Пространственно-временные отношения

Механика - наука о простом перемещении тел в пространстве и во времени. Согласно основным положениям материалистического учения, окружающий нас мир состоит из различных видов материи, которая движется в пространстве и изменяется с течением времени. Другими словами, пространство и время есть формы существования материи, неотделимые от самой материи.

Трудно дать краткое, общее и строгое определение понятиям пространства и времени. Можно сказать, что пространство есть совокупность протяженных тел, а время - совокупность часов, расположенных в различных частях пространства и отсчитывающих длительности временных интервалов. Протяженность тел характеризуется длиной /, а длительность протекающих процессов - временем t.

Движение, понимаемое в широком смысле, является неотъемлемым всеобщим свойством материи. Простейшей формой движения является механическое движение, или перемещение.

Основными понятиями классической механики являются абсолютное пространство и абсолютное время.

Основными свойствами абсолютного пространства являются однородность и изотропность, т. е. все точки абсолютного пространства и все направления в нем равноценны. Абсолютное время по определению протекает равномерно, не зависит от свойств материи и места в пространстве. Оно однородно, но не изотропно, т. е. его мгновения равноценны, но из двух мгновений одно было раньше другого.

Пространство - это форма сосуществования материальных объектов и процессов, характеризующих структурность и протяженность материальных систем.

Время - это форма последовательной смены явлений и состояний материи, которая характеризует длительность их бытия. Пространство и время не существуют в отрыве от материи.

Масштабы пространства, времени и скоростей перемещения могут изменяться в очень широких пределах (рис. 1.1).

Мает т абы про с трап cm в а:

  • • пространство Вселенной, доступное для наблюдения посредством современных методов, достигает 1026 м;
  • • размеры ядер имеют порядок 10 15м;
  • • на мощных ускорителях исследуется структура частиц до расстояний 10 м.
Пределы изменения пространства Масшт абы времепи

Рис. 1.1. Пределы изменения пространства Масшт абы времепи:

  • 18
  • • время существования Вселенной оценивается в 10 с;
  • • современные методы дают возможность измерять время жизни нестабильных частиц до 10 11 с.

Скорость:

  • • естественным масштабом скоростей в природе служит скорость распространения электромагнитных волн в вакууме с = 2,998-10 м-с ;
  • • скорость света в вакууме является предельно высокой скоростью любого материального объекта. Её называют универсальной (мировой) постоянной.

Если скорость движения объекта пренебрежимо мала по сравнению со скоростью света, так что (о/с)2 « 1, то движение является нерелятивистским. В противном случае - релятивистским.

Законы движения существенно отличаются, в зависимости от пространственных масштабов (макромир и микромир). Линейный размер атомов равен 10 10 м. Этот размер является одним из признаков перехода от макромира к микромиру. Он получил название Ангстрем10 (1 А = 10 ,0м).

Критерием применимости законов макро- или микромира является универсальная константа - постоянная Планка

Движение макроскопических тел подчиняется законам классической механики - именно с этого раздела мы начнем с вами изучать физику. Движение микрочастиц подчиняется законам квантовой механики, качественно отличающимся от классических.

Другими словами, движение описывается классическими законами, если произведение массы тела т на скорость о и на расстояние R значительно больше постоянной Планка,

Пример 1. Электрон в атоме водорода имеет: массу ш = Ю-30кг, скорость v = 102 м • с"1, радиус орбиты R ~ КГ10 м, тогда m)R « КГ38 « Ь, т.е. здесь движение подчинено квантовым законам.

Пример 2. Камень весом 1000 кг свалился с горы высотой 30 м со скоростью 5 м • с , следовательно mvR = 1,5 10 кг • м с » h. В данном случае применяются законы классической механики.

Обобщая вышесказанное, следует отметить, что механика подразделяется на классическую и квантовую. В пределах каждой из них рассматривают релятивистское и нерелятивистское движение.

Квантовые и релятивистские представления имеют более общий характер, и законы классической и нерелятивистской механики вытекают из квантовых и релятивистских представлений при переходе соответствующих границ.

Движенья нет, сказал мудрец брадатый.

Другой смолчал и стал пред ним ходить...

А. С. Пушкин

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >