Sheria za fizikia ya classical. Sheria za Kepler za mwendo wa sayari

Wanasayansi kwenye sayari ya Dunia hutumia toni ya zana kujaribu kueleza jinsi asili na ulimwengu kwa ujumla unavyofanya kazi. Kwamba wanakuja kwa sheria na nadharia. Tofauti ni nini? Sheria ya kisayansi mara nyingi inaweza kupunguzwa kwa taarifa ya hisabati kama vile E = mc²; kauli hii inategemea data ya majaribio na ukweli wake ni kawaida mdogo kwa seti fulani ya masharti. Katika kesi ya E = mc² - kasi ya mwanga katika utupu.

Nadharia ya kisayansi mara nyingi hutafuta kuunganisha seti ya ukweli au uchunguzi kuhusu matukio maalum. Na kwa ujumla (lakini si mara zote) taarifa iliyo wazi na inayoweza kujaribiwa inajitokeza kuhusu jinsi maumbile yanavyofanya kazi. Si lazima kupunguza nadharia ya kisayansi kwa mlinganyo, lakini inawakilisha kitu cha msingi kuhusu utendaji kazi wa asili.

Sheria na nadharia zote mbili hutegemea vipengele vya msingi vya mbinu ya kisayansi, kama vile kuunda dhahania, kufanya majaribio, kutafuta (au kutopata) data ya majaribio, na kutoa hitimisho. Baada ya yote, wanasayansi lazima waweze kuiga matokeo ikiwa jaribio litakuwa msingi wa sheria au nadharia inayokubalika kwa ujumla.

Katika makala haya, tutaangalia sheria kumi za kisayansi na nadharia ambazo unaweza kuziboresha hata kama hutumii hadubini ya elektroni ya kuchanganua mara nyingi, kwa mfano. Wacha tuanze kwa kishindo na kumaliza kwa kutokuwa na uhakika.

Ikiwa kuna nadharia moja ya kisayansi yenye thamani ya kujua, hebu ieleze jinsi ulimwengu ulivyofikia hali yake ya sasa (au haukuifikia). Kulingana na utafiti uliofanywa na Edwin Hubble, Georges Lemaitre na Albert Einstein, nadharia ya Big Bang inasisitiza kwamba ulimwengu ulianza miaka bilioni 14 iliyopita kwa upanuzi mkubwa. Wakati fulani, ulimwengu ulikuwepo wakati mmoja na ulijumuisha mambo yote ya ulimwengu wa sasa. Harakati hii inaendelea hadi leo, na ulimwengu wenyewe unapanuka kila wakati.

Nadharia ya Big Bang ilipata uungwaji mkono mkubwa katika duru za kisayansi baada ya Arno Penzias na Robert Wilson kugundua asili ya microwave ya ulimwengu mnamo 1965. Kwa kutumia darubini za redio, wanaastronomia wawili wamegundua kelele za ulimwengu, au tuli, ambazo hazipotei baada ya muda. Kwa ushirikiano na mtafiti wa Princeton Robert Dicke, jozi ya wanasayansi hao walithibitisha dhana ya Dicke kwamba Big Bang ya awali iliacha nyuma mionzi ya kiwango cha chini ambayo inaweza kugunduliwa katika ulimwengu wote.

Sheria ya Hubble ya Upanuzi wa Cosmic

Hebu tumshike Edwin Hubble kwa sekunde. Wakati Unyogovu Mkuu ukiendelea katika miaka ya 1920, Hubble alianzisha utafiti wa unajimu. Sio tu kwamba alithibitisha kwamba kulikuwa na galaksi nyingine kando na Milky Way, lakini pia aligundua kwamba galaksi hizi zilikuwa zikikimbia kutoka kwetu, harakati aliyoiita mdororo wa uchumi.

Ili kuhesabu kasi ya mwendo huu wa galaksi, Hubble alipendekeza sheria ya upanuzi wa anga, inayojulikana pia kama sheria ya Hubble. Equation inaonekana kama hii: kasi = H0 x umbali. Kasi inawakilisha kasi ambayo galaksi zinasonga mbali; H0 ni Hubble mara kwa mara, au kigezo kinachoonyesha kasi ambayo ulimwengu unapanuka; umbali ni umbali wa galaksi moja hadi ile ambayo ulinganisho unafanywa.

Hubble mara kwa mara imehesabiwa kwa thamani mbalimbali kwa muda mrefu, lakini kwa sasa imeganda kwa 70 km / s kwa megaparsec. Sio muhimu sana kwetu. Jambo muhimu ni kwamba sheria hutoa njia rahisi ya kupima kasi ya galaxy jamaa na yetu wenyewe. Na jambo la muhimu pia ni kwamba sheria ilianzisha kwamba Ulimwengu una makundi mengi ya nyota, ambayo harakati zake zinaweza kupatikana nyuma hadi kwenye Big Bang.

Sheria za Kepler za mwendo wa sayari

Kwa karne nyingi, wanasayansi wamepigana wao kwa wao na viongozi wa kidini juu ya mizunguko ya sayari, haswa ikiwa zilizunguka jua. Katika karne ya 16, Copernicus aliweka mbele dhana yake yenye utata ya mfumo wa jua wa heliocentric, ambamo sayari huzunguka Jua badala ya Dunia. Hata hivyo, ilikuwa tu na Johannes Kepler, ambaye alijenga juu ya kazi ya Tycho Brahe na wanaastronomia wengine, kwamba msingi wazi wa kisayansi wa mwendo wa sayari uliibuka.

Sheria Tatu za Mwendo wa Sayari za Kepler, zilizotengenezwa mwanzoni mwa karne ya 17, zinaelezea mwendo wa sayari kuzunguka Jua. Sheria ya kwanza, ambayo wakati mwingine huitwa sheria ya obiti, inasema kwamba sayari huzunguka Jua katika obiti ya duaradufu. Sheria ya pili, sheria ya maeneo, inasema kwamba mstari unaounganisha sayari na jua huunda maeneo sawa kwa vipindi sawa vya wakati. Kwa maneno mengine, ukipima eneo lililoundwa na mstari uliochorwa kutoka kwa Dunia hadi Jua, na kufuatilia harakati za Dunia kwa siku 30, eneo litakuwa sawa bila kujali nafasi ya Dunia kuhusiana na asili.

Sheria ya tatu, sheria ya vipindi, inaturuhusu kuanzisha uhusiano wazi kati ya kipindi cha obiti cha sayari na umbali wa Jua. Shukrani kwa sheria hii, tunajua kwamba sayari ambayo iko karibu na Jua, kama Zuhura, ina kipindi kifupi zaidi cha obiti kuliko sayari za mbali kama Neptune.

Sheria ya Universal ya Mvuto

Hii inaweza kuwa sawa kwa kozi hii leo, lakini zaidi ya miaka 300 iliyopita Sir Isaac Newton alipendekeza wazo la mapinduzi: vitu vyovyote viwili, bila kujali wingi wao, hutoa mvuto wa mvuto kwa kila mmoja. Sheria hii inawakilishwa na mlingano ambao watoto wengi wa shule hukutana nao katika shule ya upili katika fizikia na hisabati.

F = G × [(m1m2)/r²]

F ni nguvu ya uvutano kati ya vitu viwili, iliyopimwa katika newtons. M1 na M2 ni wingi wa vitu viwili, wakati r ni umbali kati yao. G ni mvuto usiobadilika, unaokokotolewa kwa sasa kama 6.67384(80)·10−11 au N·m2·kg−2.

Faida ya sheria ya ulimwengu ya mvuto ni kwamba inakuwezesha kuhesabu mvuto wa mvuto kati ya vitu viwili. Uwezo huu ni muhimu sana wakati wanasayansi, kwa mfano, wanarusha setilaiti kwenye obiti au kuamua mwendo wa Mwezi.

Sheria za Newton

Kwa kuwa tunazungumza juu ya mmoja wa wanasayansi wakubwa zaidi waliowahi kuishi duniani, hebu tuzungumze juu ya sheria zingine maarufu za Newton. Sheria zake tatu za mwendo huunda sehemu muhimu ya fizikia ya kisasa. Na kama sheria zingine nyingi za fizikia, ni za kifahari katika unyenyekevu wao.

Sheria ya kwanza kati ya zile tatu inasema kwamba kitu kinachotembea hubaki katika mwendo isipokuwa kikitekelezwa na nguvu ya nje. Kwa mpira unaozunguka kwenye sakafu, nguvu ya nje inaweza kuwa msuguano kati ya mpira na sakafu, au mvulana akipiga mpira kwa mwelekeo tofauti.

Sheria ya pili inaweka uhusiano kati ya wingi wa kitu (m) na uharakishaji wake (a) katika mfumo wa mlinganyo F = m x a. F inawakilisha nguvu, iliyopimwa katika newtons. Pia ni vekta, ikimaanisha kuwa ina sehemu ya mwelekeo. Kwa sababu ya kuongeza kasi, mpira unaozunguka kwenye sakafu una vector maalum katika mwelekeo wa harakati zake, na hii inazingatiwa wakati wa kuhesabu nguvu.

Sheria ya tatu ina maana kabisa na inapaswa kujulikana kwako: kwa kila tendo kuna majibu sawa na kinyume. Hiyo ni, kwa kila nguvu inayotumiwa kwa kitu kilicho juu ya uso, kitu hicho kinarudishwa kwa nguvu sawa.

Sheria za thermodynamics

Mwanafizikia na mwandishi wa Uingereza C. P. Snow aliwahi kusema kwamba mtu asiye mwanasayansi ambaye hakujua sheria ya pili ya thermodynamics alikuwa kama mwanasayansi ambaye hakuwahi kusoma Shakespeare. Kauli maarufu ya Snow sasa ilisisitiza umuhimu wa thermodynamics na hitaji la hata watu wasio wa kisayansi kuijua.

Thermodynamics ni sayansi ya jinsi nishati inavyofanya kazi katika mfumo, iwe injini au msingi wa Dunia. Inaweza kupunguzwa kwa sheria kadhaa za msingi, ambazo Theluji alielezea kama ifuatavyo:

Huwezi kushinda.
Huwezi kuepuka hasara.
Huwezi kuacha mchezo.

Hebu tuelewe hili kidogo. Kwa kusema huwezi kushinda, Theluji ilimaanisha kwamba kwa kuwa maada na nishati huhifadhiwa, huwezi kupata moja bila kupoteza nyingine (yaani, E=mc²). Hii pia inamaanisha kuwa unahitaji kusambaza joto ili kuendesha injini, lakini kwa kukosekana kwa mfumo uliofungwa kabisa, joto fulani litatoka kwenye ulimwengu wazi, na kusababisha sheria ya pili.

Sheria ya pili - hasara haziepukiki - inamaanisha kuwa kwa sababu ya kuongezeka kwa entropy, huwezi kurudi kwenye hali yako ya zamani ya nishati. Nishati iliyojilimbikizia katika sehemu moja daima itaelekea maeneo ya mkusanyiko wa chini.

Hatimaye, sheria ya tatu - huwezi kuacha mchezo - inarejelea halijoto ya chini kabisa ya kinadharia - minus 273.15 digrii Selsiasi. Wakati mfumo unafikia sifuri kabisa, harakati za molekuli huacha, ambayo inamaanisha entropy itafikia thamani yake ya chini na hakutakuwa na nishati ya kinetic. Lakini katika ulimwengu wa kweli haiwezekani kufikia sifuri kabisa - unaweza tu kupata karibu nayo.

Nguvu ya Archimedes

Baada ya Mgiriki wa kale Archimedes kugundua kanuni yake ya uchangamfu, inadaiwa alipaza sauti “Eureka!” (Nimeipata!) na kukimbia uchi kupitia Sirakusa. Hivyo anasema hadithi. Ugunduzi huo ulikuwa muhimu sana. Hadithi pia inasema kwamba Archimedes aligundua kanuni hiyo alipogundua kwamba maji kwenye beseni yaliinuka mwili ulipotumbukizwa humo.

Kulingana na kanuni ya Archimedes ya uchangamfu, nguvu inayofanya kazi kwenye kitu kilichozama au kilichozama kwa kiasi ni sawa na wingi wa umajimaji ambao kitu hicho huhamishwa. Kanuni hii ni ya umuhimu mkubwa katika hesabu za msongamano pamoja na muundo wa manowari na vyombo vingine vya baharini.

Mageuzi na uteuzi wa asili

Sasa kwa kuwa tumeanzisha baadhi ya dhana za msingi kuhusu jinsi ulimwengu ulivyoanza na jinsi sheria za kimwili zinavyoathiri maisha yetu ya kila siku, hebu tuelekeze mawazo yetu kwa umbo la mwanadamu na kujua jinsi tulivyofikia hapa. Kulingana na wanasayansi wengi, maisha yote duniani yana babu mmoja. Lakini ili tofauti kubwa kama hiyo itokee kati ya viumbe vyote vilivyo hai, baadhi yao walilazimika kugeuka kuwa spishi tofauti.

Kwa maana ya jumla, tofauti hii ilitokea kupitia mchakato wa mageuzi. Idadi ya viumbe na sifa zao zimepitia njia kama vile mabadiliko. Wale walio na sifa ambazo zilikuwa na manufaa zaidi kwa kuishi, kama vile vyura wa kahawia, ambao ni bora katika kujificha kwenye kinamasi, walichaguliwa kwa asili ili waendelee kuishi. Hapa ndipo neno uteuzi asili linatoka.

Unaweza kuzidisha nadharia hizi mbili kwa nyingi, mara nyingi, na hivi ndivyo Darwin alifanya katika karne ya 19. Mageuzi na uteuzi wa asili hufafanua utofauti mkubwa wa maisha Duniani.

Nadharia ya jumla ya uhusiano

Albert Einstein alikuwa na bado ni ugunduzi mkubwa ambao ulibadilisha milele mtazamo wetu wa ulimwengu. Mafanikio makuu ya Einstein yalikuwa madai kwamba nafasi na wakati sio kamili, na kwamba mvuto sio tu nguvu inayotumika kwa kitu au misa. Badala yake, mvuto ni kutokana na ukweli kwamba wingi hupinda nafasi na wakati wenyewe (wakati wa nafasi).

Ili kufikiria hili, hebu wazia ukiendesha gari kuvuka Dunia kwa njia iliyonyooka kuelekea mashariki, tuseme, kutoka Kizio cha Kaskazini. Baada ya muda, ikiwa mtu anataka kuamua kwa usahihi eneo lako, utakuwa kusini zaidi na mashariki mwa nafasi yako ya asili. Hii ni kwa sababu Dunia imepinda. Ili kuendesha moja kwa moja mashariki, unahitaji kuzingatia sura ya Dunia na kuendesha kwa pembe kaskazini kidogo. Linganisha mpira wa pande zote na karatasi.

Nafasi ni kitu sawa. Kwa mfano, itakuwa dhahiri kwa abiria kwenye roketi inayoruka kuzunguka Dunia kwamba wanaruka kwa mstari wa moja kwa moja kupitia nafasi. Lakini kwa uhalisia, muda wa anga unaowazunguka unapinda na nguvu ya uvutano ya Dunia, na kuwafanya wasonge mbele na kubaki katika mzunguko wa Dunia.

Nadharia ya Einstein ilikuwa na athari kubwa kwa mustakabali wa unajimu na kosmolojia. Alielezea hitilafu ndogo na isiyotarajiwa katika obiti ya Mercury, alionyesha jinsi mwanga wa nyota unavyopinda, na akaweka misingi ya kinadharia ya mashimo meusi.

Kanuni ya kutokuwa na uhakika ya Heisenberg

Upanuzi wa nadharia ya Einstein ya uhusiano ulitufundisha zaidi kuhusu jinsi ulimwengu unavyofanya kazi na kusaidia kuweka msingi wa fizikia ya quantum, na kusababisha aibu isiyotarajiwa kabisa ya sayansi ya kinadharia. Mnamo 1927, utambuzi kwamba sheria zote za ulimwengu zinaweza kunyumbulika katika muktadha fulani ulisababisha ugunduzi wa kushangaza wa mwanasayansi wa Ujerumani Werner Heisenberg.

Kwa kusisitiza kanuni yake ya kutokuwa na uhakika, Heisenberg aligundua kuwa haiwezekani kujua sifa mbili za chembe wakati huo huo na kiwango cha juu cha usahihi. Unaweza kujua nafasi ya elektroni kwa kiwango cha juu cha usahihi, lakini sio kasi yake, na kinyume chake.

Niels Bohr baadaye alifanya ugunduzi ambao ulisaidia kuelezea kanuni ya Heisenberg. Bohr aligundua kuwa elektroni ina sifa za chembe na wimbi. Wazo hilo lilijulikana kama uwili wa chembe ya wimbi na kuunda msingi wa fizikia ya quantum. Kwa hiyo, tunapopima nafasi ya elektroni, tunaifafanua kama chembe katika hatua fulani katika nafasi na urefu usio na kipimo. Tunapopima mapigo, tunachukulia elektroni kama wimbi, ambayo inamaanisha tunaweza kujua urefu wa urefu wake, lakini sio msimamo wake.

Utangulizi

1.Sheria za Newton

1.1. Sheria ya hali ya hewa (Sheria ya Kwanza ya Newton)

1.2 Sheria ya mwendo

1.3. Sheria ya uhifadhi wa kasi (Sheria ya uhifadhi wa kasi)

1.4. Nguvu za Inertia

1.5. Sheria ya mnato

2.1. Sheria za thermodynamics

Sheria ya Mvuto

3.2. Mwingiliano wa mvuto

3.3. Mitambo ya mbinguni

Mashamba yenye nguvu ya mvuto

3.5. Nadharia za kisasa za classical za mvuto

Hitimisho

Fasihi

Utangulizi

Sheria za kimsingi za fizikia zinaelezea matukio muhimu zaidi katika maumbile na Ulimwengu. Wanafanya iwezekane kueleza na hata kutabiri matukio mengi. Kwa hiyo, kutegemea tu sheria za msingi za fizikia ya classical (sheria za Newton, sheria za thermodynamics, nk), ubinadamu huchunguza kwa mafanikio nafasi na kutuma vyombo vya anga kwenye sayari nyingine.

Katika kazi hii nataka kuzingatia sheria muhimu zaidi za fizikia na uhusiano wao. Sheria muhimu zaidi za mechanics ya classical ni sheria za Newton, ambazo zinatosha kuelezea matukio katika macrocosm (bila kuzingatia maadili ya juu ya kasi au misa, ambayo inasomwa katika GTR - Nadharia ya Jumla ya Uhusiano, au SRT - Nadharia Maalum. ya Uhusiano.)

Sheria za Newton

Sheria za Newton za mechanics - sheria tatu msingi kinachojulikana. mechanics ya classical. Iliyoundwa na I. Newton (1687). Sheria ya Kwanza: "Kila chombo kinaendelea kudumishwa katika hali yake ya kupumzika au mwendo sawa na wa mstatili hadi na isipokuwa ikiwa inalazimishwa na nguvu zinazotumika kubadilisha hali hiyo." Sheria ya pili: "Mabadiliko ya kasi ni sawia na nguvu inayotumika ya kuendesha na hutokea katika mwelekeo wa mstari ulionyooka ambao nguvu hii hutenda." Sheria ya tatu: "Kitendo kila wakati huwa na mwitikio sawa na kinyume, vinginevyo, mwingiliano wa miili miwili kwa kila mmoja ni sawa na kuelekezwa kwa mwelekeo tofauti."

1.1. Zako ́ n mimi ́ mgao (Sheria ya Kwanza ya Mpya ́ tani) : mwili huru, ambao hautekelezwi na nguvu kutoka kwa vyombo vingine, uko katika hali ya kupumzika au mwendo wa mstari sawa (dhana ya kasi hapa inatumika katikati ya wingi wa mwili katika kesi ya mwendo usio wa kutafsiri. ) Kwa maneno mengine, miili ina sifa ya inertia (kutoka kwa inertia ya Kilatini - "kutofanya kazi", "inertia"), ambayo ni, jambo la kudumisha kasi ikiwa mvuto wa nje juu yao hulipwa.

Mifumo ya marejeleo ambayo sheria ya inertia imeridhika inaitwa mifumo ya kumbukumbu ya inertial (IRS).

Sheria ya inertia iliundwa kwanza na Galileo Galilei, ambaye, baada ya majaribio mengi, alihitimisha kuwa kwa mwili wa bure kuhamia kwa kasi ya mara kwa mara, hakuna sababu ya nje inahitajika. Kabla ya hili, mtazamo tofauti (kurudi kwa Aristotle) ulikubaliwa kwa ujumla: mwili wa bure umepumzika, na kusonga kwa kasi ya mara kwa mara ni muhimu kutumia nguvu ya mara kwa mara.

Newton baadaye alitunga sheria ya hali ya hewa kama sheria ya kwanza kati ya sheria zake tatu maarufu.

Kanuni ya Galileo ya uhusiano: katika viunzi vyote vya marejeleo visivyo na usawa, michakato yote ya kimwili huendelea kwa njia ile ile. Katika mfumo wa marejeleo ulioletwa katika hali ya kupumzika au mwendo wa mstatili wa mstatili unaohusiana na mfumo wa marejeleo usio na usawa (kwa kawaida, "wakati wa kupumzika"), michakato yote huendelea kwa njia sawa kabisa na katika mfumo wa kupumzika.

Ikumbukwe kwamba dhana ya mfumo wa kumbukumbu ya inertial ni mfano wa kufikirika (kitu fulani bora kinachozingatiwa badala ya kitu halisi. Mifano ya mfano wa kufikirika ni mwili mgumu kabisa au uzi usio na uzito), mifumo halisi ya kumbukumbu daima huhusishwa. na kitu fulani na mawasiliano ya mwendo unaoonekana wa miili katika mifumo kama hiyo na matokeo ya hesabu itakuwa pungufu.

1.2 Sheria ya mwendo - uundaji wa hisabati wa jinsi mwili unavyosonga au jinsi aina ya jumla ya mwendo hutokea.

Katika mbinu za kitamaduni za sehemu ya nyenzo, sheria ya mwendo inawakilisha vitegemezi vitatu vya kuratibu tatu za anga kwa wakati, au utegemezi wa wingi wa vekta moja (vekta ya radius) kwa wakati, ya fomu.

Sheria ya mwendo inaweza kupatikana, kulingana na shida, ama kutoka kwa sheria tofauti za mechanics au kutoka kwa zile muhimu.

Sheria ya uhifadhi wa nishati - sheria ya msingi ya asili, ambayo ni kwamba nishati ya mfumo wa kufungwa huhifadhiwa kwa muda. Kwa maneno mengine, nishati haiwezi kutokea kutoka kwa chochote na haiwezi kutoweka ndani ya chochote; inaweza tu kusonga kutoka kwa fomu moja hadi nyingine.

Sheria ya uhifadhi wa nishati hupatikana katika matawi mbalimbali ya fizikia na inajidhihirisha katika uhifadhi wa aina mbalimbali za nishati. Kwa mfano, katika mechanics ya classical sheria inaonyeshwa katika uhifadhi wa nishati ya mitambo (jumla ya uwezo na nishati ya kinetic). Katika thermodynamics, sheria ya uhifadhi wa nishati inaitwa sheria ya kwanza ya thermodynamics na inazungumzia uhifadhi wa nishati pamoja na nishati ya joto.

Kwa kuwa sheria ya uhifadhi wa nishati haitumiki kwa kiasi na matukio maalum, lakini inaonyesha muundo wa jumla unaotumika kila mahali na daima, ni sahihi zaidi kuiita sio sheria, lakini kanuni ya uhifadhi wa nishati.

Kesi maalum ni Sheria ya Uhifadhi wa Nishati ya Mitambo - nishati ya mitambo ya mfumo wa mitambo ya kihafidhina huhifadhiwa kwa muda. Kwa ufupi, kwa kukosekana kwa nguvu kama vile msuguano (nguvu za kutoweka), nishati ya mitambo haitokei kutoka kwa chochote na haiwezi kutoweka popote.

Eks1+Ep1=Ek2+Ep2

Sheria ya uhifadhi wa nishati ni sheria muhimu. Hii ina maana kwamba inajumuisha hatua ya sheria tofauti na ni mali ya hatua yao ya pamoja. Kwa mfano, wakati mwingine inasemekana kuwa haiwezekani kuunda mashine ya mwendo wa kudumu ni kwa sababu ya sheria ya uhifadhi wa nishati. Lakini hiyo si kweli. Kwa kweli, katika kila mradi wa mashine ya mwendo wa kudumu, moja ya sheria tofauti husababishwa na ni hii ambayo inafanya injini isifanye kazi. Sheria ya uhifadhi wa nishati inaelezea tu ukweli huu.

Kulingana na nadharia ya Noether, sheria ya uhifadhi wa nishati ya mitambo ni matokeo ya homogeneity ya wakati.

1.3. Zako ́ n salama ́ nia na ́ msukumo (Zako ́ n salama ́ nia ikiwa ́ ubora wa mwendo) inasema kwamba jumla ya muda wa miili yote (au chembe) ya mfumo uliofungwa ni thamani ya mara kwa mara.

Kutoka kwa sheria za Newton inaweza kuonyeshwa kwamba wakati wa kusonga katika nafasi tupu, kasi huhifadhiwa kwa wakati, na mbele ya mwingiliano, kiwango cha mabadiliko yake kinatambuliwa na jumla ya nguvu zinazotumiwa. Katika mbinu za kitamaduni, sheria ya uhifadhi wa kasi kwa kawaida hutolewa kama tokeo la sheria za Newton. Hata hivyo, sheria hii ya uhifadhi pia ni kweli katika hali ambapo mechanics ya Newton haitumiki (fizikia ya relativistic, quantum mechanics).

Kama sheria yoyote ya uhifadhi, sheria ya uhifadhi wa kasi inaelezea moja ya ulinganifu wa kimsingi - usawa wa nafasi.

Sheria ya tatu ya Newton inaelezea kile kinachotokea kwa miili miwili inayoingiliana. Hebu tuchukue kwa mfano mfumo funge unaojumuisha miili miwili. Mwili wa kwanza unaweza kutenda kwa pili kwa nguvu fulani F12, na ya pili inaweza kuchukua hatua ya kwanza kwa nguvu F21. Majeshi yanalinganishwaje? Sheria ya tatu ya Newton inasema: nguvu ya hatua ni sawa kwa ukubwa na kinyume katika mwelekeo wa nguvu ya majibu. Hebu tusisitize kwamba nguvu hizi zinatumika kwa miili tofauti, na kwa hiyo hazilipwa kabisa.

Sheria yenyewe:

Miili hutenda kwa kila mmoja kwa nguvu zinazoelekezwa kwenye mstari sawa sawa, sawa kwa ukubwa na kinyume katika mwelekeo:.

1.4. Nguvu za Inertia

Sheria za Newton, kwa uwazi, ni halali tu katika muafaka wa marejeleo wa inertial. Ikiwa tunaandika kwa uaminifu usawa wa mwendo wa mwili katika sura ya kumbukumbu isiyo ya inertial, basi itatofautiana kwa kuonekana kutoka kwa sheria ya pili ya Newton. Hata hivyo, mara nyingi, ili kurahisisha kuzingatia, "nguvu ya inertia" fulani ya uwongo huletwa, na kisha milinganyo hii ya mwendo imeandikwa tena kwa fomu inayofanana sana na sheria ya pili ya Newton. Kihisabati, kila kitu hapa ni sahihi (sahihi), lakini kutoka kwa mtazamo wa fizikia, nguvu mpya ya uwongo haiwezi kuzingatiwa kama kitu halisi, kama matokeo ya mwingiliano wa kweli. Hebu tusisitize mara nyingine tena: "nguvu ya inertia" ni parameterization rahisi tu ya jinsi sheria za mwendo zinavyotofautiana katika mifumo ya kumbukumbu ya inertial na isiyo ya inertial.

1.5. Sheria ya mnato

Sheria ya Newton ya mnato (msuguano wa ndani) ni usemi wa kihisabati unaohusiana na mkazo wa msuguano wa ndani τ (mnato) na mabadiliko ya kasi ya safu ya kati katika nafasi.

(kiwango cha matatizo) kwa miili ya maji (kioevu na gesi):

ambapo thamani η inaitwa mgawo wa msuguano wa ndani au mgawo wa mnato wa nguvu (kitengo cha CGS - poise). Mgawo wa mnato wa kinematic ni thamani μ = η / ρ (kitengo cha CGS ni Stokes, ρ ni msongamano wa kati).

Sheria ya Newton inaweza kupatikana kwa uchanganuzi kwa kutumia mbinu za kinetiki za kimwili, ambapo mnato kawaida huzingatiwa wakati huo huo na upitishaji wa joto na sheria inayolingana ya Fourier kwa upitishaji wa joto. Katika nadharia ya kinetic ya gesi, mgawo wa msuguano wa ndani huhesabiwa na formula

iko wapi kasi ya wastani ya mwendo wa joto wa molekuli, λ ni njia ya wastani ya bure.

2.1. Sheria za thermodynamics

Thermodynamics inategemea sheria tatu, ambazo zimeundwa kwa misingi ya data ya majaribio na kwa hiyo inaweza kukubaliwa kama postulates.

* Sheria ya 1 ya thermodynamics. Ni uundaji wa sheria ya jumla ya uhifadhi wa nishati kwa michakato ya thermodynamic. Kwa njia rahisi zaidi, inaweza kuandikwa kama δQ = δA + d"U, ambapo dU ni tofauti kamili ya nishati ya ndani ya mfumo, na δQ na δA ni kiasi cha joto cha msingi na kazi ya msingi inayofanywa kwenye mfumo. , mtawalia.Lazima izingatiwe kwamba δA na δQ haziwezi kuchukuliwa kuwa tofauti kwa maana ya kawaida ya dhana hii.Kwa mtazamo wa dhana ya quantum, sheria hii inaweza kufasiriwa kama ifuatavyo: dU ni mabadiliko katika nishati ya mfumo fulani wa quantum, δA ni mabadiliko ya nishati ya mfumo kutokana na mabadiliko ya idadi ya watu wa viwango vya nishati ya mfumo, na δQ ni mabadiliko ya nishati ya mfumo wa quantum kutokana na mabadiliko katika muundo wa nishati. viwango.

* Sheria ya 2 ya thermodynamics: Sheria ya pili ya thermodynamics haijumuishi uwezekano wa kuunda mashine ya mwendo ya kudumu ya aina ya pili. Kuna tofauti kadhaa, lakini wakati huo huo, uundaji wa sheria hii. 1 - Maoni ya Clausius. Mchakato ambao hakuna mabadiliko mengine hutokea isipokuwa uhamisho wa joto kutoka kwa mwili wa moto hadi kwenye baridi hauwezi kurekebishwa, yaani, joto haliwezi kuondoka kutoka kwenye mwili wa baridi hadi kwenye moto bila mabadiliko yoyote katika mfumo. Jambo hili linaitwa utawanyiko wa nishati au mtawanyiko. 2 - Maoni ya Kelvin. Mchakato ambao kazi inabadilishwa kuwa joto bila mabadiliko mengine yoyote katika mfumo hauwezi kurekebishwa, yaani, haiwezekani kubadili joto zote zilizochukuliwa kutoka kwa chanzo na joto la sare kuwa kazi bila kufanya mabadiliko mengine katika mfumo.

* Sheria ya 3 ya thermodynamics: Nadharia ya Nernst: Entropy ya mfumo wowote katika halijoto ya sifuri kabisa inaweza kuchukuliwa sawa na sifuri kila wakati.

3.1. Sheria ya Mvuto

Mvuto (mvuto wa ulimwengu wote, mvuto) (kutoka kwa Kilatini gravitas - "uzito") ni mwingiliano wa msingi wa masafa marefu katika maumbile, ambayo miili yote ya nyenzo iko chini yake. Kulingana na data ya kisasa, ni mwingiliano wa ulimwengu kwa maana kwamba, tofauti na nguvu nyingine yoyote, hutoa kasi sawa kwa miili yote bila ubaguzi, bila kujali wingi wao. Hasa mvuto una jukumu la kuamua kwa kiwango cha ulimwengu. Neno mvuto pia hutumika kama jina la tawi la fizikia ambalo husoma mwingiliano wa mvuto. Nadharia ya kisasa ya kimaumbile iliyofanikiwa zaidi katika fizikia ya kitambo inayoelezea mvuto ni nadharia ya jumla ya uhusiano; nadharia ya quantum ya mwingiliano wa mvuto bado haijaundwa.

3.2. Mwingiliano wa mvuto

Mwingiliano wa mvuto ni mojawapo ya maingiliano manne ya kimsingi katika ulimwengu wetu. Ndani ya mfumo wa mechanics ya kitamaduni, mwingiliano wa mvuto unaelezewa na sheria ya Newton ya uvutano wa ulimwengu wote, ambayo inasema kwamba nguvu ya mvuto kati ya nukta mbili za nyenzo za m1 na m2, ikitenganishwa na umbali wa R.

Hapa G ni mvuto wa mara kwa mara sawa na m³/(kg s²). Ishara ya minus inamaanisha kuwa nguvu inayofanya kazi kwenye mwili daima ni sawa katika mwelekeo wa vector ya radius iliyoelekezwa kwa mwili, yaani, mwingiliano wa mvuto daima husababisha mvuto wa miili yoyote.

Sehemu ya mvuto ni uwezo. Hii inamaanisha kuwa unaweza kuanzisha nishati inayowezekana ya mvuto wa jozi ya miili, na nishati hii haitabadilika baada ya kusonga miili kwenye kitanzi kilichofungwa. Uwezo wa uwanja wa mvuto unajumuisha sheria ya uhifadhi wa jumla ya nishati ya kinetic na inayoweza kutokea na, wakati wa kusoma mwendo wa miili kwenye uwanja wa mvuto, mara nyingi hurahisisha suluhisho. Ndani ya mfumo wa mechanics ya Newton, mwingiliano wa mvuto ni wa masafa marefu. Hii ina maana kwamba bila kujali jinsi mwili mkubwa unavyosonga, wakati wowote wa nafasi uwezo wa mvuto hutegemea tu nafasi ya mwili kwa wakati fulani kwa wakati.

Vitu vya nafasi kubwa - sayari, nyota na galaxi zina wingi mkubwa na, kwa hiyo, huunda nyanja muhimu za mvuto. Mvuto ni mwingiliano dhaifu zaidi. Walakini, kwa kuwa inafanya kazi kwa umbali wote na raia wote ni chanya, hata hivyo ni nguvu muhimu sana katika Ulimwengu. Kwa kulinganisha: jumla ya malipo ya umeme ya miili hii ni sifuri, kwani dutu hii kwa ujumla haina umeme. Pia, mvuto, tofauti na mwingiliano mwingine, ni wa ulimwengu wote katika athari yake kwa suala na nishati. Hakuna vitu vimegunduliwa ambavyo havina mwingiliano wa mvuto hata kidogo.

Kwa sababu ya maumbile yake ya ulimwengu, mvuto unawajibika kwa athari kubwa kama vile muundo wa galaksi, mashimo meusi na upanuzi wa Ulimwengu, na kwa matukio ya kimsingi ya unajimu - njia za sayari, na kivutio rahisi kwenye uso wa anga. Dunia na kuanguka kwa miili.

Mvuto ulikuwa mwingiliano wa kwanza ulioelezewa na nadharia ya hisabati. Katika nyakati za kale, Aristotle aliamini kwamba vitu vilivyo na wingi tofauti huanguka kwa kasi tofauti. Baadaye tu, Galileo Galilei aliamua kwa majaribio kuwa sivyo - ikiwa upinzani wa hewa utaondolewa, miili yote huharakisha sawa. Sheria ya Isaac Newton ya uvutano wa ulimwengu wote (1687) ilielezea tabia ya jumla ya mvuto vizuri. Mnamo 1915, Albert Einstein aliunda Nadharia ya Jumla ya Uhusiano, ambayo inaelezea kwa usahihi zaidi mvuto katika suala la jiometri ya muda wa nafasi.

3.3. Mitambo ya angani na baadhi ya kazi zake

Tawi la mechanics ambalo linasoma mwendo wa miili katika nafasi tupu tu chini ya ushawishi wa mvuto inaitwa mechanics ya mbinguni.

Tatizo rahisi zaidi la mechanics ya mbinguni ni mwingiliano wa mvuto wa miili miwili katika nafasi tupu. Tatizo hili linatatuliwa kiuchambuzi hadi mwisho; matokeo ya ufumbuzi wake mara nyingi hutengenezwa kwa namna ya sheria tatu za Kepler.

Kadiri idadi ya miili inayoingiliana inavyoongezeka, kazi inakuwa ngumu zaidi. Kwa hivyo, shida inayojulikana tayari ya miili mitatu (yaani, mwendo wa miili mitatu iliyo na misa isiyo ya sifuri) haiwezi kutatuliwa kwa uchambuzi kwa fomu ya jumla. Kwa suluhisho la nambari, kutokuwa na utulivu wa suluhisho zinazohusiana na hali ya awali hufanyika haraka sana. Inapotumika kwa Mfumo wa Jua, kutokuwa na utulivu huku hufanya kuwa haiwezekani kutabiri mwendo wa sayari kwenye mizani inayozidi miaka milioni mia moja.

Katika baadhi ya matukio maalum, inawezekana kupata suluhisho la takriban. Kesi muhimu zaidi ni wakati wingi wa mwili mmoja ni mkubwa zaidi kuliko wingi wa miili mingine (mifano: mfumo wa jua na mienendo ya pete za Zohali). Katika kesi hii, kama makadirio ya kwanza, tunaweza kudhani kuwa miili nyepesi haiingiliani na kusonga kando ya trajectories za Keplerian kuzunguka mwili mkubwa. Mwingiliano kati yao unaweza kuzingatiwa ndani ya mfumo wa nadharia ya usumbufu na wastani wa muda. Katika kesi hii, matukio yasiyo ya kawaida yanaweza kutokea, kama vile resonances, vivutio, machafuko, nk Mfano wazi wa matukio kama haya ni muundo usio wa kawaida wa pete za Zohali.

Licha ya majaribio ya kuelezea tabia ya mfumo wa idadi kubwa ya miili ya kuvutia ya takriban misa sawa, hii haiwezi kufanywa kwa sababu ya uzushi wa machafuko ya nguvu.

3.4. Mashamba yenye nguvu ya mvuto

Katika nyanja zenye nguvu za mvuto, wakati wa kusonga kwa kasi ya uhusiano, athari za uhusiano wa jumla huanza kuonekana:

Kupotoka kwa sheria ya mvuto kutoka kwa Newton;

Ucheleweshaji wa uwezekano unaohusishwa na kasi ya mwisho ya uenezi wa usumbufu wa mvuto; kuonekana kwa mawimbi ya mvuto;

Athari zisizo za mstari: mawimbi ya mvuto huwa yanaingiliana, kwa hivyo kanuni ya uwekaji wa juu wa mawimbi katika uwanja wenye nguvu haishikilii tena;

Kubadilisha jiometri ya wakati wa nafasi;

Kuibuka kwa shimo nyeusi;

3.5. Nadharia za kisasa za classical za mvuto

Kwa sababu ya ukweli kwamba athari za quantum za mvuto ni ndogo sana hata chini ya hali mbaya zaidi ya majaribio na uchunguzi, bado hakuna uchunguzi wa kuaminika juu yao. Makadirio ya kinadharia yanaonyesha kwamba katika idadi kubwa ya matukio mtu anaweza kujiwekea kikomo kwa maelezo ya kitamaduni ya mwingiliano wa mvuto.

Kuna nadharia ya kisasa ya kanuni ya asili ya mvuto - nadharia ya jumla ya uhusiano, na nadharia nyingi zinazofafanua na nadharia za viwango tofauti vya maendeleo, zinazoshindana na kila mmoja (tazama nakala ya Nadharia Mbadala za mvuto). Nadharia hizi zote hufanya utabiri unaofanana sana ndani ya makadirio ambayo majaribio ya majaribio yanafanywa kwa sasa. Zifuatazo ni nadharia kadhaa za msingi, zilizokuzwa zaidi au zinazojulikana za mvuto.

Nadharia ya Newton ya mvuto inategemea dhana ya mvuto, ambayo ni nguvu ya masafa marefu: hufanya mara moja kwa umbali wowote. Hali hii ya papo hapo ya hatua haiendani na dhana ya uwanja wa fizikia ya kisasa na, haswa, na nadharia maalum ya uhusiano, iliyoundwa mnamo 1905 na Einstein, iliyoongozwa na kazi ya Poincaré na Lorentz. Katika nadharia ya Einstein, hakuna habari inayoweza kusafiri kwa kasi zaidi kuliko kasi ya mwanga katika ombwe.

Kihisabati, nguvu ya uvutano ya Newton inatokana na uwezo wa nishati ya mwili katika uwanja wa mvuto. Uwezo wa mvuto unaolingana na nishati hii inayoweza kutokea hutii mlingano wa Poisson, ambao si wa kubadilikabadilika chini ya mabadiliko ya Lorentz. Sababu ya kutobadilika ni kwamba nishati katika nadharia maalum ya uhusiano sio wingi wa scalar, lakini huenda kwenye sehemu ya wakati wa 4-vector. Nadharia ya vekta ya mvuto inageuka kuwa sawa na nadharia ya Maxwell ya uwanja wa sumakuumeme na husababisha nishati hasi ya mawimbi ya mvuto, ambayo inahusishwa na asili ya mwingiliano: kama chaji (misa) kwenye mvuto huvutia na haifukuzi, kwani. katika sumaku-umeme. Kwa hivyo, nadharia ya Newton ya uvutano haipatani na kanuni ya msingi ya nadharia maalum ya uhusiano - kutofautiana kwa sheria za asili katika mfumo wowote wa marejeleo wa inertial, na ujanibishaji wa moja kwa moja wa vekta ya nadharia ya Newton, iliyopendekezwa kwanza na Poincaré mnamo 1905 katika kitabu chake. kazi "Kwenye Nguvu za Elektroni," husababisha matokeo yasiyoridhisha ya mwili.

Einstein alianza kutafuta nadharia ya uvutano ambayo ingepatana na kanuni ya kutofautiana kwa sheria za asili zinazohusiana na mfumo wowote wa marejeleo. Matokeo ya utafutaji huu yalikuwa nadharia ya jumla ya uhusiano, kwa kuzingatia kanuni ya utambulisho wa molekuli ya mvuto na inertial.

Kanuni ya usawa wa wingi wa mvuto na inertial

Katika mechanics ya zamani ya Newton, kuna dhana mbili za wingi: ya kwanza inahusu sheria ya pili ya Newton, na ya pili ya sheria ya uvutano wa ulimwengu wote. Misa ya kwanza - inertial (au inertial) - ni uwiano wa nguvu isiyo ya mvuto inayofanya kazi kwenye mwili kwa kuongeza kasi yake. Misa ya pili - mvuto (au, kama inavyoitwa wakati mwingine, nzito) - huamua nguvu ya mvuto wa mwili na miili mingine na nguvu yake ya kivutio. Kwa ujumla, misa hizi mbili hupimwa, kama inavyoweza kuonekana kutoka kwa maelezo, katika majaribio anuwai, na kwa hivyo sio lazima ziwe sawia hata kidogo. Uwiano wao mkali unaturuhusu kuzungumza juu ya misa ya mwili mmoja katika mwingiliano usio wa mvuto na wa mvuto. Kwa uchaguzi unaofaa wa vitengo, misa hizi zinaweza kufanywa sawa kwa kila mmoja.

Kanuni yenyewe iliwekwa mbele na Isaac Newton, na usawa wa watu wengi ulithibitishwa naye kwa majaribio na usahihi wa jamaa wa 10-3. Mwishoni mwa karne ya 19, Eötvös ilifanya majaribio ya hila zaidi, na kuleta usahihi wa kupima kanuni hadi 10-9. Wakati wa karne ya 20, teknolojia ya majaribio ilifanya iwezekanavyo kuthibitisha usawa wa raia na usahihi wa jamaa wa 10-12-10-13 (Braginsky, Dicke, nk).

Wakati mwingine kanuni ya usawa wa wingi wa mvuto na inertial inaitwa kanuni dhaifu ya usawa. Albert Einstein aliiweka juu ya nadharia ya jumla ya uhusiano.

Kanuni ya harakati kwenye mistari ya geodetic

Ikiwa misa ya mvuto ni sawa kabisa na misa isiyo na nguvu, basi katika usemi wa kuongeza kasi ya mwili ambao nguvu za mvuto pekee hutenda, misa zote mbili hughairi. Kwa hiyo, kuongeza kasi ya mwili, na kwa hiyo trajectory yake, haitegemei wingi na muundo wa ndani wa mwili. Ikiwa miili yote katika hatua sawa katika nafasi hupokea kasi sawa, basi kasi hii inaweza kuhusishwa si kwa mali ya miili, lakini kwa mali ya nafasi yenyewe katika hatua hii.

Kwa hivyo, maelezo ya mwingiliano wa mvuto kati ya miili yanaweza kupunguzwa kwa maelezo ya wakati wa nafasi ambayo miili husogea. Ni kawaida kudhani, kama Einstein alivyofanya, kwamba miili husogea kwa hali ya hewa, ambayo ni, kwa njia ambayo kuongeza kasi yao katika sura yao ya marejeleo ni sifuri. Njia za miili basi zitakuwa mistari ya kijiografia, nadharia ambayo ilitengenezwa na wanahisabati huko nyuma katika karne ya 19.

Mistari ya kijiografia yenyewe inaweza kupatikana kwa kubainisha katika muda wa nafasi analogi ya umbali kati ya matukio mawili, ambayo kwa kawaida huitwa muda au kazi ya ulimwengu. Muda katika nafasi ya tatu-dimensional na wakati mmoja-dimensional (kwa maneno mengine, katika muda wa nafasi ya nne-dimensional) hutolewa na vipengele 10 vya kujitegemea vya tensor ya metri. Nambari hizi 10 huunda kipimo cha nafasi. Inafafanua "umbali" kati ya pointi mbili za karibu sana katika muda wa nafasi katika mwelekeo tofauti. Mistari ya kijiografia inayolingana na mistari ya ulimwengu ya miili ya mwili ambayo kasi yake ni chini ya kasi ya mwanga hugeuka kuwa mistari ya wakati unaofaa zaidi, ambayo ni, wakati unaopimwa kwa saa iliyoshikamana kwa uthabiti kwa mwili unaofuata mkondo huu.

Majaribio ya kisasa yanathibitisha harakati za miili kwenye mistari ya geodetic kwa usahihi sawa na usawa wa molekuli ya mvuto na inertial.

Hitimisho

Baadhi ya hitimisho la kuvutia hufuata mara moja kutoka kwa sheria za Newton. Kwa hiyo, sheria ya tatu ya Newton inasema kwamba bila kujali jinsi miili inavyoingiliana, haiwezi kubadilisha kasi yao kamili: sheria ya uhifadhi wa kasi hutokea. Ifuatayo, ni lazima tuhitaji kwamba uwezo wa mwingiliano wa miili miwili inategemea tu moduli ya tofauti katika kuratibu za miili hii U(|r1-r2|). Kisha sheria ya uhifadhi wa nishati jumla ya mitambo ya miili inayoingiliana inatokea:

Sheria za Newton ni sheria za msingi za mechanics. Sheria zingine zote za mechanics zinaweza kutolewa kutoka kwao.

Wakati huo huo, Sheria za Newton sio kiwango cha kina cha uundaji wa mechanics ya classical. Ndani ya mfumo wa mechanics ya Lagrangian, kuna formula moja (rekodi ya hatua ya mitambo) na postulate moja (miili inasonga ili hatua ni ndogo), na kutokana na hili sheria zote za Newton zinaweza kutolewa. Zaidi ya hayo, ndani ya mfumo wa urasmi wa Lagrangian, mtu anaweza kuzingatia kwa urahisi hali za dhahania ambazo hatua hiyo ina aina nyingine. Katika kesi hii, milinganyo ya mwendo haitakuwa sawa na sheria za Newton, lakini mechanics ya classical yenyewe bado itatumika...

Kutatua milinganyo ya mwendo

Mlinganyo F = ma (yaani, sheria ya pili ya Newton) ni mlinganyo wa kutofautisha: kuongeza kasi ni derivative ya pili ya kuratibu kuhusiana na wakati. Hii ina maana kwamba mageuzi ya mfumo wa mitambo kwa wakati inaweza kutambuliwa bila utata ikiwa kuratibu zake za awali na kasi za awali zimetajwa. Kumbuka kwamba ikiwa milinganyo inayoelezea ulimwengu wetu ilikuwa milinganyo ya mpangilio wa kwanza, basi matukio kama vile hali, hali ya hewa na mawimbi yangetoweka kutoka kwa ulimwengu wetu.

Utafiti wa Sheria za Msingi za Fizikia unathibitisha kwamba sayansi inaendelea kukua: kila hatua, kila sheria wazi ni hatua ya maendeleo, lakini haitoi majibu ya mwisho kwa maswali yote.

Fasihi:

Great Soviet Encyclopedia (Sheria za Newton za Mechanics na nakala zingine), 1977, "Soviet Encyclopedia"
Ensaiklopidia ya mtandaoni www.wikipedia.com

3. Maktaba "Detlaf A.A., Yavorsky B.M., Milkovskaya L.B. - Kozi ya Fizikia (kiasi cha 1). Mitambo. Misingi ya fizikia ya Masi na thermodynamics

Shirika la Shirikisho la Elimu

GOU VPO Rybinsk State Aviation Academy jina lake baada ya. P.A. Solovyova

Idara ya "General na Ufundi Fizikia"

MUHTASARI

Katika taaluma "Dhana ya sayansi ya kisasa ya asili"

Mada: "Sheria za kimsingi za fizikia"

Kikundi ZKS-07

Mwanafunzi Balshin A.N.

Mwalimu: Vasilyuk O.V.

Hii ina maana kwamba hawategemei kwa njia yoyote juu ya nafasi ya kujaza jambo na harakati zake, wakati matokeo ya kupima muda wa anga na wakati hautegemei waliochaguliwa. mifumo ya kumbukumbu, hasa, juu ya kasi ya harakati ya kitu kilichopimwa kuhusiana na mwangalizi;

mabadiliko katika kiasi chochote kinachoonyesha mfumo wa kimwili ni kuendelea- hii inamaanisha kwamba wakati wa kuhama kutoka hali moja hadi nyingine, mfumo wa kimwili hupitia idadi isiyo na kipimo ya majimbo ya mpito ambayo vigezo vyote vya kimwili vya mfumo huchukua maadili ya kati kati ya maadili katika hali ya awali na ya mwisho.

Nadharia za kimsingi za fizikia ya kitambo ni

Thermodynamics na fizikia ya takwimu

Kuibuka kwa "fizikia mpya"

Nadharia ya quantum

Shukrani kwa dhana za quantum, iliwezekana kupata maelezo ya kutosha ya matukio yanayotokea katika nuclei ya atomi na katika mambo ya ndani ya nyota, radioactivity, fizikia ya msingi ya chembe, fizikia ya hali imara, fizikia ya joto la chini (superconductivity na superfluidity). Mawazo haya yalitumika kama msingi wa kinadharia wa kuundwa kwa matumizi mengi ya vitendo ya fizikia: nishati ya nyuklia, teknolojia ya semiconductor, lasers, nk.

Nadharia ya uhusiano

Mnamo 1905, Albert Einstein alipendekeza Nadharia Maalum ya Uhusiano, ambayo inakataa dhana ya ukamilifu wa nafasi na wakati, na inatangaza uhusiano wao: ukubwa wa vipindi vya anga na wakati vinavyohusiana na kitu fulani cha kimwili hutegemea kasi ya harakati ya chombo. kitu kinachohusiana na mfumo wa kumbukumbu uliochaguliwa (mfumo wa kuratibu). Katika mifumo tofauti ya kuratibu, idadi hii inaweza kuchukua maadili tofauti. Hasa, wakati huo huo wa matukio ya kimwili ya kujitegemea pia yalikuwa ya jamaa: matukio yaliyotokea wakati huo huo katika mfumo mmoja wa kuratibu yanaweza kutokea kwa nyakati tofauti katika mwingine. Nadharia hii ilifanya iwezekane kuunda taswira ya ulimwengu inayolingana kimantiki bila kutumia dhana za nafasi kamili isiyoonekana, wakati kamili na etha. sayari nyingine, iliyo karibu na Jua kuliko Mercury, na ambayo haikugunduliwa kamwe. Leo tayari kuna kiasi kikubwa cha ushahidi wa majaribio ya uhalali wa nadharia ya uhusiano. Hasa, maelezo ya kile kilichogunduliwa nyuma katika karne ya 19. utegemezi wa wingi wa elektroni kwa kasi yake: kulingana na nadharia ya uhusiano, wingi unaozingatiwa wa mwili wowote wa kimwili ni mkubwa zaidi, kasi kubwa ya harakati yake kuhusiana na mwangalizi, na elektroni zinazozingatiwa katika majaribio kawaida huwa na juu ya kutosha. kasi ya udhihirisho wa athari za uhusiano ionekane.

Fizikia ya zamani leo

Licha ya ukweli kwamba matukio mengi hayajaelezewa vya kutosha ndani ya mfumo wa fizikia ya kitambo, bado ni sehemu muhimu ya "mfuko wa dhahabu" wa maarifa ya mwanadamu, na inahitajika zaidi katika matumizi mengi ya taaluma za fizikia na uhandisi. Ni sehemu ya lazima ya kozi za jumla za fizikia zinazofundishwa katika sayansi asilia na taasisi za elimu za uhandisi ulimwenguni.

Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba faida za "fizikia mpya" zinaonekana tu katika kesi maalum.

Athari za quantum hujidhihirisha kwa kiasi kikubwa katika microcosm - kwa umbali unaolinganishwa na saizi ya atomi; kwa umbali mkubwa zaidi, hesabu za quantum hupunguzwa hadi za zamani.
Heisenberg kutokuwa na uhakika, muhimu katika ngazi ya microworld, katika ngazi ya macroworld ni vanishingly ndogo ikilinganishwa na makosa katika vipimo vya vitendo vya kiasi kimwili na matokeo ya mahesabu kulingana na vipimo hivi.
Fizikia ya uhusiano inaelezea kwa usahihi vitu vya misa kubwa (kulinganishwa na wingi wa galaxi), na harakati za miili kwa kasi karibu na kasi ya mwanga. Kwa kasi ya chini na wingi wa chini wa vitu vilivyoelezwa, equations ya nadharia ya relativity hupunguzwa kwa equations ya mechanics ya classical.

Wakati huo huo, vifaa vya hisabati vya fizikia ya classical ni rahisi na inaeleweka zaidi kutoka kwa mtazamo wa uzoefu wa kila siku, na katika hali nyingi usahihi wa matokeo yaliyopatikana na mbinu za fizikia ya classical inakidhi kikamilifu mahitaji ya mazoezi.

Kwa hivyo, "fizikia mpya" haikuongoza tu kwa kukataliwa kamili kwa njia na mafanikio ya fizikia ya kitamaduni, lakini iliiokoa kutoka kwa "ushindi wa jumla" ambao A. Poincaré aliandika juu yake mnamo 1905, kwa gharama ya kuachana na classical kama hiyo. kanuni kama uamuzi, mwendelezo wa mabadiliko katika kiasi cha kimwili, na ukamilifu wa nafasi na wakati.

Sheria za kimwili sio "jinsi asili inavyofanya kazi." Watu huja na sheria kwa kuangalia asili. Katika hali nyingine (microworld), asili hufanya kwa njia moja, katika hali nyingine (macroworld, "ulimwengu wa kawaida") - kwa mwingine. Watu huzingatia hili, chagua fomula zinazofaa - na sheria inaonekana.

Kwa nini sheria ya Newton ya uvutano wa ulimwengu wote F = G * m1 * m2 / (r * r) iko hivi? Anafanyaje kazi? Haiwezekani kwamba kila sayari, comet, au asteroid inaweza kutambua vitu vyote vilivyo karibu kwa jicho na, kwa kutumia aina fulani ya kikokotoo kilichojengwa ndani, kuzidisha, kuongeza, na hivyo kuamua wapi kuruka. Hapana, pengine kuna jambo lingine linaloendelea hapa. Lakini Newton hakujibu swali hili. Yeye mwenyewe hakujua kwa nini sayari zilifanya hivi. Alifikiria tu kwa uangalifu na akakisia kuwa fomula (iliyoandikwa hapo juu) inafaa kabisa hapa. Hiyo ndiyo sheria yote.

Na wakati wanafizikia wanaona asili kwa kiwango cha quantum, wanaona kuwa hapa kanuni za classical sio sahihi. Mtu anaweza, kwa kweli, kuvuka fizikia yote ya Newton na kusema kwamba "kwa kweli" fomula hizi zote ni kama hii (ikiwa tutapanua sheria za ulimwengu wa quantum kwa ulimwengu mkubwa, tutapata mechanics ya Newton tu, kwa kiasi kikubwa. fomu ngumu zaidi). Lakini kwa nini uache fomula nzuri, zilizothibitishwa ikiwa kuna maeneo mengi ya maombi ambapo fomula hizi zinafaa zaidi?

P.S. Kwa kuongeza, kuna hali ambazo sheria za quantum hazifai kabisa (kama ilivyo, hazifai kabisa) kwa mahesabu. Ninamaanisha "makabiliano" yanayojulikana kati ya nadharia ya uhusiano na fizikia ya quantum. Katika kesi ya raia kubwa na kasi ya juu, fizikia ya quantum haitoi matokeo yaliyohitajika ambayo nadharia ya uhusiano hufanya. Nadharia ya uhusiano, kinyume chake, haifanyi kazi katika ulimwengu mdogo. Inatarajiwa kwamba wanasayansi wanajaribu kukuza nadharia mpya, ya ulimwengu wote ambayo inaweza "kuchukua bora" kutoka kwa nadharia ya uhusiano na fizikia ya quantum.

Jibu lako kwa ujumla halipingani. Jibu kwa ujumla ni nzuri.

Lakini maneno "kutoka kwa mtazamo wa sayansi ya kisasa, ulimwengu hufanya kazi kulingana na sheria moja, ambayo bado haijagunduliwa" ni uso wa uso. Ninaamini hii ndiyo njia yako ya kurejelea "nadharia za kila kitu" (kwa mfano, nadharia ya mfuatano mkuu). Lakini uundaji huo, kwa maoni yangu, haukufanikiwa.

Ni kama kusema: "mashimo meusi yapo, lakini bado hatujapata," "mtu aliibuka kutoka kwa tumbili, lakini hatujui jinsi," na kadhalika.

Sayansi ya kisasa haiwezi kueleza kinamna kitu ambacho bado haijagundua. Wanasayansi ni watu ambao huchukua maneno yao kwa uzito. Ikiwa haukuifungua, haukuiangalia, kaa kimya. Au unaweza kusema "kuna hypotheses kwamba", "tuna sababu ya kudhani", nk Badala ya kauli ya mwisho "kwa kweli kuna, lakini hatujawahi kuona."

Maneno mazuri yanaweza kuwa "fizikia ya kisasa inatambua kuwa kuna mapungufu katika nadharia zilizopo, na wanasayansi wanatarajia kuondoa mapungufu haya kwa msaada wa nadharia mpya ambayo inaweza kuunganisha zilizopo."

Inaonekana ulisema kitu kimoja, lakini kifungu chako cha maneno kinaweka sauti tofauti. Kutoka kwa maneno yako, inageuka kuwa sayansi ya kisasa imejifunza kwa namna fulani (habari ya ndani kutoka kwa mungu wa muumbaji?) kwamba kuna sheria fulani, ambayo iko, lakini imefichwa ("unatazama mahali pabaya"). Na wanasayansi sasa wanajua kwamba kuna sheria ("Naapa kwa mama yangu"), lakini bado hawawezi kuipata.

Sheria za nguvu zilizoelezwa hapo juu ni za ulimwengu wote, yaani, zinatumika kwa vitu vyote vilivyo chini ya utafiti bila ubaguzi. Kipengele tofauti cha aina hii ya sheria ni kwamba utabiri uliopatikana kwa misingi yao ni wa kuaminika na usio na utata. Pamoja nao, katika sayansi ya asili katikati ya karne iliyopita, sheria ziliundwa ambazo utabiri wake sio wa uhakika, lakini unawezekana tu. Sheria hizi zilipokea jina lao kutoka kwa asili ya habari iliyotumiwa kuziunda. Waliitwa probabilistic kwa sababu hitimisho kulingana nao hazifuati kimantiki kutoka kwa taarifa zilizopo, na kwa hiyo si za kuaminika na zisizo na utata. Kwa kuwa habari yenyewe ni ya kitakwimu, sheria kama hizo mara nyingi huitwa takwimu, na jina hili limeenea zaidi katika sayansi ya asili. Wazo la sheria za aina maalum, ambayo miunganisho kati ya idadi iliyojumuishwa katika nadharia ni ngumu, ilianzishwa kwanza na Maxwell mnamo 1859. Alikuwa wa kwanza kuelewa kwamba wakati wa kuzingatia mifumo inayojumuisha idadi kubwa ya chembe. , ni muhimu kuweka tatizo tofauti kabisa kuliko ilivyokuwa katika mechanics ya Newton. Ili kufanya hivyo, Maxwell alianzisha katika fizikia dhana ya uwezekano, iliyotengenezwa hapo awali na wanahisabati katika uchanganuzi wa matukio ya nasibu, haswa kamari.

Majaribio mengi ya kimwili na kemikali yameonyesha kuwa, kimsingi, haiwezekani sio tu kufuatilia mabadiliko katika kasi au nafasi ya molekuli moja kwa muda mrefu, lakini pia kuamua kwa usahihi kasi na kuratibu za molekuli zote za gesi au gesi. mwili mwingine wa macroscopic kwa wakati fulani kwa wakati. Baada ya yote, idadi ya molekuli au atomi katika mwili wa macroscopic ni ya utaratibu wa 1023. Kutoka kwa hali ya macroscopic ambayo gesi iko (joto fulani, kiasi, shinikizo, nk), maadili fulani ya momenta. na kuratibu za molekuli si lazima kufuata. Wanapaswa kuzingatiwa kama vigeu vya nasibu ambavyo, chini ya hali fulani za jumla, vinaweza kuchukua maadili tofauti, kama vile wakati wa kutupa kete, idadi yoyote ya pointi kutoka 1 hadi 6 inaweza kuonekana. Haiwezekani kutabiri ni idadi gani ya pointi itaonekana katika kutupa kwa kupewa kete. Lakini uwezekano wa rolling, kwa mfano, 5, inaweza kuhesabiwa. Uwezekano huu una tabia ya kusudi, kwani inaelezea uhusiano wa lengo la ukweli, na utangulizi wake sio tu kwa sababu ya kutojua kwetu maelezo ya mwendo wa michakato ya lengo. Kwa hiyo, kwa kete, uwezekano wa kupata idadi yoyote ya pointi kutoka 1 hadi 6 ni 1/6, ambayo haitegemei ujuzi wa mchakato huu na kwa hiyo ni jambo la lengo. Kinyume na msingi wa matukio mengi ya nasibu, muundo fulani unafunuliwa, unaoonyeshwa na nambari. Nambari hii - uwezekano wa tukio - hukuruhusu kuamua maadili ya wastani ya takwimu (jumla ya maadili ya mtu binafsi ya idadi yote iliyogawanywa na nambari zao). Kwa hivyo, ikiwa unatupa kufa mara 300, basi idadi ya wastani ya tano itakuwa sawa na 300 "L = mara 50. Zaidi ya hayo, haijali kabisa ikiwa unatupa kufa sawa au kutupa kete 300 zinazofanana kwa wakati mmoja. hakuna shaka kwamba tabia ya molekuli za gesi katika chombo ni ngumu zaidi kuliko kete moja iliyotupwa.Lakini hapa pia, mifumo fulani ya upimaji inaweza kupatikana ambayo inafanya uwezekano wa kuhesabu maadili ya wastani ya takwimu, ikiwa tu tatizo linawekwa katika kwa njia sawa na katika nadharia ya mchezo, na sio kama katika mechanics ya zamani. Ni muhimu kuachana, kwa mfano, shida isiyoweza kutatuliwa ya kuamua thamani halisi ya kasi ya molekuli kwa wakati fulani, lakini kujaribu kupata uwezekano wa thamani fulani ya kasi hii Maxwell aliweza kutatua tatizo hili.Sheria ya takwimu ya usambazaji wa molekuli juu ya msukumo iligeuka kuwa rahisi.Lakini sifa kuu ya Maxwell haikuwa katika suluhisho, lakini katika uundaji wa tatizo jipya. Aligundua wazi kwamba nasibu katika Kutokana na hali ya jumla, tabia ya molekuli ya mtu binafsi iko chini ya sheria fulani ya uwezekano (au takwimu). Baada ya msukumo uliotolewa na Maxwell, nadharia ya kinetiki ya molekuli (au mechanics ya takwimu, kama ilivyoitwa baadaye) ilianza kukua kwa kasi. Sheria za takwimu na nadharia zina sifa bainifu zifuatazo. 1. Katika nadharia za takwimu, hali yoyote ni sifa ya uwezekano wa mfumo. Hii inamaanisha kuwa hali katika nadharia za takwimu imedhamiriwa sio na maadili ya idadi ya mwili, lakini na usambazaji wa takwimu (uwezekano) wa idadi hii. Hii ni tabia tofauti ya kimsingi ya serikali kuliko katika nadharia zenye nguvu, ambapo hali imeainishwa na maadili ya idadi ya mwili yenyewe. 2. Katika nadharia za takwimu, kulingana na hali ya awali inayojulikana, sio maadili ya idadi halisi ambayo huamuliwa bila utata kama matokeo, lakini uwezekano wa maadili haya ndani ya vipindi fulani. Kwa njia hii, maadili ya wastani ya idadi ya kimwili imedhamiriwa bila utata. Thamani hizi za wastani katika nadharia za takwimu zina jukumu sawa na idadi halisi yenyewe katika nadharia zinazobadilika. Kupata maadili ya wastani ya idadi ya mwili ndio kazi kuu ya nadharia ya takwimu. Sifa za uwezekano wa hali katika nadharia za takwimu ni tofauti na sifa za hali katika nadharia badilika. Hata hivyo, nadharia zinazobadilika na za takwimu zinaonyesha, katika mambo muhimu zaidi, umoja wa ajabu. Mageuzi ya hali katika nadharia za takwimu huamuliwa kwa njia ya kipekee na milinganyo ya mwendo, kama ilivyo katika nadharia zinazobadilika. Kulingana na usambazaji fulani wa takwimu (kwa uwezekano fulani) katika wakati wa mwanzo wa wakati, mlinganyo wa mwendo huamua kwa njia ya kipekee usambazaji wa takwimu (uwezekano) wakati wowote unaofuata wa wakati, ikiwa nishati ya mwingiliano wa chembe kati ya hizo na nyingine. miili ya nje inajulikana. Thamani za wastani za idadi yote ya mwili imedhamiriwa bila utata, mtawaliwa. Hakuna tofauti hapa kutoka kwa nadharia zinazobadilika kuhusu upekee wa matokeo. Baada ya yote, nadharia za takwimu, kama zile zinazobadilika, zinaonyesha miunganisho inayohitajika katika maumbile, na kwa ujumla haziwezi kuonyeshwa vinginevyo isipokuwa kupitia unganisho la majimbo. Katika kiwango cha sheria na mifumo ya takwimu, sisi pia hukutana na sababu. Lakini uamuzi katika sheria za takwimu unawakilisha aina ya kina ya uamuzi katika asili. Tofauti na uamuzi mgumu wa kitamaduni, inaweza kuitwa uamuzi wa uwezekano (au wa kisasa). Sheria za takwimu na nadharia ni aina ya juu zaidi ya maelezo ya sheria za kimwili; mchakato wowote unaojulikana kwa sasa katika asili unaelezwa kwa usahihi zaidi na sheria za takwimu kuliko zile zinazobadilika. Muunganisho usio na utata wa majimbo katika nadharia za takwimu unaonyesha kufanana kwao na nadharia zinazobadilika. Tofauti kati yao ni katika jambo moja - njia ya kurekodi (kuelezea) hali ya mfumo. Maana ya kweli, ya kina ya uamuzi wa uwezekano ulionekana wazi baada ya kuundwa kwa mechanics ya quantum - nadharia ya takwimu ambayo inaelezea matukio kwa kiwango cha atomiki, yaani, harakati ya chembe za msingi na mifumo inayojumuisha (nadharia nyingine za takwimu ni: nadharia ya takwimu. ya michakato isiyo na usawa, nadharia ya elektroniki, electrodynamics ya quantum). Picha ya kisasa ya ulimwengu ni mfumo wa maarifa ya kimsingi juu ya sheria za uwepo wa vitu vya isokaboni, juu ya misingi ya uadilifu na utofauti wa matukio ya asili. Fizikia ya kisasa inatokana na idadi ya majengo ya kimsingi: - kwanza, inatambua uwepo wa kusudi la ulimwengu wa mwili, lakini inakataa mwonekano; sheria za fizikia ya kisasa sio za kuonyesha kila wakati, katika hali zingine uthibitisho wao wa kuona - uzoefu - hauwezekani; - pili, fizikia ya kisasa inathibitisha kuwepo kwa viwango vitatu vya ubora tofauti vya kimuundo: megaworld - ulimwengu wa vitu na mifumo ya cosmic; macroworld - ulimwengu wa miili ya macroscopic, ulimwengu unaojulikana wa uzoefu wetu wa nguvu; microworld - ulimwengu wa vitu vidogo, molekuli, atomi, chembe za msingi, nk. Fizikia ya kitamaduni ilisoma njia za mwingiliano na muundo wa miili ya macroscopic; sheria za mechanics za kitamaduni zinaelezea michakato ya macrocosm. Fizikia ya kisasa (quantum) inahusika katika utafiti wa microworld; ipasavyo, sheria za mechanics ya quantum zinaelezea tabia ya microparticles. Megaworld ni somo la astronomy na cosmology, ambayo inategemea hypotheses, mawazo na kanuni za fizikia zisizo za classical (relativistic na quantum); - tatu, fizikia isiyo ya classical inasisitiza utegemezi wa maelezo ya tabia ya vitu vya kimwili juu ya hali ya uchunguzi, i.e. kutoka kwa mtu anayejua taratibu hizi (kanuni ya kukamilishana);

Nne, fizikia ya kisasa inatambua kuwepo kwa vikwazo juu ya maelezo ya hali ya kitu (kanuni ya kutokuwa na uhakika); - tano, fizikia ya relativist inaacha mifano na kanuni za uamuzi wa mechanistic, iliyoundwa katika falsafa ya kitamaduni na kuashiria uwezo wa kuelezea hali ya ulimwengu wakati wowote kwa wakati, kwa kuzingatia ufahamu wa hali ya awali. Michakato katika ulimwengu mdogo huelezewa na sheria za takwimu, na utabiri katika fizikia ya quantum ni uwezekano wa asili. Licha ya tofauti zote, fizikia ya kisasa, kama mechanics ya zamani, inasoma sheria za uwepo wa maumbile. Sheria inaeleweka kama lengo, muhimu, kiulimwengu, linalorudiwa na uhusiano muhimu kati ya matukio na matukio. Sheria yoyote ina upeo mdogo. Hii ni kweli kutoka kwa mtazamo wa sayansi ya kisasa ya asili, lakini je, ni kweli "kutoka kwa mtazamo wa umilele?" Baada ya yote, nadharia ya kisayansi inategemea aina fulani za ukweli. Wakati huo huo, nadharia ya ulimwengu wote inadai kuelezea idadi isiyo na kipimo ya hali za majaribio wakati wote na katika eneo lolote la ulimwengu. Hata sheria rahisi ya kisayansi kama taarifa: "miili yote hupanuka inapokanzwa" inapaswa kufunika sio tu vitu vile ambavyo mtafiti anatumia, lakini pia vitu vingine vingi. Hali hiyo hiyo, lakini kwa kiwango kikubwa zaidi, inatumika kwa sheria za kimsingi kama vile sheria za mechanics au milinganyo ya Maxwell. Na ikiwa ndivyo, hakuwezi kamwe kuwa na imani katika ukweli wa ulimwengu wote wa nadharia. Ikiwa haiwezekani "kuthibitisha" ukweli wa ulimwengu wa nadharia, hata ikiwa unayo idadi kubwa ya ukweli wa majaribio unaothibitisha ukweli huu, basi kuthibitisha kutokuwa kwa ulimwengu wa nadharia, ukweli mmoja tu ambao unapingana nao unaweza. kutosha!

Kulingana na mwendo mzima wa maendeleo ya maarifa katika karne ya 20. na kwa msingi wa mapendekezo yanayojulikana ya Leninist kuhusu ukamilifu na uhusiano wa ukweli, nadharia ifuatayo inaweza kuwekwa mbele: nadharia yoyote ambayo kimsingi inaweza kukanushwa na uzoefu (uongo) sio tu inaweza kukanushwa, lakini mapema au baadaye kweli alikanusha katika mwendo wa maendeleo ya maarifa ya kisayansi. Kwa usahihi zaidi, upeo mdogo wa utumiaji umefunuliwa, yaani, kutokuwa na ulimwengu wa nadharia hii. Kama vile mwanafizikia maarufu wa Kiamerika David Bohm aandikavyo, ikiwa nadharia "itaweka kichwa chake nje," mapema au baadaye itakatwa. Vile vile vinaweza kusemwa kuhusu machapisho ya muda wa nafasi. Iwapo inawezekana kuonyesha hali ya majaribio ya kufikiria ambayo baadhi ya mali ya muda wa nafasi haipo, basi siku moja isiyo ya ulimwengu ya mali hii itagunduliwa katika jaribio la kweli. Tunaweza kinadharia kufikiria ulimwengu ambao nafasi ni ya pande nyingi, wakati una mwelekeo tofauti (unaohusiana na wetu), nk. Tunaweza pia kuonyesha jinsi majaribio katika hali hizi zinazodhaniwa yangetofautiana na majaribio yetu ya kawaida. Bila shaka, suluhu la tatizo lililowasilishwa ni la jumla mno, kwa kuwa ni sahihi tu “kutoka kwa mtazamo wa umilele.” Inawezekana kwamba hali isiyo ya ulimwengu ya mali ya wakati na nafasi ambayo inajulikana kwetu itafunuliwa tu katika siku zijazo za mbali, sema, katika karne au hata milenia. Kwa hiyo, pamoja na falsafa, uchambuzi maalum wa mbinu ya tatizo la ulimwengu wa mali fulani daima unahitajika, kwa kuzingatia picha ya kimwili ya ulimwengu na nadharia za kisasa za kimwili. Inahitajika kuanzisha wazo la kanuni za "kimbinu za ulimwengu" ambazo zimejumuishwa katika picha ya kisasa ya ulimwengu na katika nadharia zote za mwili zilizojengwa kwa msingi wake.

Kwa hivyo, tunaweza kuteka hitimisho lifuatalo. Kama ukuzaji wa maarifa unavyoonyesha, kanuni na nadharia zozote mahususi za kisayansi zina upeo mdogo wa kutumika na hubadilishwa mapema au baadaye na zingine, za jumla zaidi na za kutosha. Katika suala hili, nadharia ya mwisho ya kimwili au picha ya mwisho ya dunia haiwezi kuundwa, kwa sababu picha moja ya dunia katika historia ya fizikia inabadilishwa na nyingine, kamili zaidi, na kadhalika bila mwisho. Kwa mfano, upanuzi wa sheria za mechanics, ambazo zinajihalalisha wenyewe ndani ya macrocosm, kwa kiwango cha mwingiliano wa quantum haikubaliki. Michakato inayotokea kwenye microcosm iko chini ya sheria zingine. Udhihirisho wa sheria pia unategemea hali maalum ambayo, ulimwengu huu, unatekelezwa; hali zinazobadilika zinaweza kuimarisha au, kinyume chake, kudhoofisha athari ya sheria. Athari ya sheria moja hurekebishwa na kurekebishwa na sheria zingine. Mifumo ya nguvu inaonyesha tabia ya vitu vilivyotengwa, vya kibinafsi na hufanya iwezekanavyo kuanzisha uhusiano uliofafanuliwa kwa usahihi kati ya majimbo ya mtu binafsi ya kitu. Kwa maneno mengine, mifumo inayobadilika inarudiwa katika kila kesi mahususi na ina tabia isiyo na utata. Kwa mfano, sheria za nguvu ni sheria za mechanics ya classical. Sayansi asilia ya zamani ilibatilisha sheria zinazobadilika. Mawazo sahihi kabisa juu ya uhusiano wa pande zote wa matukio na matukio yote katika falsafa ya karne ya 17 na 18 yalisababisha hitimisho lisilo sahihi juu ya kuwepo kwa umuhimu wa ulimwengu wote na kutokuwepo kwa nafasi. Aina hii ya uamuzi inaitwa mechanistic. Uamuzi wa kiufundi unasema kwamba aina zote za uhusiano na mwingiliano ni wa kiufundi na unakanusha asili ya lengo la unasibu. Kwa mfano, mmoja wa wafuasi wa aina hii ya uamuzi, B. Spinoza, aliamini kwamba tunaita jambo random tu kutokana na ukosefu wa ujuzi wetu kuhusu hilo. Matokeo ya uamuzi wa kimakanika ni fatalism - fundisho la kuamuliwa mapema kwa ulimwengu wa matukio na matukio, ambayo kwa kweli yanaungana na imani ya kuamuliwa mapema. Shida ya mapungufu ya uamuzi wa mechanistic ikawa wazi haswa kuhusiana na uvumbuzi katika fizikia ya quantum. Mifumo ya mwingiliano katika ulimwengu mdogo iligeuka kuwa haiwezekani kuelezea kutoka kwa mtazamo wa kanuni za uamuzi wa mechanistic. Mara ya kwanza, uvumbuzi mpya katika fizikia ulisababisha kukataliwa kwa uamuzi, lakini baadaye walichangia kuundwa kwa maudhui mapya ya kanuni hii. Uamuzi wa kiufundi ulikoma kuhusishwa na uamuzi kwa jumla. M. Born aliandika: “... kwamba fizikia ya kisasa imekataa sababu haina msingi kabisa.” Hakika, fizikia ya kisasa imetupilia mbali au kurekebisha mawazo mengi ya kitamaduni; lakini ingekoma kuwa sayansi ikiwa ingeacha kutafuta sababu za matukio. Causality, kwa hivyo, haijafukuzwa kutoka kwa sayansi ya postclassical, lakini maoni juu yake yanabadilika. Matokeo ya hii ni mabadiliko ya kanuni ya uamuzi na kuanzishwa kwa dhana ya sheria za takwimu. Mifumo ya takwimu huonekana katika matukio mbalimbali na kuchukua muundo wa mtindo. Sheria hizi kwa njia nyingine huitwa probabilistic, kwani zinaelezea hali ya kitu cha mtu binafsi kwa kiwango fulani cha uwezekano. Mchoro wa takwimu hutokea kama matokeo ya mwingiliano wa idadi kubwa ya vitu, na kwa hivyo huonyesha tabia zao kwa ujumla. Haja ya mifumo ya takwimu inaonyeshwa kupitia hatua ya sababu nyingi za nasibu. Aina hii ya sheria inaitwa vinginevyo sheria za wastani. Wakati huo huo, mifumo ya takwimu, pamoja na yenye nguvu, ni maonyesho ya uamuzi. Mifano ya sheria za takwimu ni sheria za quantum mechanics na sheria zinazofanya kazi katika jamii na historia. Dhana ya uwezekano, ambayo inaonekana katika maelezo ya mifumo ya takwimu, inaonyesha kiwango cha uwezekano wa jambo au tukio katika seti maalum ya hali. Licha ya ukweli kwamba mechanics ya quantum inatofautiana kwa kiasi kikubwa kutoka kwa nadharia za classical, muundo wa kawaida wa nadharia za kimsingi umehifadhiwa hapa. Kiasi cha kimwili (kuratibu, msukumo, nishati, kasi ya angular, nk) kubaki, kwa ujumla, sawa na katika mechanics ya classical. Idadi kuu inayoonyesha hali ni kazi ya wimbi tata. Kuijua, unaweza kuhesabu uwezekano wa kugundua thamani fulani sio tu ya kuratibu, bali pia ya kiasi kingine chochote cha kimwili, pamoja na maadili ya wastani ya wingi wote. Mlinganyo wa kimsingi wa mechanics ya quantum isiyohusiana - equation ya Schrödinger - huamua kwa kipekee mabadiliko ya hali ya mfumo kwa wakati.