Законы Ньютона являются проявлением принципа ДЕТЕРМЕНИЗМА. Согласно этому принципу все объекты подчиняются определенным законам, при этом случайностей быть не может. То,что мы называем случайностью – это ошибка, возникшая или в результате применения неверных данных, или за счет ошибки в понимании нами закона. «Случайность – это непознанная закономерность».
Однако, законы Ньютона позволяют «полностью» рассчитать движение одного или двух взаимодействующих между собой тел. Движение большого количества взаимодействующих между собой тел полностью рассчитать невозможно.Например, если мы бросаем одно или два тела, то можем рассчитать их дальнейшее движение, но, если мы бросим гость из 1000 стальных шариков, то движение каждого шарика рассчитать в точности нельзя. В данном случае «вступают в действие» законы статистической физики. Например, закон распределения Максвелла (рис.). Согласно этому распределению можно предсказать как будет двигаться большая часть тел, но, при этом, будет некоторое количество тел с отклонениями от нашего предсказания в большую или меньшую сторону.
Поведение большого количества тел (частиц) описывают также законы термодинамики, в которых температура является мерой энергии движения частиц, то есть, по большому счету, их скорости.
1 закон Термодинамики
Тепло, переданное частицам, расходуется на совершение частицами работы и увеличению их энергии (нагревание тела).
По большому счету – это закон сохранения энергии.
2 закон Термодинамики
Без совершения работытепло переходит только от более горячего тел к более холодному.
В принципе, этот закон подтверждает, что процессы в различных объектах ведут к нарастанию у них беспорядка, то есть их старения.
3 закон Термодинамики
Абсолютного порядка в объекте (то есть температуры абсолютного нуля, когда любое движение прекращается)достичь нельзя.
Однако, вместе с тем, в природе существуют процессы самоорганизации вещества, которые изучает наука «Синергетика».В этом случае случайности (или флуктуации), возникающие при внешних действиях на объекты, приводят к возникновению порядка из первоначального хаоса. Например, рост кристаллов, образование снежинок из водяного пара и. наконец, возникновение ячеистой структуры вселенной, первых звезд и т.д.
Лекция 3. Почему мы видим мир именно таким
Рассмотрим, сначала, понятия поля и взаимодействия.
Наш мир состоит из объектов, имеющих различные размеры. От вселенной, галактик и их скоплений, до атомов и элементарных частиц. Все объекты взаимодействуют между собой. И основной способ (вид) взаимодействия напрямую зависит от их размеров.
Поле – это то, что существует реально, и передает взаимодействие между объектами (телами).
Таблица 1. Виды взаимодействий тел
| Размеры объектов | Типы объектов | Взаимодействие | Поле |
| > 10 10 м | Галактики, звезды, планетные системы | Гравитационное | Гравитационное |
| 10 –10 м | Видимые человеку тела, предметы. Все силы | Электромагнитное | Электромагнитное |
| 10 –14 м | Атомное ядро | Сильное ядерное | Сильное |
| < 10 –14 м | Элементарные частицы | Слабое | Слабое |
Таблица 2. Способ восприятия человеком
фундаментальных взаимодействий
| Взаимодействие | Мера взаимодействия | Поле | Носитель поля | Способ восприятия |
| Гравитационное | Масса (кг) | Гравитационное | Гравитон | Человек видит, как взаимодействие объектов |
| Электромагнитное | Электрический заряд (Кл) | Электромагнитное | Фотон | |
| Сильное | Сильный (цветовой) заряд | Ядерное сильное | Глюон | Человек не видит, как взаимодействие объектов |
| Слабое | Слабый заряд | Слабое | Бозон |
Вывод: мы видим мир таким, именно потому, что имеет наши размеры. человек может видеть проявления гравитационного и электромагнитного взаимодействий. Мир сильного и слабого взаимодействия остается за бортом нашего восприятия. Конечно же, из экспериментов установлено существование атомов и элементарных частиц, но мы не воспринимаем органами чувств эти объекты.
Лекция 4. За границами здравого смысла
В нашем мире мы занимаем определенную «нишу» среди объектов мира. Мы живем в мире определенных значений скоростей, тел, определённых размеров. поэтому наш здравый смысл, наша житейская логика ориентируется на эту нишу. Когда же мы начинаем изучать объекты другой «ниши», зачастую, наш здравый смысл, и наши житейские представления перестают «работать».
Итак, заглянем в миры, находящиеся за границами здравого смысла.
Граница скоростей
Здравый смысл нам подсказывает, что все объекты нашего мира «погружены» в трехмерное пространство. При этом, время во всех частях нашего мира протекает одинаково, не зависимо от того, движется тело или нет.
Масса и размеры тела не зависят от выбора системы отсчета (не меняются). Скорости тел суммируются по законам сложения векторов.
Однако, опыты, проведенные в конце XIX века, показали, что скорость распространения света в вакууме постоянна и не зависит от выбора системы отсчета. Остается только объяснить, как одновременно правильны два утверждения:
Ø 4 м/с + 4 м/с = 8 м/с (для классической механики).
Ø 300 000 км/с + 300 000 км/с = 300 000 км/с (при больших скоростях).
Специальная теория относительности (СТО) основывается на двух принципах – постулатах:
I. Все законы природы одинаковы во всех уголках мира.
II. Основой мира является скорость света в вакууме (300 000 км/с). Эта скорость постоянна во всех системах отсчета. Все остальные величины – производная от этой скорости.