geometria spațiului

Ei au aratat ca varsta lor este de aproximativ 2,5 milioane. Ani. Vârsta este determinată de raportul izotopilor argon în probe.

În exact același mod de a estima durata de viață a sistemului solar - prin măsurarea concentrației elementelor radioactive în meteoriți. Sa dovedit că toate meteoriți sunt de aproximativ aceeași vârstă - 4-5 miliarde de ani ..

Una dintre cele mai recente estimări ale vârstei universului - 16 ± 2 miliarde ani .. Metoda nukleokosmohronologii a arătat că vârsta unuia dintre cele mai vechi CS22892-052 stele este 13-21000000000. ani.

Dar cum putem crede că evaluarea, în cazul în care se face pe o serie de toate stelele de pe o singură linie de radiații toriu?

Astfel, în natură, există fenomene fizice și proceselor care determină direcția de curgere a timpului. Spre deosebire de spațiul în care fiecare punct vă puteți întoarce din nou și din nou (și, în acest sens, este un fel de reversibil) timp - și ireversibil dimensionale. Ea curge din trecut prin prezent spre viitor. Nu te poți duce înapoi la orice punct din timp, dar nu se poate trece peste orice perioadă de timp în viitor. procesele sunt ireversibile baza multor procese, cu o claritate deosebită care apar la nivel biologic. În 30-e. secolului XX. astrofizician britanic AS Eddington (1882 - 1944) a introdus conceptul de „săgeata de timp.“

Aici sunt exemple de procese care caracterizează direcția timpului, încorporând ireversibilitatea timpului.

Radiații - valuri sunt întotdeauna emise de sursă și sunt divergente, fading-a lungul timpului (de exemplu, lăsând pentru viitor). Dar nu a fost detectat valuri care converg la o sursă din trecut (deși este teoretic posibil pentru a rezolva ecuațiile, luând în considerare această posibilitate).

Termodinamicii - al doilea principiu stabilește o lege de creștere a entropiei în sistem,

nu face schimb cu lumea exterioară, nici energie, nici materie, exprimă creșterea în haos molecular, atâta timp cât sistemul ajunge la echilibru termodinamic.

Evolution - pentru sisteme deschise caracterizate prin auto-organizare dinamică a materiei. Se observă în evoluția biologică, evoluția societății și evoluția universului ca întreg. Evoluția, cu alte cuvinte, este o creștere în ordinea în sistem, prin urmare, este contrară a doua lege a termodinamicii - legea creșterii entropiei.

Dezintegrarea radioactiva - o transformare ireversibilă a unuia dintre atomii din celălalt, procesul invers se observă. De exemplu, produsul final al uraniului este de degradare de plumb.

Deja în vechile gânditorii lumii meditat natura și esența spațiu și timp. Doctorul celebru și filosof din Akraganta Empedocle considerat „spațiu gol nu există.“ Demokrit a susținut că există un vid, și ca un atom de materie și este necesară pentru mișcarea și compușii acestora.

Și numai în „elemente“ ale vechilor caracteristici Euclid matematician grec spațiale ale obiectelor au dobândit o formă strict matematic. În acest moment,

în curs de dezvoltare reprezentări geometrice ale spațiului omogen și infinit.

Timp de două milenii, nu un matematician și-a exprimat îndoieli cu privire la adevărul axiomei paralele euclidiană fizice, care prevede:

În cazul în care două linii sunt străbătute de o treime, atunci ele se intersectează într-o jumătate de plan în raport cu secțiunea transversală, în cazul în care suma unghiurilor interne unilaterale mai puțin de două unghiuri drepte. (Al cincilea postulat celebre).

Acest lucru înseamnă că, dacă unghiurile 1 și 2, în valoare mai mică de 180 °, liniile a și b, așa cum se prelungesc suficient de mult se intersectează (prezentat - dreapta). Euclid a avut o justificare rezonabilă de a formula axioma lui în acest fel. Se poate argumenta că, dacă suma unghiurilor 1 și 2 este de 180 °, a și b liniile nu cruce, indiferent de cât de mult nu a continuat, adică, că liniile a și b, în ​​acest caz sunt paralele.

postulat a cincea a fost cel mai problematic, spune el într-o altă formulare:

dintr-un singur punct pe planul poate transporta doar o singură linie, care nu va interfera cu acest lucru, indiferent de cât de mult poate fi continuată.

Euclid, evident, sa temut să se presupună că pot exista două linii infinite care nu se intersectează. Existența acestor linii nu este susținută de experiența și a fost în nici un caz de la sine înțeles. Ie Acest postulat nu a fost evident, din moment ce nimeni nu poate dovedi experimental, chiar și în imaginația - este imposibil de a continua linia la infinit.

Dar, pe baza axiomei paralele și celelalte axiomele din geometrie, Euclid a demonstrat existența unor linii paralele infinit lungi.

Euclid le-a inventat opțiunea axiomei paralel nu se potrivește. După Euclid mai mult de o duzină de matematicieni cei mai eminenti, să nu mai vorbim mai puțin bine-cunoscut, a încercat să înlocuiască axioma paralelelor și să se retragă de celelalte axiome.

Cu geometria lui Euclid a contactat opinia că spațiul este peste tot la fel. Acesta a fost bazat pe cele cinci axiome sau postulatelor. După cum deja cunoscut, mulți matematicieni nu a satisfăcut al cincilea postulat, care prevede că un singur punct pe planul poate transporta doar o singură linie, care nu va interfera cu acest lucru, deoarece nu s-ar fi continuat. Acest postulat nu a fost evident.

Marele matematician Carl Friedrich Gauss (1777 - 1855) a recunoscut prima a cincea axioma postulat, și că acesta poate fi înlocuit cu alte axiome, construirea de noi geometrie. Incepand cu 1833 Gauss a dezvoltat propria sa versiune a-euclidiene non (astrală) geometria. Într-o scrisoare către matematician și astronom Friedrich Wilhelm Bessel (1784 - 1846) a recunoscut că publică aproape niciodată descoperirile sale în domeniul non euclidiană-geometrie, de teama de ridicol, sau, gauss, plânge Boeotians (în sens figurat - ignoranții).

Și numai Nikolai Ivanovich Lobachevskii (1793 - 1856) în România, Yanosh Boyai (1802 - 1860) în Ungaria și Georg Bernhard Riemann (1826 - 1866) în Germania (student Gauss) a construit o nouă geometrie prin înlocuirea a cincea postulatul.

Riemann înlocuit cu axioma: printr-un punct situat în afara o anumită linie în avion, este imposibil de a efectua orice paralelă, acestea vor interfera cu acest lucru.

NI Lobachevsky și J. Bolyai a admis că ... există un set de linii

care nu se intersectează cu acest lucru.

Pentru a ilustra aceste geometrii considera spațiul a două dimensiuni, numită suprafață. geometria euclidiană realizată în planul Riemann - pe suprafața unei sfere, Lobachevskian - pe așa-numita pseudo-sfera (zona negativă).

Construirea figura „triunghiului“ pe cele trei suprafețe.

În geometria euclidiană suma unghiurilor unui triunghi este de 180 °, y Riemann - mai mult de 180 °,

iar la Lobachevskian - mai puțin de 180 ° (figura 1, 2, 3).

În general, spațiul are trei dimensiuni, geometria pentru fiecare caracterizată prin propria curbură a spațiului: în geometria euclidiană curbura este zero, y Riemann - pozitiv, y Lobachevskian - Boyaya - negativ.

Curbarea spatiului este înțeleasă în știință ca o abatere de la euclidiene l metrica, exact ceea ce este descris în limbajul matematicii, dar nu apare într-un mod vizual.

Lobachevsky și Riemann au crezut că doar experimente fizice ne poate arăta ce geometria lumii noastre. Einstein în teoria generală a relativității făcut geometria fizică a științei experimentale, care a confirmat natura spațiului Riemann. relativității generale înlocuiește legea lui Newton a gravitației noi ecuații ale gravitației și legea lui Newton pentru a deveni un caz de limitare a ecuațiilor lui Einstein.

Un răspuns interesant Einstein a spus ziarului american „New York Times“. La întrebarea: ce este esența teoriei relativitatii, Einstein a spus, „Linia de jos este aceasta: Este folosit pentru a fi că, dacă printr-o minune toate lucrurile materiale au dispărut dintr-o dată, spațiul și timpul ar rămâne. Conform teoriei relativitatii cu lucrurile pe care le-ar dispărea, iar spațiul și timpul. "

multidimensionalitatea spatiului

Schimbarea radicală în spațiul și toate imaginea fizică a lumii a fost într-un sistem heliocentric, Copernic a dezvoltat în lucrarea sa „Pe Revolutions

sfere cerești. " Teoria lui Copernic mișcarea dirijată a științei naturale să recunoască imensitatea și infinitatea spațiului.

În noua imagine fizică gravitațională a lumii dezvoltate de Newton, afirmă ideea de spațiu infinit în care obiectele spațiale sunt conectate între ele prin gravitație. Dezvăluind esența timpului și a spațiului în lucrarea sa, „Principiile matematice ale filozofiei naturale“, Newton le descrie ca fiind „locus de ei înșiși și de tot ceea ce există. Timpul este tot în sensul de ordinul a secvenței în spațiul -. În sensul situației ordine " El propune să se facă distincția între două tipuri de concepte de spațiu și timp: absolut (adevărat, matematică) și relativă (și aparent, de zi cu zi).

În teoria gravitatiei a lui Newton, se consideră că spațiul este euclidian, iar particulele se mișcă curbate numai sub acțiunea forțelor.

Conceptul de spațiu și de timp pe care să se construiască imagine fizică a lumii lui Newton, a fost dominantă până la sfârșitul secolului al XIX-lea.

Spatiul este infinit, plat, „drept“, euclidian. Caracteristicile sale metrice au fost descrise de geometria euclidiană. A fost văzut ca absolut, gol, omogen și izotrop (fără puncte izolate și direcții) și acționează ca „locus“ corpurilor materiale independente de sistemul lor inerțial.

În secolul al XIX-lea. în fizică există un concept nou - „câmpul“, care, în cuvintele lui Einstein, a fost „cea mai importantă realizare din moment ce Newton“ (Einstein, Infeld L. „Evoluția fizicii.“ -. Ca M. Guard, 1966. - p.220 ).

Descoperirea existenței câmpului în spațiul dintre taxele și particulele a fost foarte important pentru a descrie proprietățile fizice ale spațiului și timpului. Structura câmpului electromagnetic este descrisă cu ajutorul a patru ecuații Maxwell care stabilesc valori de comunicare ce caracterizează distribuția electrică și câmp magnetic în sarcină spațială și curent. După cum sa menționat Einstein, teoria relativității apare din probleme.

spațiu cu patru dimensiuni. Teoria relativității speciale (SRT), creat în 1905 de Albert Einstein, a fost rezultatul compilării și sinteză a mecanicii clasice Galileo - Newton și Maxwell - Lorentz. Creatorul SRT formulat un principiu al relativității generalizate, care se aplică acum fenomenelor electromagnetice, inclusiv de lumină și de mișcare. Acest principiu că orice experimente fizice produse într-un anumit cadru, este imposibil să se facă distincția între starea de repaus și o mișcare rectilinie uniformă. Al doilea principiu stabilește limite privind viteza de propagare a impactului material de 300,000 km / s. Această rată nu poate

să iasă cu orice viteză și pentru toate sistemele este constantă, iar pe tot corpul în mișcare pe Pământ în raport cu viteza luminii au o viteză de la zero.

SRT este observat legătură inseparabilă relativă și absolută ca una dintre manifestările de simetrie fizică. Deoarece viteza luminii este o valoare absolută, iar timpul de comunicare și spațiu detectat ca valoare absolută. Este exprimat în intervalul de spațiu-timp de formula

s = l 2 + c 2 t 2.

In fiecare lungime a corpului cadru de sistem și intervalul de timp sunt diferite, iar această valoare rămâne neschimbată.

STO spațiu și timp combinate într-un singur patru dimensiuni spațiu-timp și a stabilit dependența proprietăților spațiu-timp de viteza de mișcare a corpurilor.

În teoria generală a relativității, Einstein (RTG) sau teoria gravitatiei, se presupune că o singură non-euclidiene spațiu-timp, iar particulele sunt deplasate de-a lungul căi, care sunt la o anumită curbură mai scurte spații coincid cu fiecare alte două puncte. Einstein extinde principiul relativitatii, extinderea la cadru non-inerțial de referință.

spațiu Fractal. Modalități de a descrie spațiu și obiecte în spațiu sunt dezvoltate astăzi. Este cunoscut faptul că linia are o dimensiune de 1 (numărul de coordonate), planul - dimensiunea 2, corpul - dimensiunea 3. Dar se poate imagina un set cu o dimensiune 3/2? În 1919, Hausdorff matematician german (1868-1942) matematic strict definit un astfel de spațiu. In 1975 matematicianul S. Mandelbrojt (1899-1983), numit spatiul cu dimensiunea fracțională fractal (din limba engleză «fracțiune» -. Fraction). Compararea geometriei clasice cu o noua geometrie, fractală, el a scris: „De ce este adesea numit geometrie rece și uscat? Unul dintre motivele pentru care constă în incapacitatea sa de a descrie forma de nori, munți, copaci, sau pe coasta. Nori - acest lucru nu este domeniul de aplicare, zona de coastă - acest lucru nu este un cerc, iar coaja nu este netedă, iar fulgerul nu este distribuit într-o linie dreaptă. Natura nu ne arată doar într-o măsură mai mare, și un nivel foarte diferit de complexitate. Numărul de scări diferite lungimi ale structurilor este întotdeauna infinit. Existența acestor structuri noi este o provocare ca o sarcină dificilă de a studia formele pe care Euclid au scăzut ca un informă, -. Morfologia studiului amorf "

Cel mai simplu exemplu al unui obiect descris de o nouă geometrie, un fulg de nea, deschis G. Koch în 1904. Creșterea de fulgi de zăpadă nu este limitată, este infinit intern și auto similare.

Trebuie remarcat din nou că ideea de spații fractale au fost introduse destul de formal, indiferent de orice obiecte fizice. Astăzi a devenit clar că acestea ne permit să descrie o varietate de fenomene fizice: proprietățile suprafeței de cristal, procesele din materiale magnetice, formarea de noi materiale de influențe externe, și altele.

Aici definiția spațiului, dat de matematică și fizică.