Реферати українською » Физика » Час і його вивчення у фізиці


Реферат Час і його вивчення у фізиці

Страница 1 из 2 | Следующая страница

>Реферат

"Час та її вивчення у фізиці"


Запровадження

Якщо сучасній людині запитати у тому, як тече час, то більшість людності уподібнить це поняття певної річці, поточної лише вперед, з минулого у майбутнє. Але, наприклад, древні греки вважали, що час перестав бути безкінечною прямий, а з'єднує кінець з початком. Взаємодія нескінченних простору й часу, виявляється, зробила їх не нескінченними, бо є певний межа. І коли відомому давнини любителю парадоксівЗенонуЭлейскому поставили запитання у тому, як, на його думку, рухається час: із широкого кола чи з прямий, пролунав цікава відповідь: «Ніяк, оскільки ніякого руху немає».

Звісно, древні багато в чому помилялися. Але тепер сучасна наука навряд чи точно зможе відповісти на питання часу, ключовою у тому числі «що час?». І все-таки сучасна наука знає про сутності часу чимало. Понад те, навіть відомі деяких видів «машин часу», здавна що у природі.

Які ж вони працюють? То що ж час? Як він рухається? Чи є оборотність часу? Чи можливі подорожі у часі? Яке час на Всесвіту? Про все це і йтиме мова нижче.


Поняття часу й його вимір

Насамперед, відзначимо, що час – поняття фізичне, тому був із конкретними законами фізики. Наприклад, відповідно до законів фізики, період обертання Землі мусить залишатися постійним. Це дозволяє визначити одиницю виміру часу, звану сонячними цілодобово. Або, наприклад, закони фізики стверджують, що період коливання кварцової платівки в генераторі з кварцової стабілізацією теж застосовувати для виміру часу, причому якраз. Можна домогтися точнішого підрахунку часу, якщо використовувати частоти коливань електронів в атомах. Найбільш точними вважаються атомні годинник, засновані на частоті випромінювання атомів цезію-133.

Нині використовуються три основні системи виміру часу. У основі кожної їх лежить конкретний фізичний періодичний процес:1).вращение Землі навколо своєї осі,2).обращение Землі навколо Сонця і3).излучение (чи поглинання) електромагнітних хвиль атомами чи молекулами деяких речовин (наприклад, тієї самої цезію) за певних умов.

Найчастіше, у повсякденній практиці використовують таку одиницю виміру, як «середній сонячний час», основою якої є «середня сонячна доба», які, своєю чергою, діляться так: 1 середня сонячна доба = 24 середнім сонячнимчасам[1], 1 середній сонячний годину = 60 середнім сонячним хвилинах, 1 середня сонячна хвилина = 60 середнім сонячним секундам. Одні середня сонячна доба містять 86 400 середніх сонячних секунд.

У той самий час відзначимо, що заснувавши поняття часу на фізичних законах, ми можемо бути точно впевнені у їх абсолютної правильності.


Погляди науковців поняття часу

Час одна із понять, яке повсюдно застосовується у фізиці. Розвиток погляду поняття часу пов'язані з іменами кількох відомих учених: Галілей, Ньютон і Ейнштейн. Почати з Галілея.

Глибокі міркування русі тіл у природі привели його до принципу відносності, де всі залежить від точку відліку. Наприклад, мандрівник, що у каюті що пливе корабля, може точно сказати, що вона з його столі в каюті перебуває у стані спокою. Але водночас осіб у березі бачить, що корабель пливе, тому книга всередині корабля також робить рух разом із кораблем. Галілей пощастило виявити силу інерції, що об'єднує тіла за абсолютним і відносному спокої. Ця сила не поводиться, поки тіло перебуває у стані спокою чи рівномірному прямолінійному русі. Але варто трохи пригальмувати його, як починає виявлятися прискорення, а тіло за інерцією прагне відновити втрачений спокій.

З цього трампліном для вирушив далі Ньютон, що у рік смерті Галілея. Ньютон встановив, що є зв'язок між силою і прискоренням, але щоб зробити це зв'язок повністю певної довелося запровадити поняття маси тіла. Тоді з'явився другий закон Ньютона, що виражався формулоюF=ma. Першим законом був законинерции[2], а третій – сила дії дорівнює силі протидії. З положень цих законів і з'явилася класична механіка Ньютона. Але от щоб знати швидкості і прискорення у цій механіці, треба було знати час, протягом яку вони діяли. Механіка неспроможна існувати без часу, як геометрія без простору.

Вимірювати часу було було б гаразд ідеально точними годинами, хід яких немає залежав від якого чи руху, тому не можна визначити, перебувають вони у спокої чи рухаються. Такі годинник прийнято називатиинерциальними. Вони змогли б показувати якесь абсолютне час, однакове для усього Всесвіту.

Базуючись на працях Ньютона і Галілея, А. Ейнштейн взявся досліджувати Всесвіт на розсуд. Ейнштейн ставилося питаннями, тече час однаково скрізь і хто це контролює. Відповідь допомогла дати створена ним теорія відносності, ядром якої стала аксіома про там, що у порожнечі швидкість світла однакова переважають у всіхИСО. У вакуумі ж, розмірковував Ейнштейн, швидкість світла абсолютна, отже, дорівнює 300 000 км/с [3]. З іншого боку, швидкість світла є гранично можливої швидкістю природі.

З логічних побудов Ейнштейна пішли практичні розрахунки залежності течії часу від швидкість руху. У що просувалася системі координат час сповільнюється стосовно нерухомій системі залежно від близькості швидкість руху об'єкта до швидкості світла. Звідси випливає знаменитий парадокс близнюків.

Цей парадокс така. Уявімо двох братів-близнюків. Якщо хтось із близнюків вирушає до віці, наприклад, 20 років у космічне подорож до якоїсь зірці зі швидкістю світла, то, пролетівши, скажімо, туди, й назад за 40 світлових років, повернеться через приблизно 11 років за корабельному часу. На Землі по цей час пройде приблизно 80 років! Тому із братів, який вирушив у мандри до зірці виявиться молодша за свій брата на 80 років! Чому, спитаєте ви? У цьому полягає одне з загадок часу.

Відстань у космосі невипадково вимірюється в світлових роках. Світловий рік – це, який світловий промінь може здолати, перебувають у Землі пройде рік. Виходячи з цього, не складно сказати, що коли бачиш зірки у нічний небо ми їх не такими, які ні їсти зараз, а такими, якими вони були 40 і більше світлових роківназад[4].

>Четирехмерное простір та палестинці час Всесвіту

Виявляється, математикам зручно користуватися поняттямчетирехмерного простору, де крім довжини, ширини і висоти присутній ще один певний напрямок – час. Та й ми найчастіше вдаємося до цього четвертому напрямку у повсякденній практиці. Наприклад, коли пішохід переходить дорогу, а повз без нього в ній проїжджає автомобіль, то троє фахівців з чотирьох координат простору збігаються, коли автомобіль, та був людина (навпаки) проходять через те ж точку. Не збігається лише четверта координата – час, оскільки хтось із них - або автомобіль, або пішохід – повинні перейти раніше цю місце. Звідси випливає цікавий висновок: класична фізика «об'єднує» простір та палестинці час з допомогою руху.

Є й інший цікавий висновок, що виходить із теорії відносності Ейнштейна і якості знань про швидкості світла. Як зазначалося, зірки можемо бачити не такими, які що є в момент. Світло поширюється не відразу, а й за певний, хоча й мізерно малий проміжок часу, і тому сприймається людським оком також відразу. Світло від лампи поширюється за соту частку секунди, світ сонця сягає нас упродовж восьми хвилин тощо. Адже саме з допомогою світла ми можемо бачити навколишній світ. Отже, ми бачимо лише те, що сталося, поки що світлові промені донесуть до очі певну інформацію, пройде певний час. Отже, ми живемо у минулому. Оскільки бачимо минуле, нас саме одне з координат простору то, можливо негативною. Власне, ми живемо у минулому.

Та й ж і час на Всесвіту? І чи є там взагалі час?

Тривалий час вважалося, що Всесвіт статична і незмінна, проте тіла у ній нині напівживі спокою.

З створеної теорії відносності Ейнштейн становив свою модель Всесвіту. Однією з постулатів у його моделі був постулат у тому, що Всесвіт однорідна і в незмінному стані. Якщо, наприклад, десь згасла зірка, то, на зміну їй у іншому місці з'являється нова. І це відповідало класичної механіці Ньютона – Галілея.

Виявилося, проте, що тут інше. Всесвіт не статична, а навпаки, динамічне. Речовина Всесвіту, як показали формули і математичні викладкиФридмана[5], має або розширюватися, або стискатися. З іншого боку, неспроможна Всесвіт бути статичної і адже все тіла у Всесвіті діє сила небесного тяжіння, нічим неуравновешиваемая[6], тому тіла у Всесвіті нині напівживі руху: планети, зірки, галактики тощо. Отже, рух можна вимірювати з допомогою чотирьох мірною системи координат.

Отже, час на Всесвіту є, але рухається воно неспішно. Проходять мільярди мільйони років, поки стають видно певні зміни. Але якщо Всесвіт має тенденцію до розширення (адже давно встановлено, що галактики у космосі віддаляються друг від друга), то разів у далеке минуле був момент, коли увесь Всесвіт була стиснута до однієї точку (цей стан називається «комічноїсингулярностью»). Момент початку розширення Всесвіт і є початок відліку часу у ній. Чи є межа цього розширення? Відповідь це питання ми навряд чи коли дізнаємося. Хоча є припущення, що час саме собоюциклично, отже усі події повторюються. Тому цілком імовірно, що у якійсь момент Всесвіт почне стискатися в точку. Що за цьому відбуватиметься із Землею і у людства у ньому, не знає.

Чорні діри та палестинці час.Обратимость

Уявімо собі таку картину. У яблуці оселився черв'як. Замість переміщатися з однієї точки до іншої поверхнею яблука, вінпрогризает ходи усередині нього, роблячи коротший шлях. Виявляється, подібні тунелі існують у Всесвіті.

Суть теорії відносності Ейнштейна тут у тому, що простір не пласке, а вигнуте і деформоване під впливом є і енергії. Інакше висловлюючись, наше простір загинається в четверте вимір. Простір та палестинці час у нашій розумінні втрачають свій звичний вид. З'являється поняттяискривленности простору йвремени[7].

У той самий час виникає можливість з'єднати дві точки, які мають собою просторово-часової зв'язку. А суть «тунелю», що може з'єднати їх, залежить від можливість скорочення собі шляху.

Існування таких «тунелів» передбачене теоретиками ще 1916 року, тож під кінець 50-х. рр. фізик Джон Уїллер вперше ясно змалював, такі «мости» вдасться знайти у його районах Всесвіту, де простір сильно вигнуто. Такі тунелі дістали назву «чорні діри».

Чи можлива їх транспортна функція? Важко однозначно відповісти це питання. По-перше, невідомо, було б відчувати опір всередині діри предмет, що у неї. По-друге, неясно, куди цей тунель можуть призвести. Нам теж відома природа цих дір. Не відомий механізм освіту і невідомо, мабуть, головне: яка сила діє всередині діри, якщо вона затягує у себе світло?

Чорні діри дають можливість подорожі у часі. Але тут виникають дві складності. Перша: щоб у минуле, доведеться попередньо рухати чорну діру зоколосветовой швидкістю протягом приблизно 100 м років. І друга складність – це порушення причинно-наслідкової ланцюга. Ніхто не знає, що буде, якщо слідство стимулюватиме причину…

Є припущення, що поглинання речовини чорних дірок може припинитися. Те, що мені відомо про побудову Всесвіту сьогодні, дозволяє вважати, що енергія не йде безповоротно. Якщо чорні діри перестануть поглинати речовина, то, очевидно, відбуватиметься зворотний процес – вихід енергії і ті речовини назовні. Може б виникнути й така величезна у фізиці явище, як негативна маса. Можливо, як і час тоді піде тому, оскільки він теж стане негативним.

Проте наше повсякденне життя свідчить у тому, що ніякі події що немає оборотністю. Але чому ж і оборотні закони руху? Питання непросте. Тому про нього відгукуються не інакше, як і справу парадоксі оборотності.

Але водночас хаотичне броунівський рух молекул речовини, як будь-який рух, цілком можна зупинити. Тому також цілком можливо, що, наприклад, поділ газів, змішаних з цих двох судин у одному, також може бути можливо, тобто. процес змішування газів звернімо. Якщо є хаотичне рух молекул речовини, отже, є оборотність їх співтовариства. Тому можлива оборотність різних процесів. Отже, «чорну діру», як і світло, також можна вважати природної «машиною часу».


Чи можливо подорожувати у часі?

Вище ми вже казали у тому, що своєрідною «машиною часу» є телескоп, з якого ми ще дивимося на зірки. А чи можна реально переміщатися у часі у майбутнє чи минуле? Щоб відповісти це питання знадобиться розібратися з декотрими природними частинками.

Усі знають, що світло складається з фотонів. Причому одних випадках фотон – це матеріальна частка, а інших –електромагнитная хвиля. Але, загалом, ці поняття про світлі як частинки чи електромагнітної хвилі запроваджені для зручності розрахунків. Насправді становище світла тут досі спірно. Але як бути з гравітацією і часом?

Є припущення, що є гравітаційні хвилі – хвилеподібні коливання простору-часу, які дають часуискривленность і який поширюються в чотиривимірному просторі як і поширюється повітря звук. У цьому гравітаційні і електромагнітні хвилі поширюються з однаковим швидкістю – 300 000 км/с.

Проте зареєструвати гравітаційні хвилі поки що не. Є поки що тільки припущення, що гравітаційні хвилі можуть цілком поводитися, як потоки частинок. Тому гравітаційні хвилі може бути близькі електромагнітним коливань.

Далі ми б шукати б кванти (частки) часу. Але ми можемо ні підтвердити, ані спростувати їхнє наявність. Маючи досвід фізики, можна лише сказати, що немає ніякої часу,

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація