Физика - основа современного естествознания - Реферат

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию По предмету: Современная научная картина мира тема: Физика - основа современного естествознанияВысшая задача физики состоит в открытии наиболее общих элементарных законов, из которых можно было бы логически вывести картину мира - так считал А. Эйнштейн. Учитывая определяющую роль физики и ее значение в науке, ее называют основой и лидером современного естествознания. В зависимости от изучаемых объектов выделяют, физику атомов и молекул, физику газов и жидкостей, физику твердого тела. В зависимости от изучаемых процессов или форм движения материи выделяют механику материальных точек и твердых тел, механику сплошных сред, термодинамику и статистическую механику, квантовую механику и квантовую теорию поля.Речь идет об излучении, испускаемом нагретым теплом, - мы можем наблюдать его, например находясь возле горячей печи или раскаленного куска железа. Под этим термином понимают тело, полностью поглощающее все длины волн падающего на него излучения. Однако, не останавливаясь на этом, мы поставим следующий вопрос: каким образом при данной температуре распределяется интенсивность излучения черного тела между волнами различной длины? С помощью дополнительного «хитрого трюка» подобный мысленный эксперимент можно сделать интересным, если поместить в ящик Джинса кусочек угля, который является абсолютно черным телом и поэтому поглощает падающее на него излучение, а затем, нагреваясь, излучает сам. Излучение этого уголька состоит из волн различной длины; в конце концов устанавливается равновесие между волнами, допустимыми в кубическом ящике, и излучением черного тела, моделируемого кусочком угля.Столкнувшись с тем, что при переходе от классической точки зрения к квантовой нужно разложить все физические величины и свести их к набору отдельных элементов, соответствующих различным возможным переходам квантового атома, он пришел к тому, чтобы каждую физическую характеристику квантовой системы представлять таблицей чисел. В этом случае нет никакой необходимости вводить в теорию положение, скорость или траекторию электронов в атоме. В расчеты следует вводить лишь те величины, которые связаны с реально наблюдаемыми стационарными состояниями, переходами между ними и сопровождающими их излучениями. В матрицах элементы были расположены в строки и столбцы, причем каждый из них имел два индекса, один из которых соответствовал номеру столбца, а другой - номеру строки. И хотя наличие в аппарате его теории матриц, изображающих координаты и импульсы электронов в атомах, оставляет сомнение в полном исключении ненаблюдаемых величин, Гейзенберту удалось создать новую квантовую концепцию, составившую новую ступень в развитии квантовой теории, суть которой состоит в замене физических величин, имеющих место в атомной теории, матрицам - таблицам чисел.К этому времени классическая, ньютоновская динамика находилась на прочном основании: считалось, что эта теория справедлива в любой интерциональной системе отсчета и что все такие системы равноправны. Была также твердо обоснована максвелловская теория электромагнетизма, и физики пришла к выводу, что свет представляет собой электромагнитны волны, правильно описываемые уравнениями Максвелла. В те годы царило механистическое воззрение на элетромагнитные явления и считалось, что для распространения волн в том числе и световых, нужна среда-в данном случае эфир. Полагали, что уравнения Максвелла справедливы в системе отсчета, покоящейся относительно эфира. Наконец, теория эфира окончательно зашла в тупик, когда три различных эксперимента привели к следующим выводам: - эфир увлекается движущейся Землей, так что все лабораторные установки, на которых проводятся эксперименты, всегда покоятся относительно эфира;Из этих двух принципов Эйнштейн вывел математически лоренцево сокращение движущихся тел при их наблюдении из покоящейся системы: если скорость движущегося тела приближается к скорости света, сжатие достигает максимума и тело сжимается в плоскую фигуру. Отсюда следует, что скорость, превышающая скорость света в пустоте, не имеет никакого физического смысла, т. е. скорость распространения света в пустоте - максимально достижимая в природе. Так, сложение скорости света со скоростью источника дает во всех случаях опять-таки скорость света. Действительно, поскольку скорость света принята максимально возможной в природе, никакая сила не может увеличить скорость тела, движущегося со скоростью света, т. е. при этих условиях сила уже не вызывает ускорения. В то время как классическая механика рассматривает массу тела как постоянную величину, в теории относительности она считается переменной и зависящей от скорости.Принцип эквивалентности послужил отправной точкой для переработки теории относительности в новую теорию, которую Эйнштейн назвал общей теорией относительности (в отличие от нее прежняя теория была названа специальной). Новая теория была изложена Эйнштейном после подготовительных работ 1914-1915 гг.

Содержание

Введение

1. Квантовая теория

1.1 Возникновение квантовой физики

1.2 Принцип неопределенности

2. Теория относительности

2.1 Возникновение теории относительности

2.2 Специальная теория относительности

2.3 Общая теория относительности

Заключение

Список используемой литературы