Время это в физике

Что такое Полевая физика?Узнать >>

Понятие «Время», вообще говоря, выходит за рамки физики как таковой и скорее относится к такому разделу, как философия. Если же все-таки говорить о физическом понятии времени, то в первую очередь оно связано с представлениями о длительности физических явлений и процессов, а также с последовательностью событий. Соответственно, с количественной точки зрения время используется для применения к длительности физических процессов понятия больше-меньше, а к их последовательности – понятия раньше-позже.

В классической физике время рассматривалось как абсолютная сущность, с которой соотносилась длительность того или иного процесса, а также последовательность событий. Однако необходимость связывать абстрактное понятие времени с реальными способами его измерения постепенно привела к созданию теории относительности, согласно которой время относительно. Так в современной физике считается, что в разных системах отсчета время течет по-разному, или темп течения времени как такового зависит от скорости движения или величины гравитационного поля. Благодаря этому в XX веке физическое понятие время сильно обросло мистикой, связанной с такими вопросами как замедление и ускорение времени, нарушение причинно-следственных связей, путешествие во времени и так далее.

Чтобы навести порядок в отношении понятия «Время», в полевой физике производится разделение двух принципиально разных категорий – времени как такового и длительности конкретных физических процессов. Так время как таковое считается абсолютным абстрактным логическим понятием, придуманным человеком, которое как своеобразная «тетрадь» используется людьми для отражения и соотношения длительности и последовательности процессов и событий. При этом время как таковое никак не может влиять на физические процессы, как и не может быть подвержено влиянию. Выбор того или иного эталона времени определяется исключительно вопросами удобства.

Второе понятие – «Длительность» конкретного физического процесса. Длительность может выражаться в единицах абсолютного времени (для этого время собственно и нужно), и именно длительность физического процесса подвержена влиянию тех или иных условий. Например, длительность процесса растворения куска сахара в стакане с горячей водой существенно меньше, чем с холодным. Это означает, что длительность именно данного процесса зависит от температуры среды и может сокращаться или удлиняться.

Но было бы крайне странно утверждать, что в стакане с горячей водой само время течет быстрее. Если мы поместим в горячую и холодную воду по механическому будильнику, они не станут идти с разной скоростью, так как процесс движения стрелок и разжимания пружин не зависит (если пренебречь незначительным тепловым расширением) от температуры среды, по крайней мере столь значительно, как процесс растворения.

Аналогично, полевая физика показывает, почему длительность ряда процессов увеличивается в гравитационном поле, что вовсе не означает замедления хода времени как такового. Впрочем, ничего удивительного тут нет, например маятниковые часы на экваторе и в средних широтах идут по-разному из-за разной величины центробежной силы а, следовательно, и величины ускорения свободного падения g. Этот эффект был известен еще задолго до появления общей теории относительности и его объяснение, как и объяснение гравитационного красного смещения в полевой физике, доступно на классическом уровне и не требует мистических манипуляций с понятием время.

Как узнать время?

Вопрос о том, как узнать время, сейчас кажется тривиальным, потому что у всех есть часы. Посмотрел на часы — узнал время. Нет часов — посмотрел на экран телевизора или послушал радио. Но в действительности вы не определили время, а лишь узнали его. А между тем кто-то это время нам установил, кто-то эту услугу нам оказал.

Измерением времени человечество интересуется с момента своего возникновения. Если бы люди не научились определять сезонные времена, не смогли бы выжить. Оседлая жизнь была бы невозможна. Интересно, что существовали календари, в которых указывалось не четыре, а лишь три сезона. Например, в Древнем Египте были сезоны половодья, сева и сбора урожая. Многие народы Европы знали только зиму, весну и лето. И естественно, что это время измерялось по положению астрономических тел — звезд, Солнца, Луны.

Существовало несколько очевидных масштабов: видимое годовое движение Солнца, Луны и изменение ее фаз, а также суточные движения небесных тел. Поэтому у разных народов возникали различные календари в зависимости от того, наблюдение за движением какого светила бралось за основу. Сразу же появилась и остается актуальной до сих пор проблема синхронизации разных календарей, поскольку периоды движений светил и Земли не кратны друг другу.

Например, период обращения Земли вокруг Солнца содержит нецелое число периодов вращения Земли вокруг своей оси. Поэтому для удобства пользования по результатам астрономических наблюдений в календари надо вносить регулярные поправки, например високосные дни, что оказалось серьезной научной задачей. Человечество обходилось такими наблюдениями буквально всю свою историю.

В XVII веке после открытия Галилеем постоянства периода колебаний маятника были изобретены современные механические часы. В то время люди, по-видимому, никуда не торопились и у часов была только одна стрелка — часовая. Механические часы быстро достигли точности, превышающей точность хода небесных светил, и стали эталоном продолжительности интервалов времени. Однако начало отсчета интервалов все равно необходимо согласовывать с небесными событиями, чтобы у всех людей было единое время.

В 50-е годы ХХ века возникли кварцевые эталоны времени, точность которых составляет несколько миллионных долей секунды в сутки. Но и их качество перестало удовлетворять людей. Сейчас, когда человечество занимается очень тонкими задачами, требования к измерению времени возрастают необычайно. Мы даже не представляем, что живем в системе, где существует мировое время, которое регулярно отслеживается, и поддерживается, и вводится во все наши информационные составляющие — телевидение, радио, компьютерные сети. И уже не хватает точности не только механических часов, но и кварцевых.

Для дальнейшего улучшения измерения времени используют атомные эталоны частоты, стабильность которых в миллион раз выше стабильности вращения Земли.

Главный эталон времени России входит в группу лучших мировых эталонов. Он находится во Всероссийском научно-исследовательском институте физико-технических и радио­технических измерений (ВНИИФТРИ) в Зеленограде. Это очень сложный комплекс аппаратуры. Его погрешность не превышает одной секунды за полмиллиона лет.

Таким образом, время узнать очень трудно, потому что есть несколько физических механизмов измерения промежутков времени и нужда в синхронизации разных времен. А уж мы с вами только смотрим на отображение того времени, которое добыто для нас его хранителями.

Березина Елена Леонидовна: другие произведения.

Отрицательное Время

Журнал «Самиздат»:

ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ВРЕМЯ It is indeed a dreadful crime Not to admit the backward time. Человек видит лишь свет, достигший сетчатки его глаза. Любая вспышка света всегда происходит раньше, чем ее увидят, поскольку фотонам требуется определенное время, чтобы добраться до наблюдателя. Значит, движение фотонов и всех вообще объектов, приближающихся к наблюдателю, осуществляется «из раньше в позже», из прошлого в будущее — т.е. в обычном, текущем вперед, положительном времени. Наоборот, и фотоны, и пр. объекты, удаляющиеся от наблюдателя, движутся вспять, обратно во времени. Например, любое небесное тело в каждый момент находится по отношению к наблюдателю в тем более глубоком прошлом, чем дальше от земли оно отстоит. Удаляющихся (не попадающих на сетчатку) фотонов наши органы зрения регистрировать не могут. Зато всякий очутившийся в фотонном потоке предмет (объект) может оказаться способным такие удаляющиеся фотоны отразить, и, хотя с опозданием в отношении первичной вспышки, перенаправить их снова к наблюдателю. И тогда мы увидим эти фотоны , но уже отраженными, с некоторой задержкой, указывающей на имевший место отрицательный прирост их движения во времени. Если скорость объекта досветовая, то фотоны настигнут его довольно скоро. Объект станет источником отраженного света, и в качестве такового рано или поздно будет зарегистрирован наблюдателем. Его время, несколько замедлившись, останется положительным. Если скорость движения равна световой, то отрицательный прирост нивелирует весь положительный ход времени. Время «обнулится», остановится, демонстрируя проявление объектом волновых свойств — способность находиться в нескольких (многих) местах синхронно. Все «безмассовые», энергонесущие частицы обладают именно такой скоростью. Среди них встречаются как видимые частицы, так и «невидимки». И, наконец, для объекта со скоростью, превышающей световую, время полностью извращается — направляясь из будущего в прошлое, приобретает ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ значения. Объекты собственно отрицательного времени совершенно недоступны для визуального контроля.
Связаться с программистом сайта.

Сайт — «Художники» .. || .. Доска об’явлений «Книги»

2. Для организации учебного процесса нужно определить содержание физического образования и выяснить, с какого возраста учеников начинать изучение физики и какой принцип положить в основу построения школьного курса физики.

Содержание и последовательность изучения основ физики регламентирует программа как основной государственный документ, обязательный для выполнения.

Анализ опыта преподавания физики в отечественных и зарубежных школах, учета общедидактических требований и требований психологии учебы дают основания для определения возраста учеников, с которого начинают изучения физики. В нашей стране физику изучают начиная с двенадцатилетнего возраста на протяжении пяти лет. Реформа школы предусматривает увеличение времени изучения физики до шести лет.

В средней школе возможные три системы обучения и соответствующих программ физики: радиальная (линейная), концентрическая и ступенчатая.

1. Самым простым принципом построения программы является радиальный. Он предусматривает изучение разделов, тем и вопросов программы лишь один раз за весь период учебы с исчерпывающей полнотой. К ранее выученному материалу возвращаются лишь с целью его повторения.

Позитивной чертой программы, построенной по радиальному принципу, есть строгая систематичность изложения учебного материала.

Однако такая структура программы имеет ряд существенных недостатков, главным из которых есть то, что она не учитывает возрастных особенностей учеников и тем самым вступает в противоречие с требованиями возрастной психологии и дидактики. Ведь для формирования сложных физических понятий и законов нужно, чтобы ученики накопили некоторые знания и физические представления, что невозможно при радиальном расположении материала. Например, такой, большой и математизированный раздел, которым является механика, должен в полном объеме изучаться в седьмом классе, ученики которого не имеют достаточной математической подготовки и достаточно развитого уровня абстракции и обобщений высокого порядка, что свойственно механике.

2. Концентрический принцип построения курса физики предусматривает изучение его в два этапа, в соответствии с которыми программа разделена на два концентры.

В первом концентре вся физика изучается на упрощенном уровне, уровне явлений, который доступен для учеников среднего возраста с учетом предыдущей, в частности математической подготовки.

Во втором концентре физика изучается повторно, но на высшем научном уровне.

Положительной чертой такой системы является возможность достижения крепких знаний в результате повторного изучения ранее знакомого материала. Ее недостаток — непродуктивная затрата времени в результате повторного изучения материала и некоторое снижение интереса учеников, поскольку изучается уже знакомый ученикам материал.

3. Ступенчатое размещение учебного материала объединяет позитивные черты двух предыдущих способов построения курса физики. От радиальной системы берется систематичность изложения материала, а от концентрической — учет вековых особенностей учеников.

На первой степени изучения физики проводится пропедевтическое обучение учеников, которые знакомятся с основными явлениями и элементами некоторых физических теорий, усваивают основные физические понятия и физическую терминологию. Некоторые вопросы, например, гидро- и аэростатика, изучаются лишь на первой степени.

Вторая степень посвящена изучению систематического курса физики с учетом знаний, полученных на первой степени.

Определенным недостатком ступенчатой программы являются не преодоленные элементы концентризма.

3. Как известно, дидактика физики (методика преподавания физики) решает такие три основные вопросы. Зачем учить физику?

Чему учить? Как учить? На основе этих вопросов можно подать такую структурно-логическую схему физики как учебного предмета.

4. Действующая программа из физики построена по ступенчатому принципу. Она предусматривает изучение физики двумя ступенями:

I — 7-8 классы;

II — 9-11 классы.

Содержание программы 1-й ступени.

7 класс

  • Вступление
  • Начальные сведения о строении вещества.
  • Взаимодействие тел.
  • Давление твердых тел, жидкостей и газов.
  • Работа и мощность. Энергия.

8 класс

  • Тепловые явления.
  • Электрические явления.
  • Электромагнитные явления.
  • Световые явления.

Структура курса физики 7-8 классов в целом традиционная: явления, которые изучаются, расположенные в порядке усложнения форм движения материи (от механических и тепловых явлений к электромагнитным и световым). Отступлением от этого принципа является тема «Начальные сведения о строении вещества». В ней рассматриваются вопросы о молекулярном строении вещества и движении и взаимодействии молекул. Это дает возможность некоторые явления рассматривать не только феноменологически, но и объяснить их внутренний механизм. Так, молекулярно-кинетические представления применяют к объяснению свойств твердых тел, жидкостей и газов, объяснение давления газа на стенку посудины, передачу внешнего давления газами и жидкостями и тому подобное. С этой же целью в начале темы «Электрические явления» вводятся электронные представления, которые применяются к объяснению явлений электризации тел, природы электрического тока в металлах и тому подобное.

Введение в курс физики 7-8 классов элементов физических теорий (молекулярно-кинетической и электронной) позволяет объединить почти все темы курса в единое целое. Введение элементов физических теорий способствует формированию у учеников теоретического стиля мышления, учит их дедуктивной логике рассуждений, разгружает механическую память. Поскольку у детей 12-14 лет способность к абстрактному мышлению развита слабо, то большинство обучаемых явлений должно раскрываться на эмпирическом уровне, что требует сделать физический эксперимент основным средством учебы.

Вторая ступень обучения физике является систематическим курсом, который также построен в порядке усложнения форм движения материи. Он построен на основе фундаментальных физических теорий: классической механики, молекулярной физики, электродинамики с элементами специальной теории относительности и квантовой физики. Такая структура систематического курса физики средней школы реализует один из основных принципов его построения — генерализации знаний вокруг основных физических принципов, идей, теорий.

В 9 классе изучается механика, которая построена на трёх генеральных линиях:

  • классический принцип относительности;
  • законы движения Ньютона;
  • законы сохранения.

Курс физики 10 класса состоит из двух частей: молекулярной физики и электродинамики.

Изучение молекулярной физики основывается на применении дедуктивного метода изучения.

Структура электродинамики обеспечивает лучшее формирование электромагнитного поля; изучение магнитного поля приближено во времени к изучению электрического поля.

Генеральные линии программы:

  • молекулярно-кинетическая теория строения вещества;
  • законы термодинамика;
  • электронная теория проводимости;
  • теория электромагнитного поля Максвелла.

В 11 классе заканчивается изучение электродинамики и изучается квантовая физика. Генеральные линии:

  • теория электромагнитного поля Максвелла;
  • специальная теория относительности;
  • квантовая теория;
  • учение о строении атома и атомного ядра.

В этих классах изучения материала завершается обобщающими занятиями.

9 класс. Механика и механизация производства.

10 класс. Основные законы электродинамики и их техническое применение.

11 класс. Современная научная картина мира.

Физика и научно-технический прогресс.

Студентам предлагается сделать в своих конспектах выписку из программы.

Добавить комментарий

Закрыть меню