Слайд 2В обыденном восприятии под пространством понимают некую протяженную пустоту, в
которой могут находиться какие-либо предметы.
В науке пространство рассматривается как
физическая сущность, обладающая конкретными свойствами и структурой.
Слайд 3Пространство и время – всеобщие и необходимые объективные формы бытия
материи.
Материя объективно существует в форме вещества и поля, образует
Вселенную, существующую независимо от того, ощущаем мы её или нет.
Слайд 4Мате́рия (от лат. materia – вещество) – объективная реальность, которая действует
на наши органы чувств, производит ощущения, существуя независимо от них
(объективно).
"Материя - это философская категория для обозначения объективной реальности, которая, действуя на наши органы чувств, производит ощущение и существует независимо от них " (В.И. Ленин).
Слайд 5Основные свойства пространства формировались по мере освоения человеком территорий и
развития геометрии (от греч. geometria– землемерие).
Геометрические знания о пространстве,
которые сложились к 3-му веку до нашей эры, систематизировал древнегреческий математик Евклид.
Евклид.
Слайд 6В своём знаменитом произведении «Начала», которое состоит из 15-ти книг,
и является основой геометрии, он организовал научное мышление на основе
логики.
В первой книге Евклид определил идеальные объекты геометрии: точка, прямая линия, плоскость, поверхность.
Евклид путём строгих логических доказательств сформулировал условия равенства треугольников, равенства площадей, теоремы Пифагора, золотого сечения, круга и правильных многоугольников.
Слайд 7Изложение Евклида построено в виде строго логических выводов теорем из
системы аксиом и постулатов. Согласно им Евклид определил основные представления
о пространстве:
однородность – нет выделенных точек пространства, все точки равноправны (параллельный перенос не изменяет вид законов природы);
изотропность – одинаковость физических свойств во всех направлениях (в пространстве нет выделенных направлений, и поворот на любой угол сохраняет неизменными законы природы);
Слайд 8непрерывность – между двумя различными точками в пространстве, как близко
бы они не находились, всегда есть третья;
трёхмерность – каждая
точка пространства однозначно определяется набором трех действительных чисел – координат;
«евклидовость» – описывается геометрией Евклида, в которой, согласно пятому постулату, параллельные прямые не пересекаются или сумма внутренних углов треугольника равна 180°.
Слайд 9Положение тел в окружающем пространстве определяется тремя координатами (долгота, широта,
высота), что есть трёхмерность пространства.
Рене Декарт (1596-1650 гг) ввёл
прямоугольную систему координат («декартовы координаты») – х, у, z.
При этом выбор системы координат – это просто выбор способа описания, и он не может влиять на свойства пространства, который нужно описать.
Пространство называют искривленным, если в него невозможно ввести координатную систему, которая может считаться прямолинейной. Иначе – оно (пространство) плоское.
Рене Декарт
Слайд 10На геометрии Евклида построена механика Галилея–Ньютона, где тела движутся криволинейно
только под действием сил.
Ньютон пришел к идее абсолютных пространства
и времени.
Каждый объект в пространстве обладает определённым положением и ориентацией, а расстояние между двумя событиями точно определено, даже если они произошли в разные моменты времени.
Слайд 11В 1905-м году Альберт Эйнштейн (1879-1955) предложил свою специальную теорию
относительности (СТО).
В основе СТО лежат два постулата:
скорость света
в вакууме постоянна и не зависит от движения наблюдателя или источника света;
все физические явления (механические и электродинамические) происходят одинаково во всех телах, движущихся относительно друг друга прямолинейно и равномерно.
Альберт Эйнштейн
Слайд 12Это означало сокращение длин и замедление течения времени для тел,
движущихся со скоростями, близкими к скорости света.
Изменения длин и
времён ощутимы лишь при скоростях, близких к скорости света; при меньших скоростях движение происходит по законам классической механики.
Таким образом, в СТО время и пространство объединяются в четырёхмерное пространство-время.
Слайд 13Масштабы расстояний во Вселенной.
Расстояния в мире звёзд измеряют в
световых годах (1 св. год ≈ 9,5•1012 км), или в
парсеках (1 пк = 3,26 св. года = 206 265 а.е. = 3,1•1016 м).
Расстояние от Земли до Солнца в 1 а.е. (астрономическая единица) ≈ 150 млн км, его свет преодолевает за 8,5 минут.
Луна находится на расстоянии около 1 св. с, или 384 тыс. км.
Поперечник Солнечной системы – несколько световых часов, а ближайшая звезда (Проксима созвездия Центавра) находится на расстоянии около 4 св. лет.
Слайд 14В древности у разных народов были и различные представления о
Земле и её форме.
Но в любом случае считалось, что
в некоем месте небесный купол соединяется с земной твердью.
Своему появлению и развитию наука о Земле (география) во многом обязана древним грекам, представлявшим мир в виде круглой лепёшки с Грецией в центре.
Слайд 15Древние люди заметили, что планеты перемещаются на фоне звёзд (от
греч. planetes– блуждающий).
Они стали делать модели окружающего мирового пространства,
модели Мира.
В центр Мира ставился человек и, следовательно, наша Земля.
Такое выделенное положение человека соответствовало представлениям наблюдателя с Земли.
Один из основателей астрономии Гиппарх (2-й век до н. э.) составил первый каталог из 850 звёзд, выделил созвездия.
Слайд 16Геоцентрическая система Мира (Солнечной системы) связана с александрийским астрономом Клавдием
Птолемеем (2-й век н.э.), который обобщил существовавшие до него представления.
Согласно модели Птолемея, которая изложена в его сочинении «Альмагест» («Великое построение»), вокруг шарообразной и неподвижной Земли движутся Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн и небо неподвижных звёзд.
Слайд 18Гелиоцентрическая система (от греч. helios – солнце) связана с именем
польского учёного Николая Коперника (1473-1543).
Слайд 19Он возродил гипотезу пифагорейца Аристарха Самосского о строении Мира: Земля
уступила место центра Солнцу и оказалась третьей по счёту среди
вращающихся по круговым орбитам планет.
Коперник путём сложных математических расчётов объяснил странные видимые передвижения, разные для внешних (Марс, Юпитер, Сатурн) и внутренних (Меркурий, Венера) планет, их движениями вокруг Солнца.
Слайд 20Гелиоцентрическая картина мира Николая Коперника
Учение Коперника нанесло удар по
сложившимся представлениям об устройстве Мира и имело революционное значение для
последующего развития науки в целом.
Но Коперник всё же предполагал наличие центра Вселенной, в который поместил Солнце, и этот недостаток теории исправили уже другие.
Слайд 21Ещё во II-м веке до н. э размеры Земли удивительно
точно оценил Эратосфен.
Он измерил угловое отклонение Солнца от зенита
в Александрии в 7°30', тогда как в Сиене (современный Асуан) оно было в зените.
При этом 7°30' составили такую долю от 360°, какую составляет расстояние 800 км между городами от полной длины окружности Земли или 1/50 от длины окружности.
Так он получил эту длину – 40 000 км (800 км х 50), сейчас 40075,696 км. Поскольку она равна 2πR, определил радиус Земли в 6400 км.
Слайд 23Среднее расстояние между звёздами в Галактике примерно 10 световых лет,
отсюда среднее число звёзд – 50 млрд.
Когда мы смотрим
в направлении центра Галактики, видим огромное скопление звёзд – Млечный Путь.
Солнце находится на расстоянии примерно в 2/3 от центра до края Галактики в одном из её рукавов.
От слабых звёзд Млечного Пути свет идёт до Земли десятки тысяч лет – так далеки они от нас.
Для земного наблюдателя спиральные ветви экваториального пояса Галактики проецируются в виде светлой полосы Млечного Пути, составляющего основу Галактики (от греч. galaktikos– млечный, молочный).
Слайд 25Другие галактики видны в телескопы как небольшие туманные пятна, поэтому
их и назвали туманностями.
Расстояние от Галактики до туманности Андромеды
в 20 раз больше диаметра Галактики, т.е. свет, идущий от неё и который мы видим сейчас, покинул эту Галактику, когда на Земле ещё не было людей, но жизнь уже зародилась.
В настоящее время во Вселенной обнаружены галактики разных типов, и их число примерно около 10 миллиард.
Слайд 26Для измерений длины в физике пользуются метрической системой, которая сложилась
исторически и связана с периодом Великой французской революции.
Первоначально метр
был определён как одна десятимиллионная доля расстояния от экватора до Северного полюса вдоль меридиана, который проходит через Париж.
В 1961-м году в качестве эталона длины была принята длина волны в вакууме оранжевого света, испускаемого изотопом Кr-86.
В 1983-м году на 17-й Генуэзской конференции по мерам и весам было принято новое определение метра: «Метр – длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды».