(4 يناير 1643، وولسثورب، بالقرب من جرانثام، لينكولنشاير، إنجلترا - 31 مارس 1727، لندن) - عالم رياضيات إنجليزي، وميكانيكي، وعالم فلك وفيزيائي، ومبدع الميكانيكا الكلاسيكية، وعضو (1672) ورئيس (منذ 1703) للجمعية الملكية. جمعية لندن.
أحد مؤسسي الفيزياء الحديثة، وصاغ القوانين الأساسية للميكانيكا وكان المبدع الفعلي لبرنامج فيزيائي موحد لوصف جميع الظواهر الفيزيائية على أساس الميكانيكا؛ اكتشف قانون الجاذبية الكونية، وأوضح حركة الكواكب حول الشمس والقمر حول الأرض، وكذلك المد والجزر في المحيطات، ووضع أسس ميكانيكا الاستمرارية والصوتيات والبصريات الفيزيائية.
طفولة
ولد إسحاق نيوتن في قرية صغيرة في عائلة مزارع صغير توفي قبل ثلاثة أشهر من ولادة ابنه. كان الطفل سابق لأوانه. هناك أسطورة مفادها أنه كان صغيرًا جدًا لدرجة أنه تم وضعه في قفاز من جلد الغنم ملقى على مقعد، وسقط منه ذات يوم وضرب رأسه بقوة على الأرض.
وعندما بلغ الطفل ثلاث سنوات، تزوجت والدته مرة أخرى وتركته في رعاية جدته. نشأ نيوتن مريضًا ومنعزلًا، وكان عرضة لأحلام اليقظة. كان ينجذب إلى الشعر والرسم، وبعيدًا عن أقرانه، صنع طائرات ورقية، واخترع طاحونة هوائية، وساعة مائية، وعربة بدواسات.
كانت بداية الحياة المدرسية صعبة على نيوتن. لقد درس بشكل سيئ، وكان صبيا ضعيفا، وفي أحد الأيام ضربه زملاؤه حتى فقد وعيه. كان تحمل مثل هذا الموقف المهين أمرًا لا يطاق بالنسبة لنيوتن الفخور، ولم يتبق سوى شيء واحد للقيام به: أن يبرز نجاحه الأكاديمي. ومن خلال العمل الجاد حصل على المركز الأول على فصله.
الاهتمام بالتكنولوجيا جعل نيوتن يفكر في الظواهر الطبيعية؛ كما درس الرياضيات بعمق. كتب جان بابتيست بيوت عن هذا لاحقًا: "وجده أحد أعمامه ذات يوم تحت سياج وفي يديه كتابًا، منغمسًا في تفكير عميق، فأخذ منه الكتاب ووجده مشغولًا بحل مشكلة رياضية. ومندهشًا من هذا التوجيه الجاد والنشط لمثل هذا الشاب، أقنع والدته بعدم مقاومة رغبات ابنها وإرساله لمواصلة دراسته. وبعد تحضيرات جدية، دخل نيوتن كامبريدج في عام 1660 بصفته Subsizzfr`a (الطلاب الفقراء الذين كانوا مجبرين على خدمة أعضاء الكلية، الأمر الذي لم يكن من الممكن إلا أن يثقل كاهل نيوتن).
بداية الإبداع. بصريات
وفي ست سنوات، أكمل نيوتن جميع الشهادات الجامعية وأعد جميع اكتشافاته العظيمة الأخرى. وفي عام 1665، حصل نيوتن على درجة الماجستير في الآداب.
في نفس العام، عندما كان وباء الطاعون مستعرا في إنجلترا، قرر الاستقرار مؤقتا في وولستورب. كان هناك أنه بدأ الانخراط بنشاط في مجال البصريات؛ أدى البحث عن طرق لإزالة الانحراف اللوني في تلسكوبات العدسات إلى قيام نيوتن بدراسة ما يسمى الآن بالتشتت، أي اعتماد معامل الانكسار على التردد. والعديد من التجارب التي أجراها (وهناك أكثر من ألف منها) أصبحت كلاسيكية وتتكرر اليوم في المدارس والمعاهد.
كانت الفكرة المهيمنة في جميع الأبحاث هي الرغبة في فهم الطبيعة الفيزيائية للضوء. في البداية، كان نيوتن يميل إلى الاعتقاد بأن الضوء عبارة عن موجات في الأثير المنتشر في كل مكان، لكنه تخلى لاحقًا عن هذه الفكرة، وقرر أن مقاومة الأثير يجب أن تبطئ حركة الأجرام السماوية بشكل ملحوظ. قادت هذه الحجج نيوتن إلى فكرة أن الضوء عبارة عن تيار من جسيمات خاصة، جسيمات، تنبعث من مصدر وتتحرك في خط مستقيم حتى تواجه عوائق. لم يشرح النموذج الجسيمي استقامة انتشار الضوء فحسب، بل شرح أيضًا قانون الانعكاس (الانعكاس المرن)، ومع ذلك، ليس بدون افتراض إضافي - قانون الانكسار. كان هذا الافتراض هو أن الجسيمات الخفيفة، التي تقترب من سطح الماء، على سبيل المثال، يجب أن تنجذب إليها وبالتالي تتسارع. ووفقا لهذه النظرية، يجب أن تكون سرعة الضوء في الماء أكبر منها في الهواء (وهو ما يتعارض مع البيانات التجريبية اللاحقة).
قوانين الميكانيكا
من الواضح أن تكوين الأفكار الجسيمية حول الضوء تأثر بحقيقة أنه في ذلك الوقت كان العمل الذي كان من المقرر أن يصبح النتيجة الرئيسية العظيمة لعمل نيوتن قد اكتمل بالفعل إلى حد كبير - إنشاء صورة مادية موحدة للعالم بناءً على القوانين من الميكانيكا التي صاغها.
استندت هذه الصورة إلى فكرة النقاط المادية - جزيئات المادة المتناهية الصغر جسديًا والقوانين التي تحكم حركتها. لقد كانت الصياغة الواضحة لهذه القوانين هي التي أعطت ميكانيكا نيوتن الاكتمال والاكتمال. كان أول هذه القوانين، في الواقع، تعريف الأنظمة المرجعية بالقصور الذاتي: ففي مثل هذه الأنظمة تتحرك النقاط المادية التي لا تتعرض لأي تأثيرات بشكل موحد ومستقيم. يلعب القانون الثاني للميكانيكا دورًا مركزيًا. وينص على أن التغير في الكمية والحركة (حاصل ضرب الكتلة والسرعة) لكل وحدة زمنية يساوي القوة المؤثرة على نقطة مادية. وكتلة كل نقطة من هذه النقاط ثابتة؛ وبشكل عام، كل هذه النقاط «لا تبلى»، كما قال نيوتن، كل واحدة منها أبدية، أي أنها لا يمكن أن تنشأ ولا تفنى. تتفاعل النقاط المادية، والمقياس الكمي للتأثير على كل منها هو القوة. إن مشكلة معرفة ماهية هذه القوى هي المشكلة الأساسية للميكانيكا.
وأخيرًا، القانون الثالث – قانون “المساواة في الفعل ورد الفعل” يوضح لماذا يظل الاندفاع الكلي لأي جسم لا يتعرض لمؤثرات خارجية دون تغيير، مهما تفاعلت مكوناته مع بعضها البعض.
قانون الجاذبية
وبعد أن طرح مشكلة دراسة القوى المختلفة، أعطى نيوتن نفسه أول مثال رائع لحلها، وصياغة قانون الجاذبية الشاملة: قوة الجذب بين الأجسام التي تكون أبعادها أقل بكثير من المسافة بينهما تتناسب طرديا مع كتلتها ، يتناسب عكسيا مع مربع المسافة بينهما ويوجه على طول خط الاتصال المباشر. سمح قانون الجذب العام لنيوتن بتقديم تفسير كمي لحركة الكواكب حول الشمس والقمر حول الأرض، وفهم طبيعة المد والجزر البحرية. وهذا لا يمكن إلا أن يترك انطباعًا كبيرًا في أذهان الباحثين. تم إنشاء برنامج الوصف الميكانيكي الموحد لجميع الظواهر الطبيعية - "الأرضية" و"السماوية" - في الفيزياء لسنوات عديدة. علاوة على ذلك، بالنسبة للعديد من الفيزيائيين على مدى قرنين من الزمان، فإن مسألة حدود تطبيق قوانين نيوتن تبدو غير مبررة.
في عام 1668، عاد نيوتن إلى كامبريدج وسرعان ما حصل على كرسي لوكاسيان للرياضيات. كان هذا الكرسي يشغله في السابق معلمه آي بارو، الذي تنازل عن الكرسي لتلميذه المفضل من أجل توفير المال له. بحلول ذلك الوقت، كان نيوتن بالفعل مؤلف كتاب ذات الحدين والمبدع (بالتزامن مع لايبنتز، ولكن بشكل مستقل عنه) لطريقة التدفقات - ما يسمى الآن بحساب التفاضل والتكامل. بشكل عام، كانت هذه الفترة الأكثر مثمرة في عمل نيوتن: ففي سبع سنوات، من 1660 إلى 1667، تشكلت أفكاره الرئيسية، بما في ذلك فكرة قانون الجاذبية الشاملة. لا يقتصر على البحث النظري وحده، ففي نفس السنوات صمم وبدأ في إنشاء تلسكوب عاكس (عاكس). أدى هذا العمل إلى اكتشاف ما سمي فيما بعد بالتداخل "خطوط متساوية السماكة". (نيوتن، الذي أدرك أن "إخماد الضوء بالضوء" يتجلى هنا، والذي لا يتناسب مع النموذج الجسيمي، حاول التغلب على الصعوبات التي نشأت هنا من خلال تقديم الافتراض بأن الجسيمات في الضوء تتحرك في موجات - "المد والجزر") . كان التلسكوب الثاني (المحسن) بمثابة سبب لتقديم نيوتن كعضو في الجمعية الملكية في لندن. وعندما رفض نيوتن العضوية بحجة عدم وجود الأموال اللازمة لدفع رسوم العضوية، اعتبر من الممكن، نظرا لمزاياه العلمية، استثناءه، وإعفائه من دفعها.
نظرًا لكونه شخصًا حذرًا جدًا (ناهيك عن الخجول) بطبيعته، فقد وجد نيوتن نفسه أحيانًا، رغمًا عنه، منجذبًا إلى مناقشات وصراعات مؤلمة. وهكذا، فإن نظريته عن الضوء والألوان، التي تم تحديدها في عام 1675، تسببت في مثل هذه الهجمات التي دفعت نيوتن إلى اتخاذ قرار بعدم نشر أي شيء عن البصريات أثناء حياته خطاف، خصمه الأكثر مرارة. كان على نيوتن أيضًا أن يشارك في الأحداث السياسية. من 1688 إلى 1694 كان عضوا في البرلمان. بحلول ذلك الوقت، في عام 1687، تم نشر عمله الرئيسي "المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية" - أساس ميكانيكا جميع الظواهر الفيزيائية، من حركة الأجرام السماوية إلى انتشار الصوت. لعدة قرون قادمة، حدد هذا البرنامج تطور الفيزياء، ولم يتم استنفاد أهميته حتى يومنا هذا.
مرض نيوتن
أدى الضغط العصبي والعقلي الهائل المستمر إلى إصابة نيوتن باضطراب عقلي في عام 1692. وكان الدافع المباشر لذلك هو الحريق الذي ضاعت فيه جميع المخطوطات التي أعدها. فقط بحلول عام 1694، وفقا للشهادة هيغنز"... لقد بدأ بالفعل في فهم كتابه "المبادئ"."
كان الشعور القمعي المستمر بانعدام الأمن المادي أحد أسباب مرض نيوتن بلا شك. لذلك، كان منصب مدير دار سك العملة، مع احتفاظه بأستاذته في كامبريدج، مهمًا بالنسبة له. بدأ العمل بحماسة وحقق نجاحًا ملحوظًا بسرعة، وتم تعيينه مديرًا في عام 1699. كان من المستحيل الجمع بين هذا والتدريس، وانتقل نيوتن إلى لندن. وفي نهاية عام 1703 انتخب رئيسا للجمعية الملكية. وبحلول ذلك الوقت، كان نيوتن قد وصل إلى قمة الشهرة. في عام 1705، تم ترقيته إلى لقب فارس، ولكن كان لديه شقة كبيرة وستة خدم وعائلة ثرية، بقي وحيدًا. لقد انتهى زمن الإبداع النشط، واقتصر نيوتن على إعداد طبعة «البصريات»، وإعادة طبع «المبادئ» وتفسير الكتاب المقدس (يملك تفسير صراع الفناء، ومقالة عن النبي دانيال) .
ودُفن نيوتن في كنيسة وستمنستر. وينتهي النقش الموجود على قبره بالكلمات التالية: "فليفرح البشر بأن مثل هذه الزينة للجنس البشري تعيش في وسطهم".
في مطلع القرنين التاسع عشر والعشرين. تم تحديد حدود تطبيق الميكانيكا الكلاسيكية (انظر قسم "حدود تطبيق الميكانيكا الكلاسيكية" في نهاية المقال). وتبين أنه يعطي نتائج دقيقة للغاية، ولكن فقط في تلك الحالات التي يتم فيها تطبيقه على الأجسام التي تكون سرعتها أقل بكثير من سرعة الضوء، والتي تتجاوز أحجامها بشكل كبير أحجام الذرات والجزيئات وعلى مسافات أو ظروف حيث يمكن اعتبار سرعة انتشار الجاذبية لا نهائية (تعميم الميكانيكا الكلاسيكية على الأجسام التي تتحرك بسرعة اعتباطية هو الميكانيكا النسبية، وعلى الأجسام التي تكون أبعادها قابلة للمقارنة مع الأبعاد الذرية - ميكانيكا الكم؛ يتم أخذ التأثيرات النسبية الكمومية بعين الاعتبار من خلال نظرية المجال الكمي) .
ومع ذلك، تحتفظ الميكانيكا الكلاسيكية بأهميتها لأنها:
- أسهل بكثير في الفهم والاستخدام من النظريات الأخرى.
- في نطاق واسع، يصف الواقع بشكل جيد.
يمكن استخدام الميكانيكا الكلاسيكية لوصف حركة فئة واسعة جدًا من الأجسام المادية: الأجسام العيانية اليومية (مثل القمة وكرة البيسبول)، والأجسام الفلكية (مثل الكواكب والنجوم)، والعديد من الأجسام المجهرية.
يوتيوب الموسوعي
1 / 5
✪ محاضرة 1. | 8.01 الفيزياء 1: الميكانيكا الكلاسيكية، خريف 1999
✪ ميكانيكا الكم 1 - فشل الفيزياء الكلاسيكية
✪ الفيزياء - قانون نيوتن الأول والثاني
✪ الميكانيكا - المفاهيم الأساسية للميكانيكا
✪ الميكانيكا. قوانين نيوتن. القوى
ترجمات
مفاهيم أساسية
تعمل الميكانيكا الكلاسيكية على عدة مفاهيم ونماذج أساسية. من بين هؤلاء:
- فضاء . يُعتقد أن حركة الأجسام تحدث في فضاء إقليدي، مطلق (مستقل عن الراصد)، متجانس (لا يمكن تمييز أي نقطتين في الفضاء) ومتناحي الخواص (لا يمكن تمييز أي اتجاهين في الفضاء).
- الزمن هو مفهوم أساسي مفترض في الميكانيكا الكلاسيكية. يُعتقد أن الزمن مطلق ومتجانس ومتناحي (معادلات الميكانيكا الكلاسيكية لا تعتمد على اتجاه تدفق الزمن).
- يتكون النظام المرجعي من جسم مرجعي (جسم معين، حقيقي أو وهمي، بالنسبة إليه تعتبر حركة النظام الميكانيكي)، وجهاز لقياس الوقت ونظام الإحداثيات.
- الكتلة هي مقياس لقصور الأجسام.
- النقطة المادية هي نموذج لجسم له كتلة، يتم إهمال أبعادها في المشكلة التي يتم حلها. يمكن للأجسام ذات الحجم غير الصفري أن تواجه حركات معقدة لأن تكوينها الداخلي يمكن أن يتغير (على سبيل المثال، يمكن للجسم أن يدور أو يتشوه). ومع ذلك، في حالات معينة، تكون النتائج التي تم الحصول عليها للنقاط المادية قابلة للتطبيق على هذه الأجسام، إذا اعتبرنا هذه الأجسام بمثابة مجمعات لعدد كبير من النقاط المادية المتفاعلة. عادة ما يتم وصف النقاط المادية في علم الحركة والديناميكيات بالكميات التالية:
- ناقل نصف القطر ص → (\displaystyle (\vec (r)))- متجه مرسوم من أصل الإحداثيات إلى تلك النقطة في الفضاء التي تعمل كموضع حالي لنقطة المادة
- السرعة هي متجه يميز التغير في موضع نقطة مادية مع مرور الوقت ويتم تعريفه على أنه مشتق ناقل نصف القطر بالنسبة للوقت: v → = د r → د t (\displaystyle (\vec (v))=(\frac (d(\vec (r))))(dt)))
- التسارع هو متجه يميز التغير في سرعة نقطة مادية مع مرور الوقت ويتم تعريفه على أنه مشتق السرعة بالنسبة للوقت: a → = d v → d t = d 2 r → d t 2 (\displaystyle (\vec (a))=(\frac (d(\vec (v)))(dt))=(\frac (d^(2 )(\vec (r)))(dt^(2))))
- الكتلة هي مقياس للقصور الذاتي لنقطة مادية. يفترض أن تكون ثابتة في الزمن ومستقلة عن أي سمات لحركة نقطة مادية وتفاعلها مع الأجسام الأخرى.
- الزخم (اسم آخر هو الزخم) هو كمية فيزيائية متجهة تساوي حاصل ضرب كتلة نقطة مادية في سرعتها: ع → = م ت → . (\displaystyle (\vec (p))=m(\vec (v)).)
- الطاقة الحركية هي طاقة حركة نقطة مادية، وتعرف بأنها نصف حاصل ضرب كتلة الجسم ومربع سرعته: T = م v 2 2 . (\displaystyle T=(\frac (mv^(2))(2)).)أو تي = ص 2 2 م. (\displaystyle T=(\frac (p^(2))(2m)).)
- القوة هي كمية فيزيائية متجهة، وهي مقياس لشدة تأثير الأجسام الأخرى على جسم معين، وكذلك المجالات الفيزيائية. إنها دالة لإحداثيات وسرعة نقطة مادية، تحدد مشتق زخمها بالنسبة للزمن.
- إذا كان عمل القوة لا يعتمد على نوع المسار الذي يتحرك فيه الجسم، ولكن يتم تحديده فقط من خلال مواقعه الأولية والنهائية، فإن هذه القوة تسمى الإمكانات. التفاعل الذي يحدث من خلال القوى المحتملة يمكن وصفه بالطاقة الكامنة. بحكم التعريف، الطاقة الكامنة هي وظيفة لإحداثيات الجسم U (ص →) (\displaystyle U((\vec (r))))بحيث تكون القوة المؤثرة على الجسم مساوية للانحدار من هذه الدالة، مأخوذة بالإشارة المعاكسة: F → = − ∇ U (ص →) . (\displaystyle (\vec (F))=-\nabla U((\vec (r))).)
القوانين الأساسية
مبدأ النسبية لجاليليو
المبدأ الرئيسي الذي تقوم عليه الميكانيكا الكلاسيكية هو مبدأ النسبية، الذي صاغه غاليليو على أساس الملاحظات التجريبية. ووفقا لهذا المبدأ، هناك عدد لا نهائي من الأنظمة المرجعية التي يكون فيها الجسم الحر في حالة سكون أو يتحرك بسرعة ثابتة في الحجم والاتجاه. تسمى هذه الأنظمة المرجعية بالقصور الذاتي وتتحرك بالنسبة لبعضها البعض بشكل موحد ومستقيم. في جميع الأنظمة المرجعية بالقصور الذاتي، تكون خصائص المكان والزمان هي نفسها، وجميع العمليات في الأنظمة الميكانيكية تخضع لنفس القوانين. ويمكن أيضًا صياغة هذا المبدأ على أنه غياب الأنظمة المرجعية المطلقة، أي الأنظمة المرجعية التي تتميز بأي شكل من الأشكال عن غيرها.
قوانين نيوتن
أساس الميكانيكا الكلاسيكية هو قوانين نيوتن الثلاثة (استخدم نيوتن في صياغة هذه القوانين مصطلح "الجسم"، رغم أنهم في الواقع يتحدثون عن نقاط مادية).
قانون نيوتن الثاني لا يكفي لوصف حركة الجسيم. بالإضافة إلى ذلك، مطلوب وصف للقوة F → (\displaystyle (\vec (F)))تم الحصول عليها من النظر في جوهر التفاعل الجسدي الذي يشارك فيه الجسم.
قانون الحفاظ على الطاقة
قانون الحفاظ على الطاقة هو نتيجة لقوانين نيوتن للأنظمة المحافظة المغلقة (أي الأنظمة التي تعمل فيها القوى المحافظة فقط). الأساس الأساسي لهذا القانون هو الملكية تجانس الوقت، ويتم التعبير عن العلاقة بين قانون الحفاظ على الطاقة وهذه الخاصية مرة أخرى من خلال نظرية نويثر.
تمديد إلى الهيئات الموسعة
تتضمن الميكانيكا الكلاسيكية أيضًا وصفًا للحركات المعقدة للأجسام الممتدة غير النقطية. إن توسيع قوانين الميكانيكا النيوتونية لتشمل مثل هذه الأشياء يرجع بشكل رئيسي إلى أويلر. تستخدم الصياغة الحديثة لقوانين أويلر أيضًا جهاز المتجهات ثلاثية الأبعاد.
التعبيرات المذكورة أعلاه عن الزخم والطاقة الحركية تكون صالحة فقط في حالة عدم وجود مساهمة كهرومغناطيسية كبيرة. في الكهرومغناطيسية، يتم انتهاك قانون نيوتن الثاني للسلك الحامل للتيار إذا لم يتم أخذ مساهمة المجال الكهرومغناطيسي في زخم النظام في الاعتبار؛ يتم التعبير عن هذه المساهمة من خلال متجه Poynting مقسومًا على ج 2 حيث جهي سرعة الضوء في الفضاء الحر.
قصة
العصور القديمة
نشأت الميكانيكا الكلاسيكية في العصور القديمة بشكل رئيسي بسبب المشاكل التي نشأت أثناء البناء. كان أول فرع من فروع الميكانيكا يتم تطويره هو علم الإحصاء، والذي تم وضع أسسه في أعمال أرخميدس في القرن الثالث قبل الميلاد. ه. لقد صاغ قاعدة الرافعة، وهي نظرية جمع القوى المتوازية، وقدم مفهوم مركز الثقل، ووضع أسس الهيدروستاتيكا (قوة أرخميدس).
العصور الوسطى
وقت جديد
القرن ال 17
انتهى إرساء أسس الميكانيكا الكلاسيكية بعمل إسحاق نيوتن، الذي صاغ قوانين الميكانيكا في صيغتها الأكثر عمومية واكتشف قانون الجاذبية العامة. وفي عام 1684، وضع قانون الاحتكاك اللزج في السوائل والغازات.
وفي القرن السابع عشر أيضًا، في عام 1660، تمت صياغة قانون التشوه المرن، والذي يحمل اسم مكتشفه روبرت هوك.
القرن الثامن عشر
القرن ال 19
الميكانيكا الكلاسيكية هي نظرية متسقة ذاتيا، أي أنه لا توجد في إطارها بيانات تتعارض مع بعضها البعض. بشكل عام، فهي متوافقة مع النظريات “الكلاسيكية” الأخرى (مثل الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية والديناميكا الحرارية الكلاسيكية)، ولكن في نهاية القرن التاسع عشر ظهرت بعض التناقضات بين هذه النظريات؛ كان التغلب على هذه التناقضات بمثابة علامة على ظهور الفيزياء الحديثة. بخاصة:
- معادلات الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية غير ثابتة فيما يتعلق بالتحولات الجليلية: بما أن هذه المعادلات تشمل (كثابت فيزيائي، ثابت لجميع المراقبين) سرعة الضوء، فإن الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية والميكانيكا الكلاسيكية يتبين أنهما متوافقان فقط في واحدة مختارة النظام المرجعي - المرتبط بالأثير. لكن الاختبارات التجريبية لم تكشف عن وجود الأثير، مما أدى إلى إنشاء النظرية النسبية الخاصة (التي تم من خلالها تعديل معادلات الميكانيكا).
- بعض تصريحات الديناميكا الحرارية الكلاسيكية تتعارض أيضًا مع الميكانيكا الكلاسيكية: فتطبيقها مع قوانين الميكانيكا الكلاسيكية يؤدي إلى مفارقة جيبس (التي بموجبها من المستحيل تحديد قيمة الإنتروبيا بدقة) وإلى كارثة الأشعة فوق البنفسجية (الأخيرة تعني الذي - التي
"فكر في الفوائد التي تجلبها لنا الأمثلة الجيدة، وستجد أن ذكرى العظماء لا تقل فائدة عن حضورهم."
الميكانيكا هي واحدة من أكثر عتيقالخيال العلمي. نشأت وتطورت تحت التأثير طلبات الممارسة العامةوأيضا بفضل النشاط المجرد للتفكير البشري. حتى في عصور ما قبل التاريخ، أنشأ الناس المباني وراقبوا حركة الأجسام المختلفة. كثير قوانين الحركة الميكانيكية وتوازن الأجسام الماديةتعلمها الإنسان من خلال التكرار المتكرر، بحتة تجريبيا. هذا تجربة اجتماعية وتاريخية،تنتقل من جيل إلى جيل، وكان واحدا المادة المصدر التي تم تطوير تحليل الميكانيكا فيها كعلم. ظهور وتطور الميكانيكاكان مرتبطا ارتباطا وثيقا إنتاج، مع الاحتياجاتمجتمع انساني. "في مرحلة معينة من تطور الزراعة"، يكتب إنجلز، وفي بعض البلدان (رفع المياه لأغراض الري في مصر)، وخاصة مع ظهور المدن والمباني الكبيرة وتطور الحرف، علم الميكانيكا. وسرعان ما يصبح ذلك ضروريًا أيضًا للشحن والشؤون العسكرية.
أولاًتنتمي المخطوطات والتقارير العلمية في مجال الميكانيكا التي بقيت حتى يومنا هذا العلماء القدماء في مصر واليونان. إن أقدم البرديات والكتب التي تم فيها الحفاظ على دراسات بعض أبسط مشاكل الميكانيكا، تتعلق بشكل أساسي بمسائل مختلفة علم الإحصاء، أي. عقيدة التوازن. بادئ ذي بدء، نحتاج هنا إلى تسمية أعمال الفيلسوف المتميز في اليونان القديمة (384-322 قبل الميلاد)، الذي أدخل الاسم في المصطلحات العلمية علم الميكانيكالمساحة واسعة من المعرفة الإنسانية تدرس فيها أبسط حركات الأجسام المادية التي يتم ملاحظتها في الطبيعة والتي يخلقها الإنسان أثناء أنشطته.
أرسطوولد في مستعمرة ستاجيرا اليونانية في تراقيا. كان والده طبيباً للملك المقدوني. في عام 367، استقر أرسطو في أثينا، حيث تلقى تعليمًا فلسفيًا في أكاديمية الفيلسوف المثالي الشهير في اليونان. أفلاطون. وفي عام 343 تولى أرسطو السلطة معلم الإسكندر الأكبر(قال الإسكندر الأكبر: "أنا أكرم أرسطو على قدم المساواة مع والدي، لأنه إذا كنت مدينًا بحياتي لأبي، فأنا مدين لأرسطو بكل ما يعطيها قيمة.")، فيما بعد قائد مشهور في العالم القديم. وتسمى المدرسة الفلسفية الخاصة بها المتجولون، أسسها أرسطو عام 335 في أثينا. بعض مواقف أرسطو الفلسفية لم تفقد أهميتها حتى يومنا هذا. كتب ف. إنجلز؛ "لقد ولد جميع فلاسفة اليونان القدماء جدليين عفويين، وكان أرسطو، الزعيم الأكثر عالمية بينهم، قد اكتشف بالفعل جميع الأشكال الأساسية للتفكير الجدلي." ولكن في مجال الميكانيكا، لم تنعكس هذه القوانين العالمية الواسعة للتفكير البشري بشكل مثمر في أعمال أرسطو.
يمتلك أرخميدس عددًا كبيرًا الاختراعات التقنية، بما في ذلك أبسط آلة رفع المياه (برغي أرخميدس)،والذي وجد تطبيقه في مصر لتجفيف الأراضي الثقافية المغمورة بالمياه. أظهر نفسه وكيف مهندس عسكريأثناء الدفاع عن مسقط رأسه في سيراكيوز (صقلية). لقد أدرك أرخميدس القوة والأهمية الكبيرة للبحث العلمي الدقيق والمنهجي للإنسانية، ويُنسب إليه الفضل في الكلمات الفخرية: " أعطني مكانًا لأقف عليه وسأحرك الأرض."
مات أرخميدس بسيف جندي روماني أثناء المذبحة التي نفذها الرومان أثناء الاستيلاء على سيراكيوز. تقول الأسطورة أن أرخميدس، المنهمك في فحص الأشكال الهندسية، قال لجندي اقترب منه: “لا تلمس رسوماتي”. ولما رأى الجندي في هذه الكلمات إهانة لقوة المنتصرين، قطع رأسه، ولطخت دماء أرخميدس عمله العلمي.
عالم الفلك القديم الشهير بطليموس(القرن الثاني الميلادي - هناك معلومات تفيد بأن بطليموس (كلوديوس بطليموس) عاش وعمل في الإسكندرية من عام 127 إلى 141 أو 151. وبحسب الأساطير العربية، توفي عن عمر يناهز 78 عامًا.) في عمله " البناء الرياضي الكبير لعلم الفلك في 13 كتابا"طور نظام مركزية الأرض للعالم، حيث تم شرح الحركات المرئية للسماء والكواكب على افتراض أن الأرض ثابتة وتقع في مركز الكون. يقوم الغلاف الجوي بأكمله بدورة كاملة حول الأرض خلال 24 ساعة، ولا تشارك النجوم إلا في الحركة اليومية، مع الحفاظ على موقعها النسبي دون تغيير؛ بالإضافة إلى ذلك، تتحرك الكواكب بالنسبة إلى الكرة السماوية، وتغير مواقعها بالنسبة للنجوم. لقد وضع بطليموس قوانين الحركات الظاهرة للكواكب إلى حد أنه أصبح من الممكن حساب مواقعها مسبقًا بالنسبة لمجال النجوم الثابتة.
إلا أن نظرية بطليموس حول بنية الكون كانت خاطئة؛ فقد أدى ذلك إلى أنماط معقدة ومصطنعة بشكل غير عادي لحركة الكواكب، وفي بعض الحالات لم يتمكن من تفسير حركاتها الظاهرة بشكل كامل بالنسبة للنجوم. تم الحصول على تناقضات كبيرة بشكل خاص بين الحسابات والملاحظات عند التنبؤ بالكسوف الشمسي والقمري الذي حدث قبل سنوات عديدة.
لم يلتزم بطليموس بشكل صارم بمنهجية أرسطو وأجرى تجارب منهجية على انكسار الضوء. الملاحظات الفسيولوجية والبصريةلم يفقد بطليموس اهتمامه حتى يومنا هذا. زوايا انكسار الضوء التي وجدها عند انتقاله من الهواء إلى الماء، ومن الهواء إلى الزجاج، ومن الماء إلى الزجاج كانت دقيق جدالوقته. بطليموس مجتمعة بشكل ملحوظ في نفسه عالم رياضيات صارم ومجرب متحمس.
خلال العصور الوسطى، تطورت جميع العلوم، وكذلك الميكانيكا، بشكل كبير أبطئ. علاوة على ذلك، خلال هذه السنوات، تم تدمير وتدمير الآثار الأكثر قيمة للعلوم والتكنولوجيا والفنون القديمة. لقد محا المتعصبون الدينيون كل مكتسبات العلم والثقافة من على وجه الأرض. التزم معظم العلماء في هذه الفترة بشكل أعمى بطريقة أرسطو المدرسية في مجال الميكانيكا، معتبرين أن جميع الأحكام الواردة في أعمال هذا العالم صحيحة دون قيد أو شرط. تم تقديس النظام العالمي لمركزية الأرض لبطليموس. واعتبرت المعارضة لنظام العالم هذا والمبادئ الأساسية لفلسفة أرسطو انتهاكا لأسس الكتاب المقدس، وأعلن الباحثون الذين قرروا ذلك الزنادقة. كتب لينين: "لقد قتلت بوبوفشتشينا الأحياء في أرسطو وأخلدت الموتى". ملأت المدرسة الميتة التي لا معنى لها صفحات العديد من الأطروحات. وطرحت مشاكل سخيفة، واضطهدت المعرفة الدقيقة وذبلت. تم تخصيص عدد كبير من الأعمال المتعلقة بالميكانيكا في العصور الوسطى لإيجاد " المحمول الأبدي"، أي. آلة الحركة الدائبة, تعمل دون تلقي الطاقة من الخارج. لم تساهم هذه الأعمال، في معظمها، إلا قليلاً في تطوير الميكانيكا (لقد عبر محمد عن أيديولوجية العصور الوسطى بشكل جيد، قائلاً: "إذا كانت العلوم تعلم ما هو مكتوب في القرآن، فهي غير ضرورية؛ وإذا كانت تعلم شيئًا آخر" فإنهم كافرون ومجرمون»). يقول ف. إنجلز في كتابه "ديالكتيك الطبيعة": "إن العصور الوسطى المسيحية لم تترك شيئًا للعلم".
بدأ التطوير المكثف للميكانيكا في عصر النهضةمنذ بداية القرن الخامس عشر في إيطاليا ثم في بلدان أخرى. خلال هذه الحقبة، تم تحقيق تقدم كبير بشكل خاص في تطوير الميكانيكا بفضل العمل (1452-1519)، (1473-1543) والجليل (1564-1642).
فنان وعالم رياضيات وميكانيكي ومهندس إيطالي مشهور، ليوناردو دافنشيانخرط في البحث عن نظرية الآليات (بنى مخرطة بيضاوية)، ودرس الاحتكاك في الآلات، ودرس حركة الماء في الأنابيب وحركة الأجسام على مستوى مائل. لقد كان أول من أدرك الأهمية القصوى للمفهوم الجديد للميكانيكا - عزم القوة بالنسبة إلى نقطة ما. وبدراسة توازن القوى المؤثرة على الكتلة، أثبت أن دور ذراع القوة يلعبه طول العمودي الذي ينخفض من النقطة الثابتة للكتلة إلى اتجاه الحبل الذي يحمل الحمولة. لا يكون توازن الكتلة ممكنًا إلا إذا كانت منتجات القوى وأطوال الخطوط المتعامدة المقابلة متساوية؛ بمعنى آخر، لا يمكن تحقيق توازن الكتلة إلا بشرط أن يكون مجموع العزوم الثابتة للقوى بالنسبة إلى نقطة وزن الكتلة يساوي الصفر.
لقد قام عالم بولندي بثورة ثورية في وجهات النظر حول بنية الكون، حيث كتب مجازياً على نصبه التذكاري في وارسو: "أوقف الشمس وحركت الأرض". جديد، نظام مركزية الشمس في العالموقد فسر حركة الكواكب على أساس أن الشمس مركز ثابت تتحرك حوله جميع الكواكب في دوائر. وإليكم الكلمات الأصلية لكوبرنيكوس المأخوذة من عمله الخالد: “إن ما يبدو لنا كحركة الشمس لا يأتي من حركتها، بل من حركة الأرض ومجالها الذي ندور به حول الشمس”. ، مثل أي كوكب آخر. إذن فالأرض لها أكثر من حركة. إن الحركات الرجعية البسيطة الظاهرة للكواكب لا تحدث بسبب حركتها، بل بسبب حركة الأرض. وبالتالي، فإن حركة الأرض وحدها كافية لتفسير الكثير من التفاوتات المرئية في السماء.
في عمل كوبرنيكوس، تم الكشف عن السمة الرئيسية لحركة الكواكب وتم تقديم الحسابات المتعلقة بتنبؤات الكسوف الشمسي والقمري. لقد اكتسبت تفسيرات الحركات الظاهرة المتكررة لعطارد والزهرة والمريخ والمشتري وزحل بالنسبة إلى مجال النجوم الثابتة الوضوح والتميز والبساطة. لقد فهم كوبرنيكوس بوضوح حركيات الحركة النسبية للأجسام في الفضاء. يكتب: “كل تغيير محسوس في الموضع يحدث نتيجة لحركة الجسم المرصود أو الراصد، أو نتيجة لحركة كليهما، إذا كانا بالطبع مختلفين عن بعضهما البعض؛ لأنه عندما يتحرك الجسم المرصود والراصد بنفس الطريقة وفي نفس الاتجاه، لا تلاحظ أي حركة بين الجسم المرصود والراصد.
علمية حقاأتاحت نظرية كوبرنيكوس الحصول على عدد من النتائج العملية المهمة: زيادة دقة الجداول الفلكية، وإصلاح التقويم (إدخال أسلوب جديد) وتحديد طول العام بشكل أكثر صرامة.
أعمال العالم الإيطالي اللامع الجليلكانت أساسية للتنمية مكبرات الصوت.
الديناميات كعلم أسسها جاليليو اكتشف العديد من الخصائص المهمة جدًا للحركات المتسارعة والمتباطئة بشكل موحد.وقد وضع جاليليو أسس هذا العلم الجديد في كتاب بعنوان "خطابات وبرهان رياضي في فرعين جديدين من العلوم يتعلقان بالميكانيكا والحركة الموضعية". في الفصل الثالث، عن الديناميكيات، كتب جاليليو: «إننا نخلق علمًا جديدًا، موضوعه قديم للغاية. لا يوجد شيء في الطبيعة أقدم من الحركة، ولكن لم يكتب عنها الفلاسفة سوى القليل جدًا من الأهمية. لذلك، قمت بدراسة ميزاتها بشكل تجريبي مرارًا وتكرارًا، والتي تستحقها تمامًا، ولكنها حتى الآن إما غير معروفة أو غير مثبتة. على سبيل المثال، يقولون إن الحركة الطبيعية للجسم الساقط هي حركة متسارعة. ومع ذلك، لم تتم الإشارة بعد إلى أي مدى يزيد التسارع؛ وعلى حد علمي، لم يثبت أحد حتى الآن أن الفراغات التي يقطعها الجسم الساقط في فترات زمنية متساوية ترتبط ببعضها البعض كأعداد فردية متتالية. كما لوحظ أن الأجسام المقذوفة أو المقذوفات تصف خطاً منحنياً معيناً، لكن لم يشر أحد إلى أن هذا الخط عبارة عن قطع مكافئ”.
جاليليو جاليلي (1564–1642)
قبل غاليليو، كانت القوى المؤثرة على الأجسام عادة ما تعتبر في حالة توازن وكان يتم قياس عمل القوى فقط بالطرق الساكنة (الرافعة، المقاييس). وأشار جاليليو إلى أن القوة هي السبب في تغيرات السرعة، وبالتالي تثبيتها طريقة ديناميكيةمقارنة القوى. إن أبحاث جاليليو في مجال الميكانيكا مهمة ليس فقط للنتائج التي تمكن من الحصول عليها، ولكن أيضًا لتقديمه المستمر للميكانيكا تجريبيطريقة بحث الحركة.
على سبيل المثال، تمت دراسة قانون التزامن الزمني لاهتزازات البندول عند زوايا انحراف صغيرة وقانون حركة نقطة على طول مستوى مائل بواسطة غاليليو من خلال تجارب تم تنظيمها بعناية.
بفضل عمل جاليليو، أصبح تطوير الميكانيكا مرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بالمتطلبات تكنولوجيا،و تجربة علميةتم تقديمه بشكل منهجي على أنه مثمر طريقة البحثظواهر الحركة الميكانيكية. يقول جاليليو مباشرة في محادثاته أن ملاحظات عمل الأساتذة "الأوائل" في ترسانة البندقية والمحادثات معهم ساعدته على فهم "أسباب الظواهر التي لم تكن مذهلة فحسب، بل بدت أيضًا لا تصدق تمامًا في البداية". تم توضيح العديد من أحكام ميكانيكا أرسطو بواسطة جاليليو (مثل قانون إضافة الحركات) أو تم دحضها بذكاء شديد من خلال التفكير المنطقي البحت (كان الدحض عن طريق إجراء التجارب يعتبر غير كافٍ في ذلك الوقت). ونقدم هنا برهان جاليليو لوصف الأسلوب، دحضموقف أرسطو من أن الأجسام الثقيلة على سطح الأرض تسقط بشكل أسرع، والخفيفة - أبطأ. يتم تقديم المنطق في شكل محادثة بين أحد أتباع غاليليو (سالفياتي) وأرسطو (سيمبليسيو):
« سالفياتي: ... بدون مزيد من التجارب، ومن خلال تفكير موجز ولكن مقنع، يمكننا أن نبين بوضوح عدم صحة العبارة التي تقول إن الأجسام الأثقل تتحرك بشكل أسرع من الأجسام الأخف، أي الأجسام التي لها نفس المادة، أي تلك التي يتحدث عنها أرسطو. في الواقع، أخبرني يا سيد سيمبليسيو، هل تدرك أن كل جسم ساقط له سرعة معينة متأصلة فيه بطبيعته، والتي لا يمكن زيادتها أو تقليلها إلا عن طريق إدخال قوة أو عائق جديد؟
البساطة:ولا شك عندي أن الجسم نفسه في نفس البيئة له سرعة ثابتة تحددها الطبيعة، لا تزيد إلا بفعل قوة جديدة، ولا تقل إلا بفعل عائق يبطئ حركته.
سالفياتي: وهكذا إذا كان لدينا جسمان ساقطان تختلف سرعتهما الطبيعية، وقمنا بربط الجسم المتحرك بشكل أسرع مع الجسم الذي يتحرك بشكل أبطأ، فمن الواضح أن حركة الجسم الساقط بشكل أسرع سوف تتأخر بعض الشيء، والجسم الذي يتحرك بشكل أبطأ سيتم تسريع حركة الآخر إلى حد ما. هل لديك أي اعتراض على هذا الوضع؟
البساطة:وأعتقد أن هذا صحيح تماما.
سالفياتي: لكن إذا كان الأمر كذلك، وإذا كان صحيحا في الوقت نفسه أن الحجر الكبير يتحرك بسرعة ثمانية أذرع مثلا، بينما الحجر الآخر الأصغر يتحرك بسرعة أربع أذرع، فربطهما ببعضهما البعض. يجب أن نحصل على سرعة أقل من ثمانية أكواع؛ إلا أن حجرين متصلين معًا يشكلان جسمًا أكبر من الجسم الأصلي، الذي تبلغ سرعته ثمانية أذرع؛ ولذلك يتبين أن الجسم الأثقل يتحرك بسرعة أقل من الجسم الأخف، وهذا مخالف لافتراضك. ترى الآن كيف أنه من الافتراض بأن الأجسام الأثقل تتحرك بسرعة أكبر من الأجسام الأخف، يمكنني أن أستنتج أن الأجسام الأثقل تتحرك بسرعة أقل.
وقد لاحظ العديد من العلماء ظاهرة سقوط الجسم المتسارع بشكل منتظم على الأرض قبل غاليليو، لكن لم يتمكن أي منهم من اكتشاف الأسباب الحقيقية والقوانين الصحيحة التي تفسر هذه الظواهر اليومية. يلاحظ لاغرانج في هذا الصدد أن "الأمر يتطلب عبقرية غير عادية لاكتشاف قوانين الطبيعة في مثل هذه الظواهر التي كانت دائمًا أمام أعيننا، لكن تفسيرها ظل دائمًا بعيدًا عن أبحاث الفلاسفة".
لذا، كان جاليليو مؤسس الديناميكيات الحديثة. لقد فهم جاليليو بوضوح قوانين القصور الذاتي والعمل المستقل للقوى في شكلها الحديث.
كان جاليليو عالمًا فلكيًا متميزًا في مجال المراقبة ومؤيدًا متحمسًا للنظرة العالمية لمركزية الشمس. بعد أن قام بتحسين التلسكوب بشكل جذري، اكتشف جاليليو مراحل كوكب الزهرة، وأقمار كوكب المشتري، والبقع على الشمس. لقد شن صراعًا ماديًا مستمرًا ضد مدرسية أرسطو، ونظام بطليموس المتهالك، وشرائع الكنيسة الكاثوليكية المناهضة للعلم. غاليليو هو أحد رجال العلم العظماء، "الذي عرف كيف يدمر القديم ويخلق الجديد، رغم كل العقبات، ورغم كل شيء".
استمر عمل غاليليو وتطويره (1629-1695)، الذي تطور نظرية تذبذبات البندول الفيزيائيوتثبيتها قوانين عمل قوى الطرد المركزي.قام هيغنز بتوسيع نظرية الحركات المتسارعة والمتباطئة لنقطة واحدة (الحركة الانتقالية للجسم) لتشمل حالة النظام الميكانيكي للنقاط. وكانت هذه خطوة مهمة إلى الأمام، لأنها جعلت من الممكن دراسة الحركات الدورانية للجسم الصلب. قدم هيغنز مفهوم الميكانيكا لحظة القصور الذاتي للجسم بالنسبة للمحوروحدد ما يسمى " مركز التأرجح"البندول الجسدي. عند تحديد مركز تأرجح البندول الفيزيائي، انطلق هيغنز من المبدأ القائل بأن “نظام الأجسام الثقيلة التي تتحرك تحت تأثير الجاذبية لا يمكن أن يتحرك بحيث يرتفع مركز الثقل المشترك للأجسام فوق موضعه الأولي”. أثبت Huygens أيضًا نفسه كمخترع. لقد ابتكر تصميم ساعات البندول، واخترع منظم الموازن لساعات الجيب، وقام ببناء أفضل الأنابيب الفلكية في ذلك الوقت وكان أول من رأى بوضوح حلقة كوكب زحل.
لوصف سرعات ليست صغيرة مقارنة بسرعة الضوء، لا بد من النسبية الخاصة. في الحالة التي تصبح فيها الأجسام ضخمة للغاية، تصبح النسبية العامة قابلة للتطبيق. ومع ذلك، فإن عددًا من المصادر الحديثة تدمج الميكانيكا النسبية في الفيزياء الكلاسيكية، والتي يعتقدون أنها تمثل الميكانيكا الكلاسيكية في شكلها الأكثر تطورًا ودقة.
وصف النظرية
أدناه نقدم المفاهيم الأساسية للميكانيكا الكلاسيكية. من أجل التبسيط، غالبًا ما نقوم بنمذجة الكائنات الحقيقية على شكل جسيمات نقطية (كائنات ذات حجم صغير). تتميز حركة الجسيم النقطي بعدد صغير من المعلمات: موقعه، وكتلته، والقوى المطبقة عليه. وتتم مناقشة كل من هذه المعلمات بدورها.
في الواقع، إن نوع الأشياء التي يمكن أن تصفها الميكانيكا الكلاسيكية دائمًا ما يكون حجمها غير الصفر. (الفيزياء جداًيتم وصف الجسيمات الصغيرة، مثل الإلكترون، بشكل أكثر دقة بواسطة ميكانيكا الكم.) الأجسام ذات الحجم غير الصفري لها سلوك أكثر تعقيدًا من الجسيمات النقطية الافتراضية، وذلك بسبب درجات الحرية الإضافية؛ على سبيل المثال، يمكن لكرة البيسبول أن تدور أثناء تحركها . ومع ذلك، يمكن استخدام نتائج الجسيمات النقطية لدراسة مثل هذه الأجسام من خلال معاملتها كأجسام مركبة مصنوعة من عدد كبير من الجسيمات النقطية التي تعمل معًا. يتصرف مركز كتلة الجسم المركب كجسيم نقطي.
الموقف ومشتقاته
| موضع | م |
| الموضع الزاوي/الزاوية | بلا أبعاد (راديان) |
| سرعة | م ث -1 |
| السرعة الزاوية | ق -1 |
| التسريع | م ث -2 |
| التسارع الزاوي | ق -2 |
| هَزَّة | م ث -3 |
| "خطف الزاوية" | ق-3 |
| محددة في مجال الطاقة | م 2 ث -2 |
| معدل الجرعة الممتصة | م 2 ث -3 |
| لحظة من الجمود | كجم م 2 |
| نبض | كجم م ث -1 |
| الزخم الزاوي | كجم م 2 ث -1 |
| قوة | كجم م ث -2 |
| عزم الدوران | كجم م 2 ث -2 |
| طاقة | كجم م 2 ث -2 |
| قوة | كجم م 2 ث -3 |
| الضغط وكثافة الطاقة | كجم م -1 ث -2 |
| التوتر السطحي | كجم ق-2 |
| خاصية صلابة الربيع | كجم ق-2 |
| الإشعاع وتدفق الطاقة | كجم ق-3 |
| اللزوجة الحركية | م 2 ث -1 |
| اللزوجة الديناميكية | كجم م -1 ث -1 |
| الكثافة (كثافة الكتلة) | كجم م -3 |
| الكثافة (كثافة الكتلة) | كجم م -2 ث -2 |
| كثافة | م -3 |
| فعل | كجم م 2 ث -1 |
موضعحول جسيم نقطي يتم تعريفه فيما يتعلق بنظام إحداثي متمركز في نقطة مرجعية ثابتة عشوائية في الفضاء تسمى الأصل خاتمة. يمكن لنظام الإحداثيات البسيط أن يصف موضع الجسيم رمع ناقلات السهم المكتوب مع النقش ز، والذي يشير من الأصل ياالى حد، الى درجة ص. بشكل عام، يجب ألا تكون نقطة الجسيم ثابتة بالنسبة إليها يا. في الحالات التي رالتحركات نسبة إلى يا , ريتم تعريفها على أنها وظيفة ت، وقت. في النسبية ما قبل أينشتاين (المعروفة باسم النسبية الجليلية)، يعتبر الوقت مطلقًا، أي أن الفاصل الزمني الذي يلاحظ المنقضي بين أي زوج من الأحداث هو نفسه بالنسبة لجميع المراقبين. بالإضافة إلى الاعتماد على الزمن المطلق، تفترض الميكانيكا الكلاسيكية الهندسة الإقليدية لبنية الفضاء.
السرعة والسرعة
رياضياً، إذا كانت سرعة الجسم الأول في المناقشة السابقة يُشار إليها بالمتجه ش = شد وسرعة الجسم الثاني على طول المتجه عن = عنه ، أين فيهي سرعة الجسم الأول، الخامسهي سرعة الجسم الثاني، و دو ههي متجهات الوحدة في اتجاهات حركة كل جسم على التوالي، ثم سرعة الجسم الأول كما يظهرها الجسم الثاني
U " = U - v , (\displaystyle \mathbf (u)=\mathbf (u)-\mathbf (v)\,.)وبالمثل، يرى الجسم الأول سرعة الجسم الثاني
v " = v - U , (\displaystyle \mathbf (v)=\mathbf (v)-\mathbf (u)\,.)عندما يتحرك كلا الجسمين في نفس الاتجاه، يمكن تبسيط هذه المعادلة
U " = (U - v) d , (\displaystyle \mathbf (u) "=(u)\mathbf (d)\,.)أو، بتجاهل الاتجاه، يمكن إعطاء الفرق فقط من حيث السرعة:
U" = U - v, (\displaystyle u"=uv\,.)التسريع
إطار القصور الذاتي هو إطار مرجعي يتفاعل خلاله الجسم دون أي قوى (حالة مثالية) ويظهر إما في حالة سكون أو يتحرك بشكل موحد في خط مستقيم. هذا هو التعريف الأساسي للإطار المرجعي بالقصور الذاتي. وهي تتميز باشتراط أن جميع القوى التي تدخل مراقب القوانين الفيزيائية تنشأ من مصادر محددة، ناجمة عن مجالات مثل المجال الكهروستاتيكي (الناجم عن الشحنة الكهربائية الساكنة)، والمجال الكهرومغناطيسي (الناجم عن حركة الشحنات)، ومجال الجاذبية (الناجم عن حركة الشحنات)، ومجال الجاذبية (الناجم عن حركة الشحنات). الناجمة عن الكتلة)، وما إلى ذلك.
المفهوم الرئيسي للقصور الذاتي هو طريقة تحديدها. لأغراض عملية، تعتبر الإطارات المرجعية التي لا تعمل على تسريع النجوم البعيدة نسبيًا (النقاط البعيدة جدًا) بمثابة تقديرات تقريبية جيدة للقصور الذاتي. إطارات تسارع غير قصورية بالنسبة إلى إطار قصوري موجود. وهي تشكل الأساس للنظرية النسبية لأينشتاين. بسبب الحركة النسبية، تبدو الجسيمات في حالة غير قصورية وكأنها تتحرك بطرق لم تفسرها القوى القادمة من المجالات الموجودة في الإطار المرجعي. وبذلك يتبين أن هناك قوى أخرى لا تدخل في معادلة الحركة إلا نتيجة التسارع النسبي. وتسمى هذه القوى بالقوى الوهمية، أو قوى القصور الذاتي، أو القوى الزائفة.
التحولات لها النتائج التالية:
- الخامس "= الخامس - ش(سرعة الخامس"الجزيئات من وجهة نظر س"أبطأ شمن سرعته الخامسمن وجهة نظر س)
- "= (تسارع الجسيمات هو نفسه في أي إطار مرجعي بالقصور الذاتي)
- F "= F(القوة المؤثرة على الجسيم هي نفسها في أي إطار مرجعي بالقصور الذاتي)
- سرعة الضوء ليست قيمة ثابتة في الميكانيكا الكلاسيكية، والموضع غير الخاص لسرعة معينة للضوء في الميكانيكا النسبية له نظير في الميكانيكا الكلاسيكية.
بالنسبة لبعض المهام، من المناسب استخدام الإحداثيات الدوارة (الإطارات المرجعية). وبالتالي، يمكن للمرء إما تخزين الشاشة في إطار قصوري مناسب، أو إدخال قوى طرد مركزي وهمية إضافية وقوى كوريوليس.
قوة؛ قانون نيوتن الثاني
W = ∫ C F (r) ⋅ d r, (\displaystyle W=\Int _(C),\mathbf (F) (\mathbf (r))\CDOT \mathrm (d)\mathbf (r)\ ,.)إذا تم تنفيذ الشغل عن طريق تحريك جسيم من ز 1 ل ز 2 ليست هي نفسها بغض النظر عن المسار الذي يتم اتخاذه، وتسمى القوة المحافظة. الجاذبية هي قوة محافظة، مثل القوة الناتجة عن الزنبرك المثالي، كما هو محدد في قانون هوك. القوة الناتجة عن الاحتكاك ليست محافظة.
Σ E = E K + E p, (\displaystyle \sum E=E_(\mathrm (k))+E_(\mathrm (p))\,)ثابت مع مرور الوقت. غالبًا ما تكون مفيدة لأن العديد من القوى الشائعة تكون محافظة.
بالإضافة إلى قوانين نيوتن
تصف الميكانيكا الكلاسيكية أيضًا حركات أكثر تعقيدًا للأجسام الممتدة، وليس حركات نقطية. توفر قوانين أويلر امتدادًا لقوانين نيوتن في هذا المجال. تعتمد مفاهيم الزخم الزاوي على نفس حساب التفاضل والتكامل المستخدم لوصف الحركة أحادية البعد. توسع المعادلة الصاروخية مفهوم معدل تغير زخم جسم ما ليشمل تأثيرات "فقدان الجسم للكتلة".
هناك صيغتان بديلتان مهمتان للميكانيكا الكلاسيكية: ميكانيكا لاغرانج وميكانيكا هاميلتون. تميل هذه الاستعدادات وغيرها من الاستعدادات الحديثة إلى تجاوز مفهوم "القوة"، بدلاً من الإشارة إلى الكميات الفيزيائية الأخرى مثل الطاقة والسرعة والزخم لوصف الأنظمة الميكانيكية في الإحداثيات المعممة.
التعبير أعلاه عن الزخم والطاقة الحركية يكون صالحًا فقط عندما لا يكون هناك مساهمة كهرومغناطيسية كبيرة. في الكهرومغناطيسية، يفشل قانون نيوتن الثاني للأسلاك الموصلة إذا لم يتضمن مساهمة المجال في النبض الكهرومغناطيسي للنظام، والتي يتم التعبير عنها بواسطة متجه بوينتنج مقسومًا على مع 2 حيث معهي سرعة الضوء في الفضاء الحر.
حدود قابلية التطبيق
تعمل العديد من فروع الميكانيكا الكلاسيكية على تبسيط أو تقريب أشكال أكثر دقة؛ اثنان من أكثرها دقة هما النسبية العامة والميكانيكا الإحصائية النسبية. البصريات الهندسية هي تقريب لنظرية الكم للضوء، وليس لها شكل "كلاسيكي" متفوق.
عندما لا يمكن تطبيق كل من ميكانيكا الكم والميكانيكا الكلاسيكية، على سبيل المثال على المستوى الكمي مع درجات عديدة من الحرية، يتم استخدام نظرية المجال الكمي (QFT). يتعامل QFT مع المسافات الصغيرة والسرعات الكبيرة مع عدد كبير من درجات الحرية، بالإضافة إلى إمكانية حدوث أي تغيرات في عدد الجزيئات طوال التفاعل. عند التعامل مع درجات كبيرة من الحرية على المستوى العياني، تصبح الميكانيكا الإحصائية مفيدة. تصف الميكانيكا الإحصائية سلوك عدد كبير (ولكن يمكن عده) من الجسيمات وتفاعلاتها ككل على المستوى العياني. تستخدم الميكانيكا الإحصائية في المقام الأول في الديناميكا الحرارية للأنظمة التي تقع خارج حدود افتراضات الديناميكا الحرارية الكلاسيكية. وفي حالة الأجسام عالية السرعة التي تقترب من سرعة الضوء، يتم تعزيز الميكانيكا الكلاسيكية. في الحالة التي تصبح فيها الأجسام ثقيلة للغاية (أي أن نصف قطر شوارزشيلد الخاص بها لا يمكن إهماله لتطبيق معين)، فإن الانحراف عن الميكانيكا النيوتونية سيصبح واضحًا ويمكن قياسه باستخدام شكليات ما بعد نيوتن. في هذه الحالة، تصبح النظرية النسبية العامة (GTR) قابلة للتطبيق. ومع ذلك، لا توجد حتى الآن نظرية الجاذبية الكمومية التي توحد النسبية العامة وQFT، بمعنى أنه يمكن استخدامها عندما تصبح الأشياء صغيرة وثقيلة للغاية.
تقريب نيوتن للنسبية الخاصة
في النسبية الخاصة، يتم تحديد زخم الجسيم بواسطة
p = m v 1 − v 2 / c 2 , (\displaystyle \mathbf (p)=(\frac (t\mathbf (v)) (\sqrt (1-V^(2)/c^(2) )) ) \،)أين تهي الكتلة الباقية للجسيم، الخامسسرعتها، الخامسهي وحدة نمطية الخامس، أ معهي سرعة الضوء.
لو الخامسصغيرة جداً مقارنة ب مع , الخامس 2 / مع 2 يساوي الصفر تقريبًا، وهكذا
p ≈ m v , (\displaystyle \mathbf (p)\approx t\mathbf (v)\,.)وهكذا جاءت المعادلة النيوتونية ر = تالخامس هو تقريب للمعادلة النسبية للأجسام التي تتحرك بسرعات منخفضة مقارنة بسرعة الضوء.
على سبيل المثال، يتم إعطاء تردد السيكلوترون النسبي للسيكلوترون أو الجيروترون أو المغنطرون عالي الجهد بواسطة
f = e c m 0 m 0 + T / c 2 , (\displaystyle F=F_(\mathrm (C)) (\frac (M_(0)) (M_(0)+T/c^(2 ))) \ ،)أين ه c هو التردد الكلاسيكي للإلكترون (أو أي جسيم مشحون آخر) ذو طاقة حركية تو(بقية) الجماهير م 0 تدور في مجال مغناطيسي (الباقي) كتلة الإلكترون هي 511 كيلو إلكترون فولت. ولذلك، فإن تصحيح التردد هو 1٪ لأنبوب فراغ مغناطيسي ثابت التيار عند جهد تسارع قدره 5.11 كيلو فولت.
التقريب الكلاسيكي لميكانيكا الكم
ينهار تقريب الحزمة في الميكانيكا الكلاسيكية عندما لا يكون طول موجة دي برولي أصغر بكثير من الأبعاد الأخرى للنظام. بالنسبة للجسيمات غير النسبية، هذا الطول الموجي
lect = h p (\displaystyle \Lambda =(\frac (h)(p)))الميكانيكا الكلاسيكية هي نفس التقريب الشديد للتردد العالي مثل البصريات الهندسية. وهو أكثر دقة في كثير من الأحيان لأنه يصف الجسيمات والجسم الذي يتمتع بكتلة سكون. فهي تتمتع بقدر أكبر من الزخم وبالتالي أطوال موجية دي برولي أقصر من الجسيمات عديمة الكتلة، مثل الضوء، التي لها نفس الطاقة الحركية.
قصة
إن دراسة حركة الأجسام هي دراسة قديمة، مما يجعل الميكانيكا الكلاسيكية واحدة من أقدم وأكبر المواضيع في العلوم والهندسة والتكنولوجيا.
بعد نيوتن، أصبحت الميكانيكا الكلاسيكية المجال الرئيسي للدراسة في الرياضيات وكذلك الفيزياء. أتاحت العديد من عمليات إعادة العقاقير تدريجيًا إيجاد حلول لعدد أكبر بكثير من المشكلات. أول إعادة صياغة ملحوظة كانت في عام 1788 من قبل جوزيف لويس لاغرانج. ميكانيكا لاغرانج بدورها تمت صياغتها مرة أخرى في عام 1833 على يد ويليام روان هاميلتون.
تم اكتشاف بعض الصعوبات في نهاية القرن التاسع عشر، والتي لا يمكن حلها إلا بمساعدة الفيزياء الحديثة. بعض هذه الصعوبات تتعلق بالتوافق مع النظرية الكهرومغناطيسية، وتجربة مايكلسون-مورلي الشهيرة. أدى حل هذه المشاكل إلى ظهور النظرية النسبية الخاصة، والتي غالبًا ما لا تزال تعتبر جزءًا من الميكانيكا الكلاسيكية.
المجموعة الثانية من الصعوبات المتعلقة بالديناميكا الحرارية. عند دمجها مع الديناميكا الحرارية، تؤدي الميكانيكا الكلاسيكية إلى مفارقة جيبس في الميكانيكا الإحصائية الكلاسيكية، حيث لا تكون الإنتروبيا كمية محددة جيدًا. ولم يتم شرح إشعاع الجسم الأسود دون تقديم
مادة من ويكيبيديا – الموسوعة الحرة
الميكانيكا الكلاسيكية- نوع من الميكانيكا (فرع من الفيزياء يدرس قوانين تغير مواقع الأجسام في الفضاء مع مرور الزمن والأسباب التي تسببها)، يعتمد على قوانين نيوتن ومبدأ النسبية لجاليليو. ولذلك يطلق عليه في كثير من الأحيان " الميكانيكا النيوتونية».
تنقسم الميكانيكا الكلاسيكية إلى:
الإحصائيات (التي تأخذ في الاعتبار توازن الأجسام)
الكينماتيكا (التي تدرس الخاصية الهندسية للحركة دون النظر إلى أسبابها)
الديناميكيات (التي تأخذ بعين الاعتبار حركة الأجسام).
تعطي الميكانيكا الكلاسيكية نتائج دقيقة للغاية إذا اقتصر تطبيقها على الأجسام التي تكون سرعتها أقل بكثير من سرعة الضوء، والتي تتجاوز أبعادها أبعاد الذرات والجزيئات بشكل كبير. إن تعميم الميكانيكا الكلاسيكية على الأجسام التي تتحرك بسرعة اعتباطية هو الميكانيكا النسبية، وعلى الأجسام التي يمكن مقارنتها بأبعادها الذرية هو ميكانيكا الكم.تدرس نظرية المجال الكمي التأثيرات النسبية الكمومية.
ومع ذلك، تحتفظ الميكانيكا الكلاسيكية بأهميتها للأسباب التالية:
فمن الأسهل بكثير فهمها واستخدامها من النظريات الأخرى
فهو يصف الواقع بشكل جيد على نطاق واسع.
يمكن استخدام الميكانيكا الكلاسيكية لوصف حركة الأجسام مثل القمم وكرات البيسبول، والعديد من الأجسام الفلكية (مثل الكواكب والمجرات)، وأحيانًا العديد من الأجسام المجهرية مثل الجزيئات.
الميكانيكا الكلاسيكية هي نظرية متسقة ذاتيا، أي أنه لا توجد في إطارها بيانات تتعارض مع بعضها البعض. ومع ذلك، فإن دمجها مع النظريات الكلاسيكية الأخرى، على سبيل المثال الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية والديناميكا الحرارية، يؤدي إلى ظهور تناقضات غير قابلة للحل. على وجه الخصوص، تتنبأ الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية بأن سرعة الضوء ثابتة لجميع المراقبين، وهو ما يتعارض مع الميكانيكا الكلاسيكية. وفي بداية القرن العشرين، أدى ذلك إلى الحاجة إلى إنشاء نظرية نسبية خاصة. عند النظر إليها جنبًا إلى جنب مع الديناميكا الحرارية، تؤدي الميكانيكا الكلاسيكية إلى مفارقة جيبس، حيث يستحيل تحديد قيمة الإنتروبيا بدقة، وكارثة الأشعة فوق البنفسجية، حيث يجب على الجسم الأسود بالكامل أن يشع كمية لا حصر لها من الطاقة. وأدت محاولات حل هذه المشاكل إلى ظهور وتطور ميكانيكا الكم.
10 تذاكر صورة ميكانيكية للعالم
الديناميكا الحرارية(اليونانية θέρμη - "الحرارة"، δύναμις - "القوة") - فرع من الفيزياء يدرس العلاقات والتحولات بين الحرارة وأشكال الطاقة الأخرى. أصبحت الديناميكا الحرارية الكيميائية، التي تدرس التحولات الفيزيائية والكيميائية المرتبطة بإطلاق الحرارة أو امتصاصها، وكذلك الهندسة الحرارية، تخصصات منفصلة.
في الديناميكا الحرارية، نحن لا نتعامل مع الجزيئات الفردية، ولكن مع الأجسام العيانية التي تتكون من عدد كبير من الجزيئات. تسمى هذه الأجسام بالأنظمة الديناميكية الحرارية. في الديناميكا الحرارية، يتم وصف الظواهر الحرارية بكميات مجهرية - الضغط ودرجة الحرارة والحجم، ...، والتي لا تنطبق على الجزيئات والذرات الفردية.
في الفيزياء النظرية، إلى جانب الديناميكا الحرارية الظواهرية، التي تدرس ظواهر العمليات الحرارية، هناك الديناميكا الحرارية الإحصائية، التي تم إنشاؤها من أجل الإثبات الميكانيكي للديناميكا الحرارية وكانت واحدة من أولى فروع الفيزياء الإحصائية.
يمكن تطبيق الديناميكا الحرارية على مجموعة واسعة من المواضيع في العلوم والتكنولوجيا، مثل المحركات، والتحولات الطورية، والتفاعلات الكيميائية، وظواهر النقل، وحتى الثقوب السوداء. تعتبر الديناميكا الحرارية مهمة في مجالات أخرى من الفيزياء والكيمياء، والهندسة الكيميائية، وهندسة الطيران، والهندسة الميكانيكية، وبيولوجيا الخلية، والهندسة الطبية الحيوية، وعلوم المواد، ومفيدة في مجالات أخرى مثل الاقتصاد.
11 تذكرة الكهروديناميكية
الديناميكا الكهربائية- فرع من الفيزياء يدرس المجال الكهرومغناطيسي في الحالة الأكثر عمومية (أي يتم أخذ المجالات المتغيرة المعتمدة على الزمن بعين الاعتبار) وتفاعله مع الأجسام التي لها شحنة كهربائية (التفاعل الكهرومغناطيسي). يشمل موضوع الديناميكا الكهربائية العلاقة بين الظواهر الكهربائية والمغناطيسية، والإشعاع الكهرومغناطيسي (في ظروف مختلفة، سواء كانت حرة أو في حالات مختلفة من التفاعل مع المادة)، والتيار الكهربائي (بشكل عام، متغير) وتفاعله مع المجال الكهرومغناطيسي (التيار الكهربائي). يمكن اعتباره عندما يكون هذا مثل مجموعة من الجزيئات المشحونة المتحركة). يعتبر أي تفاعل كهربائي ومغناطيسي بين الأجسام المشحونة في الفيزياء الحديثة أنه يحدث من خلال المجال الكهرومغناطيسي، وبالتالي فهو أيضًا موضوع الديناميكا الكهربائية.
في أغلب الأحيان تحت هذا المصطلح الديناميكا الكهربائيةافتراضيا مفهومة كلاسيكيالديناميكا الكهربائية، التي تصف فقط الخصائص المستمرة للمجال الكهرومغناطيسي من خلال نظام معادلات ماكسويل؛ للدلالة على نظرية الكم الحديثة للمجال الكهرومغناطيسي وتفاعله مع الجسيمات المشحونة، عادة ما يستخدم مصطلح مستقر الديناميكا الكهربائية الكمية.
12 تذكرة مفهوم التماثل في العلوم الطبيعية
نظرية إيمي نويثرينص على أن كل تناظر مستمر للنظام الفيزيائي يتوافق مع قانون حفظ معين. وبالتالي، فإن قانون الحفاظ على الطاقة يتوافق مع تجانس الزمن، وقانون الحفاظ على الزخم - تجانس الفضاء، وقانون الحفاظ على الزخم الزاوي - نظائر الفضاء، وقانون الحفاظ على الشحنة الكهربائية - قياس التماثل، الخ .
عادة ما يتم صياغة النظرية للأنظمة التي لها دالة فعلية، وتعبر عن ثبات لاغرانج فيما يتعلق ببعض المجموعات المستمرة من التحولات.
تم تأسيس النظرية في أعمال علماء مدرسة جوتنجن د. جيلبرتا، ف. كلايناي. لا شيء. تم إثبات الصيغة الأكثر شيوعًا بواسطة إيمي نويثر في عام 1918.
أنواع التماثلات الموجودة في الرياضيات والعلوم:
التماثل الثنائي - التماثل بالنسبة لانعكاس المرآة. (التماثل الثنائي)
تناظر من الدرجة n - تناظر بالنسبة إلى زاوية دوران قدرها 360°/ن حول أي محور. الموصوفة من قبل مجموعة Zn.
التماثل المحوري (التماثل الشعاعي، التماثل الشعاعي) - التماثل بالنسبة للدوران بزاوية تعسفية حول أي محور. الموصوفة من قبل المجموعةSO(2).
التناظر الكروي - التناظر فيما يتعلق بالتناوب في الفضاء ثلاثي الأبعاد بزوايا عشوائية. الموصوفة من قبل مجموعة SO(3). يُطلق على التناظر الكروي المحلي للفضاء أو الوسط اسم النظائر أيضًا.
التماثل الدوراني هو تعميم للتماثلين السابقين.
التناظر الترجمي - التناظر فيما يتعلق بالتحولات الفضائية في أي اتجاه على مسافة معينة.
ثبات لورنتز - التماثل فيما يتعلق بالدورات التعسفية في زمكان مينكوفسكي.
ثبات القياس - استقلال شكل معادلات نظريات القياس في نظرية المجال الكمي (على وجه الخصوص، نظريات يانغ ميلز) في ظل تحويلات القياس.
التناظر الفائق - تناظر النظرية المتعلقة باستبدال البوزونات بالفرميونات.
التماثل العالي - التماثل في تحليل المجموعة.
التناظر الحركي هو ظاهرة التكوين الإلكتروني (تم تقديم المصطلح بواسطة S. A. Shchukarev، الذي اكتشفه)، والذي يحدد الدورية الثانوية (التي اكتشفها E. V. Biron).
13 محطة خدمة التذاكر
النظرية النسبية الخاصة(مائة; أيضًا النظرية النسبية الخاصة) - نظرية تصف الحركة وقوانين الميكانيكا والعلاقات الزمانية والمكانية بسرعات حركة اعتباطية أقل من سرعة الضوء في الفراغ، بما في ذلك تلك القريبة من سرعة الضوء. في إطار النسبية الخاصة، تعتبر ميكانيكا نيوتن الكلاسيكية بمثابة تقريب للسرعة المنخفضة. يُطلق على تعميم SRT لمجالات الجاذبية النظرية النسبية العامة.
تسمى الانحرافات في سياق العمليات الفيزيائية عن تنبؤات الميكانيكا الكلاسيكية التي تصفها النظرية النسبية الخاصة الآثار النسبية، والسرعات التي تصبح بها هذه التأثيرات كبيرة السرعات النسبية.
14 تذكرة OTO
النظرية النسبية العامة(جي تي أو؛ألمانية جميع نظرية النسبية) هي نظرية هندسية للجاذبية، تطور النظرية النسبية الخاصة (STR)، نشرها ألبرت أينشتاين في 1915-1916. في إطار النظرية النسبية العامة، كما هو الحال في النظريات المترية الأخرى، من المفترض أن تأثيرات الجاذبية لا تنتج عن تفاعل القوى بين الأجسام والحقول الموجودة في الزمكان، ولكن عن طريق تشوه الزمكان نفسه، والذي ويرتبط، على وجه الخصوص، بوجود طاقة الكتلة. تختلف النسبية العامة عن النظريات المترية الأخرى للجاذبية باستخدام معادلات أينشتاين لربط انحناء الزمكان بالمادة الموجودة فيه.
تعتبر النسبية العامة حاليًا أكثر نظريات الجاذبية نجاحًا، وقد تم تأكيدها جيدًا من خلال الملاحظات. كان النجاح الأول للنظرية النسبية العامة هو تفسير حركة المبادرة الشاذة للحضيض الشمسي لعطارد. ثم، في عام 1919، أعلن آرثر إدينجتون عن رصد انحناء الضوء بالقرب من الشمس في لحظة الكسوف الكلي، وهو ما أكد تنبؤات النسبية العامة نوعيًا وكميًا. ومنذ ذلك الحين، أكدت العديد من الملاحظات والتجارب الأخرى عددًا كبيرًا من تنبؤات النظرية، بما في ذلك تمدد الزمن الثقالي، والانزياح الأحمر الثقالي، وتأخر الإشارة في مجال الجاذبية، وحتى الآن بشكل غير مباشر فقط، إشعاع الجاذبية. بالإضافة إلى ذلك، يتم تفسير العديد من الملاحظات على أنها تأكيد لواحدة من أكثر التنبؤات غموضًا وغرابة للنظرية النسبية العامة - وجود الثقوب السوداء.
على الرغم من النجاح المذهل للنظرية النسبية العامة، إلا أن هناك انزعاجًا في المجتمع العلمي، يرتبط أولاً بحقيقة أنه لا يمكن إعادة صياغتها باعتبارها الحد الكلاسيكي لنظرية الكم، وثانيًا بحقيقة أن النظرية نفسها تشير إلى حدود إمكانية تطبيقه، لأنه يتنبأ بظهور اختلافات فيزيائية غير قابلة للإزالة عند النظر في الثقوب السوداء وتفردات الزمكان بشكل عام. ولحل هذه المشاكل، تم اقتراح عدد من النظريات البديلة، وبعضها نظريات كمومية أيضًا. ومع ذلك، تشير البيانات التجريبية الحديثة إلى أن أي نوع من الانحراف عن النسبية العامة يجب أن يكون صغيرًا جدًا، هذا إذا كان موجودًا على الإطلاق.
15 تذكرة توسع الكون قانون هابل
توسع الكون- ظاهرة تتكون من توسع موحد ومتناحي تقريبًا للفضاء الخارجي على نطاق الكون بأكمله. تجريبيا، لوحظ توسع الكون في شكل تحقيق قانون هابل. يعتبر العلم أن ما يسمى بالانفجار الكبير هو بداية توسع الكون. من الناحية النظرية، تم التنبؤ بهذه الظاهرة وإثباتها من قبل أ. فريدمان في مرحلة مبكرة من تطوير النظرية النسبية العامة من الاعتبارات الفلسفية العامة حول تجانس الكون وتناحيه.
قانون هابل(قانون الركود العالمي للمجرات) - قانون تجريبي يربط بين الانزياح الأحمر للمجرة وبعدها عنها بطريقة خطية:
أين ض- الانزياح الأحمر للمجرة، د- المسافة إليها، ح 0 هو معامل التناسب يسمى ثابت هابل. بقيمة منخفضة ضيتم استيفاء المساواة التقريبية تشيكوسلوفاكيا = V ص، أين الخامس صهي سرعة المجرة على طول خط رؤية الراصد، ج- سرعة الضوء. وفي هذه الحالة يأخذ القانون الشكل الكلاسيكي:
هذا العمر هو الوقت المميز لتوسع الكون في الوقت الحالي، ويتوافق، حتى عامل 2، مع عمر الكون المحسوب باستخدام نموذج فريدمان الكوني القياسي.
نموذج فريدمان ذو الـ 16 تذكرة
عالم فريدمان(متري فريدمان-ليميتر-روبرتسون-ووكر) هو أحد النماذج الكونية التي تحقق معادلات المجال في النسبية العامة، وهو أول النماذج غير الثابتة للكون. حصل عليها ألكسندر فريدمان في عام 1922. يصف نموذج فريدمان الخواص المتجانسة غير ثابتةكون به مادة ذات انحناء ثابت موجب، أو صفر، أو سالب. أصبح هذا العمل للعالم هو التطور النظري الرئيسي للنسبية العامة بعد عمل أينشتاين في 1915-1917.
تفرد الجاذبية- منطقة من الزمكان لا يمكن من خلالها مد خط جيوديسي. في كثير من الأحيان يتحول انحناء استمرارية الزمان والمكان إلى ما لا نهاية، أو أن المقياس له خصائص مرضية أخرى لا تسمح بالتفسير المادي (على سبيل المثال، التفرد الكوني- حالة الكون في اللحظة الأولى للانفجار الكبير، والتي تتميز بالكثافة اللانهائية ودرجة حرارة المادة)؛
17 تذكرة نظرية الانفجار الكبير إشعاع CMB
إشعاع CMB(أو إشعاع الخلفية الكونية الميكروويفإنجليزي إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف) - الإشعاع الكهرومغناطيسي الكوني بدرجة عالية من النظائر وخاصية الطيف لجسم أسود تمامًا بدرجة حرارة 2.725 كلفن.
تم التنبؤ بوجود إشعاع الخلفية الكونية الميكروي نظريًا في إطار نظرية الانفجار الكبير. على الرغم من أن العديد من جوانب نظرية الانفجار الكبير الأصلية قد تمت مراجعتها الآن، إلا أن الأساسيات التي مكنت من التنبؤ بدرجة حرارة الإشعاع المتبقي ظلت دون تغيير. ويعتقد أن الإشعاع المتبقي قد تم الحفاظ عليه من المراحل الأولية لوجود الكون ويملأه بالتساوي. تم تأكيد وجودها تجريبيا في عام 1965. إلى جانب الانزياح الأحمر الكوني، يعتبر إشعاع الخلفية الكونية الميكروي أحد التأكيدات الرئيسية لنظرية الانفجار الكبير
الانفجار العظيم(إنجليزي) الانفجار العظيم) هو نموذج كوني يصف التطور المبكر للكون، أي بداية توسع الكون، حيث كان الكون قبل ذلك في حالة مفردة.
عادةً ما نقوم الآن تلقائيًا بدمج نظرية الانفجار الكبير ونموذج الكون الساخن، لكن هذه المفاهيم مستقلة وتاريخيًا كان هناك أيضًا مفهوم الكون الأولي البارد بالقرب من الانفجار الكبير. إن الجمع بين نظرية الانفجار الكبير ونظرية الكون الساخن، المدعوم بوجود إشعاع الخلفية الكونية الميكروي، هو ما يتم النظر فيه بشكل أكبر.
18 تذكرة فراغ الفضاء
مكنسة(خط العرض. مكنسة- الفراغ) - الفضاء الخالي من المادة. في الهندسة والفيزياء التطبيقية، يُفهم الفراغ على أنه وسط يحتوي على غاز عند ضغوط أقل بكثير من الضغط الجوي. يتميز الفراغ بالعلاقة بين طول المسار الحر لجزيئات الغاز والحجم المميز للوسط د. تحت ديمكن قياس المسافة بين جدران حجرة الفراغ، وقطر خط أنابيب الفراغ، وما إلى ذلك، اعتمادًا على قيمة النسبة π/ ديوجد فراغ منخفض () ومتوسط () وعالي ().
ومن الضروري التمييز بين المفاهيم الفراغ الجسديو الفراغ الفني.
19 تذكرة ميكانيكا الكم
ميكانيكا الكم- قسم من الفيزياء النظرية يصف الظواهر الفيزيائية التي يكون الفعل فيها مشابهًا في الحجم لثابت بلانك. يمكن أن تختلف تنبؤات ميكانيكا الكم بشكل كبير عن تنبؤات الميكانيكا الكلاسيكية. نظرًا لأن قيمة ثابت بلانك صغيرة للغاية مقارنة بتأثيرات الأشياء اليومية، فإن التأثيرات الكمومية تظهر عمومًا على المقاييس المجهرية فقط. إذا كان الفعل الفيزيائي للنظام أكبر بكثير من ثابت بلانك، فإن ميكانيكا الكم تتحول عضويًا إلى ميكانيكا كلاسيكية. بدورها، ميكانيكا الكم هي تقريب غير نسبي (أي تقريب للطاقات المنخفضة مقارنة بالطاقة الباقية للجسيمات الضخمة في النظام) لنظرية المجال الكمي.
الميكانيكا الكلاسيكية، التي تصف الأنظمة جيدًا على المستوى العياني، غير قادرة على وصف الظواهر على مستوى الذرات والجزيئات والفوتونات الإلكترونية. تصف ميكانيكا الكم الخصائص والسلوك الأساسي للذرات والأيونات والجزيئات والمواد المكثفة والأنظمة الأخرى ذات البنية الإلكترونية النووية. ميكانيكا الكم قادرة أيضًا على وصف سلوك الإلكترونات والفوتونات والجسيمات الأولية الأخرى، ولكن تم إنشاء وصف أكثر دقة وثابتة نسبيًا لتحولات الجسيمات الأولية في إطار نظرية المجال الكمي. تؤكد التجارب النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام ميكانيكا الكم.
المفاهيم الرئيسية للحركيات الكمومية هي مفاهيم يمكن ملاحظتها والحالة.
المعادلات الأساسية لديناميكا الكم هي معادلة شرودنجر ومعادلة فون نيومان ومعادلة ليندبلاد ومعادلة هايزنبرغ ومعادلة باولي.
ترتبط معادلات ميكانيكا الكم ارتباطًا وثيقًا بالعديد من فروع الرياضيات، بما في ذلك: نظرية المشغل، نظرية الاحتمالات، التحليل الوظيفي، الجبر المشغل، نظرية المجموعة.
الجسم أسود تمامًا- المثالية الفيزيائية المستخدمة في الديناميكا الحرارية، وهي الجسم الذي يمتص كل الإشعاعات الكهرومغناطيسية الساقطة عليه في جميع نطاقاته ولا يعكس أي شيء. على الرغم من اسمه، فإن الجسم الأسود نفسه يمكن أن يصدر إشعاعًا كهرومغناطيسيًا بأي تردد ويكون له لون بصريًا، ويتم تحديد طيف الإشعاع للجسم الأسود فقط من خلال درجة حرارته.
أهمية الجسم الأسود المطلق في مسألة طيف الإشعاع الحراري لأي أجسام (رمادية وملونة) بشكل عام، بالإضافة إلى أنه يمثل أبسط حالة غير تافهة، تكمن أيضًا في أن السؤال يتم تقليل طيف الإشعاع الحراري المتوازن للأجسام من أي لون ومعامل الانعكاس من خلال أساليب الديناميكا الحرارية الكلاسيكية إلى مسألة إشعاع جسم أسود تمامًا (وقد تم ذلك تاريخيًا بحلول نهاية القرن التاسع عشر، عندما ظهرت مشكلة إشعاع جسم أسود تمامًا في المقدمة).
تمتص المواد الحقيقية الأكثر سوادًا، على سبيل المثال، السخام، ما يصل إلى 99٪ من الإشعاع الساقط (أي أنها تحتوي على بياض قدره 0.01) في نطاق الطول الموجي المرئي، ولكنها تمتص الأشعة تحت الحمراء بشكل أسوأ بكثير. من بين أجسام النظام الشمسي، تتمتع الشمس بخصائص الجسم الأسود تمامًا إلى أقصى حد.
تم تقديم هذا المصطلح من قبل غوستاف كيرشوف في عام 1862.
20 تذكرة مبادئ ميكانيكا الكم
يمكن تقسيم كل مشاكل الفيزياء الحديثة إلى مجموعتين: مشاكل الفيزياء الكلاسيكية ومشاكل فيزياء الكم. عند دراسة خصائص الأجسام العيانية العادية، لا يواجه المرء مشاكل كمومية تقريبا، لأن خصائص الكم تصبح ملحوظة فقط في العالم الصغير. لذلك، فإن فيزياء القرن التاسع عشر، التي درست الأجسام العيانية فقط، لم تكن على دراية بالعمليات الكمومية على الإطلاق. هذه هي الفيزياء الكلاسيكية. ومن مميزات الفيزياء الكلاسيكية أنها لا تأخذ بعين الاعتبار التركيب الذري للمادة. في أيامنا هذه، أدى تطور التكنولوجيا التجريبية إلى توسيع حدود معرفتنا بالطبيعة على نطاق واسع لدرجة أننا نعرف الآن، وبقدر كبير من التفصيل، التفاصيل الدقيقة للذرات والجزيئات الفردية. تدرس الفيزياء الحديثة التركيب الذري للمادة، وبالتالي مبادئ الفيزياء الكلاسيكية القديمة في القرن التاسع عشر. كان لا بد من التغيير وفقا للحقائق الجديدة، والتغيير جذريا. هذا التغيير في المبادئ هو الانتقال إلى فيزياء الكم
21 تذكرة موجة ثنائية خاصة
ازدواجية موجة الجسيمات- المبدأ الذي بموجبه يمكن لأي جسم أن يظهر خصائص موجية وجسيمية. تم تقديمه أثناء تطور ميكانيكا الكم لتفسير الظواهر التي يتم ملاحظتها في العالم الصغير من وجهة نظر المفاهيم الكلاسيكية. كان التطور الإضافي لمبدأ ازدواجية الموجة والجسيم هو مفهوم الحقول الكمية في نظرية المجال الكمي.
كمثال كلاسيكي، يمكن تفسير الضوء على أنه تيار من الجسيمات (الفوتونات)، والتي تظهر في العديد من التأثيرات الفيزيائية خصائص الموجات الكهرومغناطيسية. يُظهر الضوء خصائص موجية في ظاهرتي الحيود والتداخل على مقاييس مماثلة للطول الموجي للضوء. على سبيل المثال، حتى أعزبتخلق الفوتونات التي تمر عبر الشق المزدوج نمط تداخل على الشاشة، تحدده معادلات ماكسويل.
ومع ذلك، تظهر التجربة أن الفوتون ليس نبضة قصيرة من الإشعاع الكهرومغناطيسي؛ على سبيل المثال، لا يمكن تقسيمه إلى عدة حزم بواسطة مجزئات الأشعة الضوئية، كما ظهر بوضوح من خلال تجربة أجراها الفيزيائيون الفرنسيون جرانجر وروجر وآسبي عام 1986. . تتجلى الخصائص الجسيمية للضوء في التأثير الكهروضوئي وتأثير كومبتون. يتصرف الفوتون أيضًا مثل الجسيم المنبعث أو الممتص بالكامل من الأجسام التي تكون أبعادها أصغر بكثير من طول موجتها (على سبيل المثال، النوى الذرية)، أو يمكن اعتبارها بشكل عام نقطية (على سبيل المثال، الإلكترون).
في الوقت الحالي، يعد مفهوم ازدواجية الموجة والجسيم ذو أهمية تاريخية فقط، لأنه كان بمثابة تفسير فقط، وطريقة لوصف سلوك الأجسام الكمومية، واختيار القياسات لها من الفيزياء الكلاسيكية. في الواقع، الأجسام الكمومية ليست موجات كلاسيكية ولا جسيمات كلاسيكية، تكتسب خصائص الموجة الأولى أو الثانية فقط ببعض التقريب. والأكثر صحة من الناحية المنهجية هو صياغة نظرية الكم من خلال تكاملات المسار (المروج)، خالية من استخدام المفاهيم الكلاسيكية.
22 تذكرة مفهوم بنية الذرة نماذج الذرة
نموذج طومسون الذري(نموذج "بودنغ بالزبيب" ، إنجليزي. نموذج بودنغ البرقوق).ج. اقترح ج. طومسون اعتبار الذرة كجسم مشحون بشحنة موجبة مع إلكترونات محاطة بداخله. وقد تم دحضها أخيرًا من قبل رذرفورد بعد تجربته الشهيرة حول تشتت جسيمات ألفا.
نموذج ناجاوكا الذري الكوكبي المبكر. في عام 1904، اقترح الفيزيائي الياباني هانتارو ناجاوكا نموذجًا للذرة، مبنيًا على القياس مع كوكب زحل. في هذا النموذج، تدور الإلكترونات، متحدة في حلقات، في مدارات حول نواة موجبة صغيرة. تبين أن النموذج خاطئ.
نموذج بور-رذرفورد الكوكبي للذرة. في عام 1911، توصل إرنست رذرفورد، بعد إجراء سلسلة من التجارب، إلى استنتاج مفاده أن الذرة هي نوع من النظام الكوكبي الذي تتحرك فيه الإلكترونات في مدارات حول نواة ثقيلة موجبة الشحنة تقع في مركز الذرة ("ذرة رذرفورد" نموذج"). ومع ذلك، فإن هذا الوصف للذرة يتعارض مع الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية. والحقيقة هي أنه وفقًا للديناميكا الكهربائية الكلاسيكية ، يجب أن ينبعث الإلكترون عند التحرك بتسارع سريع موجات كهرومغناطيسية وبالتالي يفقد الطاقة. أظهرت الحسابات أن الوقت الذي يستغرقه سقوط الإلكترون الموجود في مثل هذه الذرة على النواة ليس له أهمية على الإطلاق. لشرح استقرار الذرات، كان على نيلز بور تقديم افتراضات تتلخص في حقيقة أن الإلكترون الموجود في الذرة، في بعض حالات الطاقة الخاصة، لا ينبعث منه طاقة ("نموذج بور-رذرفورد للذرة"). أظهرت فرضيات بور أن الميكانيكا الكلاسيكية غير قابلة للتطبيق لوصف الذرة. أدت دراسة إضافية للإشعاع الذري إلى إنشاء ميكانيكا الكم، مما جعل من الممكن تفسير الغالبية العظمى من الحقائق المرصودة.
ذرة(اليونانية التفصيلية: ἄτομος - غير قابلة للتجزئة) - أصغر جزء غير قابل للتجزئة كيميائيًا من العنصر الكيميائي، وهو الحامل لخصائصه. تتكون الذرة من نواة ذرية وإلكترونات. تتكون نواة الذرة من بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات غير مشحونة. إذا كان عدد البروتونات في النواة يتزامن مع عدد الإلكترونات، فإن الذرة ككل تتحول إلى محايدة كهربائيا. وبخلاف ذلك، فهو يحتوي على بعض الشحنات الموجبة أو السالبة ويسمى أيونًا. يتم تصنيف الذرات وفقًا لعدد البروتونات والنيوترونات الموجودة في النواة: يحدد عدد البروتونات ما إذا كانت الذرة تنتمي إلى عنصر كيميائي معين، كما يحدد عدد النيوترونات نظير ذلك العنصر.
الذرات من أنواع مختلفة وبكميات مختلفة، مرتبطة بروابط بين الذرات، تشكل جزيئات.
التذكرة 23 التفاعلات الأساسية
التفاعلات الأساسية- أنواع مختلفة من التفاعل بين الجسيمات الأولية والأجسام المكونة لها.
اليوم، من المعروف بشكل موثوق وجود أربعة تفاعلات أساسية:
الجاذبية
الكهرومغناطيسي
قوي
ضعيف
وفي الوقت نفسه، فإن التفاعلات الكهرومغناطيسية والضعيفة هي مظاهر واحدة التفاعل الكهروضعيف.
وتجري عمليات البحث عن أنواع أخرى من التفاعلات الأساسية، سواء في ظواهر العالم الصغير أو على المقاييس الكونية، ولكن حتى الآن لم يتم اكتشاف أي نوع آخر من التفاعلات الأساسية.
في الفيزياء، تنقسم الطاقة الميكانيكية إلى نوعين - الطاقة الحركية المحتملة. سبب التغير في حركة الأجسام (التغيرات في الطاقة الحركية) هو القوة (الطاقة الكامنة) (انظر قانون نيوتن الثاني)، وباستكشاف العالم من حولنا، يمكننا أن نلاحظ العديد من القوى المختلفة: الجاذبية، شد الخيط، قوة ضغط الزنبرك. وقوة تصادم الأجسام وقوة الاحتكاك وقوة مقاومة الهواء وقوة الانفجار وما إلى ذلك. ولكن عندما تم توضيح التركيب الذري للمادة اتضح أن كل تنوع هذه القوى هو نتيجة تفاعل الذرات مع بعضها البعض . وبما أن النوع الرئيسي من التفاعل بين الذرات هو الكهرومغناطيسي، فقد تبين أن معظم هذه القوى هي مجرد مظاهر مختلفة للتفاعل الكهرومغناطيسي. أحد الاستثناءات هو، على سبيل المثال، قوة الجاذبية، والسبب فيها هو تفاعل الجاذبية بين الأجسام ذات الكتلة.
24 تذكرة الجسيمات الأولية وخصائصها
الجسيمات الأولية- مصطلح جماعي يشير إلى الأجسام الدقيقة الموجودة على نطاق دون نووي والتي لا يمكن تقسيمها إلى الأجزاء المكونة لها.
يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن بعض الجسيمات الأولية (الإلكترون، الفوتون، الكواركات، وما إلى ذلك) تعتبر حاليا عديمة البنية وتعتبر أولية الجسيمات الأساسية. الجسيمات الأولية الأخرى (ما يسمى جزيئات مركبة- البروتونات والنيوترونات وما إلى ذلك) لها بنية داخلية معقدة، ولكن، مع ذلك، وفقًا للمفاهيم الحديثة، من المستحيل فصلها إلى أجزاء (انظر الحبس).
تتم دراسة بنية وسلوك الجسيمات الأولية بواسطة فيزياء الجسيمات.
المقال الرئيسي:جسيمات دون الذرية
لم يتم اكتشاف الكواركات والكواركات المضادة أبدًا في حالة حرة، وهذا ما يفسره ظاهرة الحبس. بناءً على التماثل بين اللبتونات والكواركات الذي يتجلى في التفاعل الكهرومغناطيسي، تم طرح فرضيات مفادها أن هذه الجسيمات تتكون من جسيمات أكثر أساسية - البريونات.
25 تذكرة مفهوم التشعب.نقطة التشعب
التشعب هو اكتساب جودة جديدة في حركات النظام الديناميكي مع تغيير بسيط في معالمه.
المفهوم المركزي لنظرية التشعب هو مفهوم النظام (غير) الخام (انظر أدناه). نحن نأخذ أي نظام ديناميكي ونعتبر عائلة المعلمات (متعددة) للأنظمة الديناميكية بحيث يتم الحصول على النظام الأصلي كحالة خاصة - لأي قيمة واحدة للمعلمة (المعلمات). إذا كانت قيم المعلمات قريبة بدرجة كافية من القيمة المحددة، فسيتم الحفاظ على صورة نوعية لتقسيم مساحة الطور إلى مسارات، ثم يتم استدعاء هذا النظام خشن. خلاف ذلك، إذا لم يكن هناك مثل هذا الحي، فسيتم استدعاء النظام ليست خشنة.
وهكذا تنشأ في فضاء المعلمة مناطق الأنظمة الخشنة التي تفصل بينها أسطح مكونة من أنظمة غير خشنة. تدرس نظرية التشعبات اعتماد الصورة النوعية على التغيير المستمر للمعلمة على طول منحنى معين. يسمى المخطط الذي تتغير به الصورة النوعية مخطط التشعب.
الطرق الرئيسية لنظرية التشعب هي طرق نظرية الاضطراب. على وجه الخصوص، فإنه ينطبق طريقة المعلمة الصغيرة(بونترياجينا).
نقطة التشعب- تغيير وضع التشغيل المحدد للنظام. مصطلح من الديناميكا الحرارية غير المتوازنة والتآزر.
نقطة التشعب- حالة حرجة للنظام، حيث يصبح النظام غير مستقر بالنسبة للتقلبات وعدم اليقين: ما إذا كانت حالة النظام ستصبح فوضوية أو ما إذا كانت ستنتقل إلى مستوى جديد أكثر تمايزًا وعاليًا من النظام. مصطلح من نظرية التنظيم الذاتي.
26 تذكرة التآزر – علم أنظمة التنظيم الذاتي المفتوحة
التآزر(اليونانية القديمة συν - بادئة بمعنى التوافق و ἔργον - "النشاط") هي مجال متعدد التخصصات للبحث العلمي، وتتمثل مهمتها في دراسة الظواهر والعمليات الطبيعية على أساس مبادئ التنظيم الذاتي للأنظمة (تتكون من الأنظمة الفرعية). "... العلم الذي يدرس عمليات التنظيم الذاتي وظهور وصيانة واستقرار وتفكك الهياكل ذات الطبيعة الأكثر تنوعا...".
تم الإعلان عن التآزر في البداية كنهج متعدد التخصصات، حيث يبدو أن المبادئ التي تحكم عمليات التنظيم الذاتي هي نفسها (بغض النظر عن طبيعة الأنظمة)، ويجب أن يكون الجهاز الرياضي العام مناسبًا لوصفها.
من وجهة نظر أيديولوجية، يتم وضع التآزر أحيانًا على أنه "نظرية التطور العالمية" أو "النظرية العالمية للتطور"، والتي توفر أساسًا موحدًا لوصف آليات ظهور أي ابتكارات، تمامًا كما تم تعريف علم التحكم الآلي ذات مرة على أنه "نظرية عالمية للتطور". "نظرية التحكم"، مناسبة أيضًا لوصف أي عمليات تنظيم وتحسين: في الطبيعة، في التكنولوجيا، في المجتمع، وما إلى ذلك، وما إلى ذلك. ومع ذلك، فقد أظهر الوقت أن النهج السيبراني العام لم يبرر كل الآمال المعلقة عليه. وبالمثل، يتم أيضًا انتقاد التفسير الواسع لقابلية تطبيق أساليب التآزر.
المفهوم الأساسي للتآزر هو تعريف البنية بأنها ولاية، الناشئة نتيجة للسلوك متعدد المتغيرات والغامض لمثل هذه الهياكل متعددة العناصر أو البيئات متعددة العوامل التي لا تتحلل إلى النوع الديناميكي الحراري لمعيار المتوسط للأنظمة المغلقة، ولكنها تتطور بسبب الانفتاح وتدفق الطاقة من الخارج ، عدم خطية العمليات الداخلية، وظهور أنظمة خاصة مع تفاقم وجود أكثر من دولة مستقرة. في الأنظمة المشار إليها، لا ينطبق القانون الثاني للديناميكا الحرارية ولا نظرية بريجوجين بشأن الحد الأدنى لمعدل إنتاج الإنتروبيا، مما قد يؤدي إلى تكوين هياكل وأنظمة جديدة، بما في ذلك تلك الأكثر تعقيدًا من الهياكل والأنظمة الأصلية.
يتم تفسير هذه الظاهرة من خلال التآزر على أنها آلية عالمية لاتجاه التطور الذي يتم ملاحظته في كل مكان في الطبيعة: من الابتدائية والبدائية إلى المعقدة والأكثر كمالا.
في بعض الحالات، يكون لتشكيل هياكل جديدة طابع موج منتظم، ومن ثم يطلق عليها عمليات الموجات التلقائية (عن طريق القياس مع التذبذبات الذاتية).
27 تذكرة مفهوم الحياة مشكلة أصل الحياة
حياة- شكل نشط لوجود المادة، بمعنى أعلى من أشكال وجودها الفيزيائية والكيميائية؛ مجموعة من العمليات الفيزيائية والكيميائية التي تحدث في الخلية، وتسمح بتبادل المادة وانقسامها. السمة الرئيسية للمادة الحية هي المعلومات الوراثية المستخدمة للنسخ المتماثل. لا يمكن تعريف مفهوم "الحياة" بشكل أكثر أو أقل دقة إلا من خلال سرد الصفات التي تميزه عن اللاحياة. لا توجد حياة خارج الخلية، فالفيروسات لا تظهر خصائص المادة الحية إلا بعد انتقال المادة الوراثية إلى داخل الخلية. المصدر غير محدد 268 يوما] . من خلال التكيف مع بيئتها، تشكل الخلية الحية التنوع الكامل للكائنات الحية.
كما تشير كلمة "الحياة" إلى فترة وجود الكائن الحي منذ لحظة نشأته وحتى وفاته (النشوء).
في عام 1860، تناول الكيميائي الفرنسي لويس باستور مشكلة أصل الحياة. ومن خلال تجاربه، أثبت أن البكتيريا موجودة في كل مكان وأن المواد غير الحية يمكن أن تتلوث بسهولة بالكائنات الحية إذا لم يتم تعقيمها بشكل صحيح. قام العالم بغلي الوسائط المختلفة في الماء والتي يمكن أن تتشكل فيها الكائنات الحية الدقيقة. مع الغليان الإضافي، تموت الكائنات الحية الدقيقة وجراثيمها. قام باستور بتوصيل دورق مغلق ذو طرف حر إلى أنبوب على شكل حرف S. استقرت جراثيم الكائنات الحية الدقيقة على الأنبوب المنحني ولم تتمكن من اختراق الوسط المغذي. ظلت وسيلة المغذيات المغلية جيدًا معقمة، ولم يتم اكتشاف أصل الحياة فيها، على الرغم من توفير إمكانية الوصول إلى الهواء.
ونتيجة لسلسلة من التجارب، أثبت باستير صحة نظرية النشوء الحيوي وأخيرًا دحض نظرية التولد التلقائي.
28 تذكرة مفهوم أصل حياة أوبارين
