Основные понятия физики: материя, движение, пространство и время

Материя – это все то, что прямо или косвенно действует на органы чувств человека и другие объекты. Окружающий нас мир, все существующее вокруг нас представляет собой материю. Она тожественна реальности. Неотъемлемое св-во материи – движение. Без движения нет материи и наоборот. Движение  материи - любые изменения, происходящие с материальными объектами в результате их взаимодействий. Материя не существует в бесформенном состоянии – из нее образуется сложная иерархическая система материальных объектов. Для естественно-научного познания представляет интерес не материя или движение вообще, а конкретные виды материи и движения, св-ва материальных объектов, которые можно измерить с помощью приборов. В современном естествознании различают 3 вида материи: вещество, физическое поле и физический вакуум. 

Различные виды движения материи можно классифицировать с учетом изменений св-в материальных объектов и их воздействий на окружающий мир. Механическое движение (относительное перемещение тел), колебательное и волновое движение, распространение и изменение различных полей, тепловое (хаотическое) движение атомов и молекул, равновесные и неравновесные процессы в макросистемах, фазовые переходы между агрегатными состояниями (плавление, парообразование…), радиоактивный распад, химические и ядерные реакции, развитие живых организмов и биосферы, эволюция звезд, галактик и Вселенной в целом – все это примеры многообразных видов движения материи.

Всеобщими универсальными формами существования и движения материи принято считать время и пространство. Время выражает порядок смены физических состояний и является объективной характеристикой любого процесса или явления. Временная характеристика реальных процессов основывается на постулате времени: одинаковые во всех отношениях явления происходят за одинаковое время. Хотя постулат времени кажется естественным и очевидным, его истинность все же относительна, так как его нельзя проверить на опыте даже с помощью самых совершенных часов. При создании классической механики около 300 лет назад Ньютон ввел понятие абсолютного, или истинного, математического времени, которое течет всегда и везде равномерно, относительного времени как меры продолжительности, употребляемой в обыденной жизни и означающей определенный интервал времени: час, день, месяц и т.д. Важнейшее свойство времени – его необратимость. Необратимость реальных процессов в термодинамике связывают с хаотичным движением атомов и молекул. Пространство выражает порядок сосуществования физических тел. Завершенная теория пространства – геометрия Евклида – создан более 2000 лет назад и до сих пор считается образцом научной теории. По аналогии с абсолютным временем Ньютон ввел понятие абсолютного пространства, которое существует независимо от находящихся в нем физических объектов и может быть совершенно пустым. Пространство, как и время, относительно. Специальная теория относительности объединила пространство и время в единый континуум пространство-время. Из этой теории следует относительность одновременности двух событий, происшедших в разных точках пространства, а также относительность измерений длин и интервалов времени, произведенных в разных системах отсчета, движущихся относительно друг друга. В соответствии с общей теорией относительности свойства пространства – времени зависят от наличия материальных объектов. Любой материальный объект искривляет пространство. Предполагается, что 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, которая поглощает материальные объекты и электромагнитное излучение. А поверхности черной дыры для внешнего наблюдения время как бы останавливается.   

Виды материи.

Материя – это все то, что прямо или косвенно действует на органы чувств человека и другие объекты. Окружающий нас мир, все существующее вокруг нас представляет собой материю. Она тожественна реальности. Неотъемлемое св-во материи – движение. Без движения нет материи и наоборот. Движение  материи - любые изменения, происходящие с материальными в результате их взаимодействий. Материя не существует в бесформенном состоянии – из нее образуется сложная иерархическая система материальных объектов. Для естественно-научного познания представляет интерес не материя или движение вообще, а конкретные виды материи и движения, св-ва материальных объектов, которые можно измерить с помощью приборов. В современном естествознании различают 3 вида материи: вещество, физическое поле и физический вакуум.

Вещество – основной вид материи, обладающей массой. К вещественным объектам относятся элементарные частицы, атомы, молекулы и многочисленные образовательные объекты. В химии вещества подразделяют на простые (с атомами одного хим. элемента) и сложные – химические соединения. Св-ва вещества зависят от внешних условий и интенсивности взаимодействия атомов и молекул, что и обусловливает различные агрегатные состояния в-ва: твердое, жидкое и газообразное. При сравнительно высокой температуре образуется плазма. Переход в-ва из одного состояния в другое можно рассматривать как один из видов движения материи.

Физическое поле – особый вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие материальных объектов и их систем. К физическим полям относятся электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, а также волновые (квантовые) поля, соответствующие различным частицам (напр., электрон – позитрон поле). Источником физических полей являются частицы напр., для электромагнитного поля – заряженные частицы). Созданные частицами физические поля переносят с конечной скоростью взаимодействие между ними.

Физический вакуум – низшее энергетическое состояние квантового поля. Этот термин введен в квантовой теории поля для объяснения некоторых микропроцессов. Среднее число частиц в вакууме равно нулю, однако в нем могут рождаться виртуальные частицы – частицы в промежуточных состояниях, существующие кроткое время. Виртуальные частицы влияют на физические процессы. Предполагается, что из физического вакуума, находящегося в возбужденном состоянии, родилась Вселенная.