементарных частиц, описывающая электромагнитное — теоретическая конструкция в физике элементарных частиц, описывающая электромагнитное, слабое — теоретическая конструкция в физике элементарных частиц, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие — теоретическая конструкция в физике элементарных частиц, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц.
Стандартная модель не является теорией всегоСтандартная модель не является теорией всего, так как не описывает тёмную материюСтандартная модель не является теорией всего, так как не описывает тёмную материю, тёмную энергиюСтандартная модель не является теорией всего, так как не описывает тёмную материю, тёмную энергию и не включает в себя гравитацию.

Подтверждение существования бозона ХиггсаПодтверждение существования бозона Хиггса в 2012 году завершило экспериментальное обнаружение предсказываемых Стандартной моделью элементарных частиц.

Слайд 90

Станда́ртная моде́ль – теория всех негравитационных сил, действующих в природе Кварки

Станда́ртная моде́ль – теория всех негравитационных сил, действующих в природе

Кварки

участвуют в
сильных
слабых
электромагнитных взаимодействиях
заряжённые лептоны (электрон, мюон, тау-лептон)
слабых
электромагнитных
нейтрино
только в слабых взаимодействиях

Элементарные частицы - фермионы

атом

Слайд 91

Слайд 92

Формирующаяся научная картина мира — эволюционно-синергетическая (последняя четверть XX века) Развитие

Формирующаяся научная картина мира — эволюционно-синергетическая (последняя четверть XX века)
Развитие рассматривается

как
универсальный (осуществляющийся везде и всегда)
глобальный (охватывающий все и вся) процесс
(концепция универсального или глобального эволюционизма)
Само развитие трактуется как
самодетерминированный нелинейный процесс самоорганизации неравновновесных открытых систем
Слайд 93

Глобальный эволюционизм В единое целое связываются: -происхождение Вселенной, -возникновение Солнечной системы

Глобальный эволюционизм
В единое целое связываются:
-происхождение Вселенной,
-возникновение Солнечной системы
и

Земли,
-возникновение жизни
-возникновение человека и общества
Вселенная определяется как развивающееся во времени природное целое
Вся история Вселенной от Большого взрыва до возникновения общества рассматривается как единый процесс
Космический, химический, биологический и социальный типы эволюции преемственно и генетически связаны между собой
- Предыдущая
Опыт работы группового консультирования пациентов по здоровому питанию
Следующая -
Производные высших порядков. Формула Лейбница. Производные высших порядков. (Семинар 10)

Похожие презентации

Немецкая классическая философия
Презентация на тему "Формы культуры" - презентации по Философии
Научные традиции и научные революции. Типы научной рациональности
Презентация на тему "Политическое сознание" - презентации по Философии
Логика как наука
Интерпретативная парадигма. Лекция 7
Социальная философия и философия культуры
Формирование стратегического мышления
Greek philosophy
Деятельность человека
Платон
Влияние Конфуцианства на право Китая
Схоластика. Философия Фомы Аквинского и ее связь с аверроизмом Подготовили: Запунная Яна и Курбанова Татьяна( 1 курс ФТД группа Т-120
Характерные черты философии советской эпохи
Філософія середніх віків і відродження
Общество, как система. (Лекция 10)
Философия Нового времени
Презентация Культура Ислама
Философия эпохи Возрождения
Презентация Пищевые добавки
Өзін-өзі тану пәні мен басқа пәндердің интеграциясы
Философский пароход
Мораль в жизни общества
Основной вопрос философии. Классификация философских направлений
Презентация Классификация и характеристика ассортимента пушно-меховых товаров
Типология научной рациональности
Современное естествознание
Критическое мышление. Научно-исследовательский семинар
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть