Законы Ньютона и Кеплера. Волновые свойства света

Размещено на http://www.allbest.ru/

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по физике

Законы Ньютона и Кеплера. Волновые свойства света

Вопрос № 1: Закон сохранения импульса в классической механике и связь его с законом динамики Ньютона. Пример использования этого закона сохранения. Как он связан со свойствами пространства-времени, и почему этот закон фундаментален?

Ответ: Момент импульса системы тел сохраняется неизменным при любых взаимодействиях внутри системы, если результирующий момент внешних сил, действующих на нее, равен нулю.

Закон сохранения импульса является следствием законов Ньютона, являющихся основными законами динамики. Однако этот закон универсален и имеет место и в микромире, где законы ньютона неприменимы.

Следствия:

1) В случае изменения скорости вращения одной части системы другая также изменит скорость вращения, но в противоположную сторону таким образом, что момент импульса системы не изменится; При движении человека, находящегося на поверхности диска, по окружности с центром, совпадающим с центром масс диска, последний начинает поворачиваться в сторону, противоположную движению человека относительно Земли.

2) Если момент инерции системы в процессе вращения изменяется, то изменяется и ее угловая скорость таким образом, что момент импульса системы останется тем же самым;

3) В случае, когда сумма моментов внешних сил относительно некоторой оси равняется нулю, момент импульса системы относительно этой же оси остается постоянным.

Закон сохранения импульса широко используют при изучение вращение тел. Момент импульса тела по величине равен произведению импульса тела на расстояние до оси вращения, его может иметь тело даже при вращение по прямой. Понятие момента силы используют для сил, способных вызвать вращение тел. Пример: приложенная к ручки двери сила приводит дверь во вращение относительно линии косяка или дверных петель, но вращения не будет в случае приложения силы вдоль линии петель. Вращение вызывает только перпендикулярная составляющая силы. При отсутствие действия внешних сил (система изолирована) действует закон сохранения импульса для поступательного движения и момента импульса для вращения.

Момент силы и момент импульса связаны по второму закону Ньютона.

В динамики Ньютона масса не меняется с изменением скорости, что выполняется при движение со скоростями, много меньшими, чем скорость света. Поскольку массы на скорость есть импульс, второй закон может быть переформулирован - сила равна изменению импульса в единицу времени; в изолированной системе импульс не меняется (сохраняется).

Установленные связи между свойствами пространства и времени и законами сохранения содержались в скрытой форме в принципах классической механики Галилея - Ньютона. Галилей рассматривал пространство и время как реальности, существующие вне нашего сознания. Открытый им принцип относительности отражал однородность и изотропность пространства. У Ньютона пространство и время абсолютны в том смысле, что свойства не зависят от движущихся в нем тел и протекающих механических явлений, а свойства времени - от движущейся материи. Пространство и время не связаны между собой, они как бы арена где происходят события. Однородность и изотропность пространства и времени необходимо следует из законов Ньютона.

Впоследствии оказалось, что законы Ньютона можно заменить единым постулатом - вариационным принципом, который был удобным во многих отношениях, например, что его можно использовать при формулировке сложных задач.

Закон фундаментален, так как, для решения задач механики важны меры движения (импульс, момент импульса и кинетическая энергия) и меры действия силы (импульс силы и работа). Соотношение между этими мерами составляют общие теоремы механики.

Вопрос №2: Суть законов Кеплера, и их связь с законом всемирного тяготения. Насколько применима модель, принятая Ньютоном? Определите массу солнца, если известно что Земля движется вокруг него со скоростью 30 км/с на среднем расстоянии 150 млн.км.

Ответ: С помощью первого закона, Кеплер установил, что орбита Марса - не окружность, а эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце. Такая же закономерность оказалась и для других планет, только вытянутость эллипса отличается.

Второй закон Кеплера: каждая планета движется по своей орбите так, что ее радиус - вектор описывает за равные промежутки времени равные площади. Что означает, чем ближе планета к Солнцу, тем больше скорость движения по орбите.

Третий закон Кеплера гласит: отношение кубов больших полуосей орбит двух планет Солнечной системы равно отношению квадратов периодов их обращение вокруг Солнца. Большая полуось - это половина максимального расстояния между двумя точками эллипса. Этот закон позволил оценить размеры солнечной системы.

Ньютон использовал эти законы, выведенные из наблюдений и вычислений, при формулировке закона о всемирного тяготения. Он сумел показать, что только в случае, если силы, действующими между тяготеющими телами, пропорциональны закону обратных квадратов, то все три закона выполняются.

Итак, закон тяготения связан с законами Кеплера, полученными из наблюдений за движением планет. Закон тяготения и законы Кеплера пригодны для движением под действием тяготения в задаче для двух тел, где одно является центральным, а второе вращается вокруг него по эллипсу или окружности.

Закон всемирного тяготения Ньютона был применен в Солнечной системе: при предсказание возвращения кометы Галлея, объяснение движение Луны, оценки планетных возмущений, обнаружение планеты Нептун по возмущениям планеты Уран, а затем планеты Плутон, сплюснутость Земли у полюсов, траектории астероидов, планеты космических аппаратов др.

Вне Солнечной системы - движение звезд в системе двойных звезд и звездных систем. Но и вне солнечной системы использования закона тяготения привело к появлению ряда парадоксов (фотометрическому, космологическому и др.), которые были разрешены только в общей теории относительности.

В закон Ньютона входит универсальная гравитационная постоянная G, определенная в опытах Кавендиша. Знание ее позволило «взвесит» нашу планету.

Из формул центробежной силы, закона всемирного тяготения выражаем массу Солнца. Центробежная сила Земли рассчитывается следующим образом: где m - масса Земли; v - скорость движения Земли вокруг Солнца; к - радиус Земли. mEarth = 5.9*1024 кг; Радиус Земли составляет 6358 км.

F = 5.9*1024кг * 30000 м/с / 6358000 = 0,028*1024 Н.

Таким образом,

масса Солнца = (0,028*1024 Н * 22500000 м2)/ (6.67·10-11 Нм2/кг2 * 5.9*1024кг) = 1 989 100*1024 кг.

Вопрос №3: Роль измерений и получений законов естествознания. Понятие о метрической системе. Где на Земле можно наиболее приблизиться к центру Земли? Как измерили размеры Луны, Земли, Солнца? Каков диапазон расстояний во Вселенной?

Ответ: В науке производятся количественные сравнения, и поэтому важны измерения. Измерения - это определение неизвестной величины известной установленной единицей меры. Однородность и изортопность пространства определяют возможность измерять расстояние с помощью единого эталона длины. Расстояние между двумя точками принято называть длину отрезка, соединяющего эти точки. Измерения с помощью эталона требует непосредственного контакта с точками, между которыми измеряется расстояние. За исключением простейших способов измерения (с помощью линейки или рулетки), такой способ основан на кинематике.

Для измерения длины в физике используют метрическую систему, которая сложилась исторически. Только в 1983 году было принято определение метра: «метр - длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299 792 458 долю секунды.

Размеры планет определяют по тщательным наблюдением за их движениями. Имея пропорции можно построить примерную схему солнечной системы. Для получения абсолютных значений необходимо знать хотя бы один радиус орбиты. Сейчас все расстояния определены достаточно скрупулезно и разными методами.

Луну исследовали радиолокационным методом, при котором на исследуемый объект посылают мощный кратковременный электромагнитный импульс, а затем принимают отраженный сигнал. Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме с = 299792458 м/с. Если точно измерить время, которое потребовалось сигналу, чтобы дойти до объекта и обратно, то легко вычислить искомое расстояние. Этот метод позволяет с большой точностью определить расстояние до небесных тел солнечной системы.

Размеры Земли точно определил Эратосфен во II до н.э., измерив угловое отклонение Солнца от зенита в Александрии в 7,2°, тогда как в Сиене оно было в зените. При этом 7,2° составляет такую долю от 360°, какую составляет расстояние между городами 800 км от полной длины окружности Земли. Так он получил эту длину в 40000 км, точно - 40075,696 км.

кеплер ньютон метрическая негентропия

Солнца нам кажется примерно такого же размера, как и Луна, но до него в 375 раз дальше, поэтому и диаметр Солнца должен в 375 раз больше лунного. Умножая, получаем для диаметра Солнца приближенное значение 1,4 млн км, т.е. Солнце примерно в 100 раз больше Земли.

Природа жидкости по Архимеду такова, «что из ее частиц, расположенных на одинаковом уровне и прилегающих друг к другу, менее сдавленные выталкиваются более сдавленными, и что каждая из ее частиц сдавливается жидкостью, находящейся над ней, по отвесу». Это определение позволяет Архимеду сформулировать основное положение: «Поверхность всякой жидкости, установившейся неподвижно, будет иметь форму шара, центр которого совпадает с центром Земли».

Диапазон расстояний во Вселенной - расстояния с которыми имеет дело астрономия, не воспринимается сознанием. Эти огромные расстояния в мире звезд измеряют в световых годах (1 св. год. - около 9,5 млрд. км, расстояние , которое свет со скоростью 300 000 км/с проходит за год, - 9,46 * 10¹⁵м.)., расстояние от Солнца до Земли, принятое за астрономическую единицу (а.е. длины - 1,49598 * 10¹¹ м, или примерно 150 млн. км), свет преодолевает 8,5 мин. Луна находится на расстояние всего около 1 св. секунды, или 60 радиусов Земли, или 384 тыс. км. Поперечник Солнечной системы - несколько световых часов, а ближайшая звезда находится на расстояние около 4 св. лет. Наша галактика называется Млечный Путь и состоит из 150млрд звезд. Она состоит из ядра и нескольких спиральных ветвей. Ее размеры - 100 тыс. световых лет. Большая часть звезд нашей галактики сосредоточена в гигантском «диске» толщиной около 1500 световых лет. На расстояние около 30 тыс. световых лет от центра галактики расположено Солнце.

Вопрос №4: Какова специфика микромира по сравнению с изучением мега- и макромира. Поясните принципы соответствия и дополнительности.

Ответ: Характер физических законов существенно зависит от масштаба исследуемых явлений, и принято говорить о микро-, макро- и мегомире. Объектами микромира являются атомные ядра и молекулы, атомы и элементарные частицы. К объектом макромира относят живую клетку, человека и соизмеримые с ним предметы. Мегамир - это планеты, Солнце, звезды, галактики и все Вселенная в целом. В мегамире существенную роль играют эффекты специальной теории относительности и общей теории относительности, преобладающим взаимодействием является гравитационное. В макромире законы движения тел определяются классической механикой, а в микромире - квантовой физикой.

Микромир - мир очень малых микрообъектов, размеры которых от 10^-8 до 10^{-16 см}, а время жизни может быть до 10^-24 с. Испускание и поглощение света происходит порциями, квантами, получившими название фотонов. Это мир - от атомов до элементарных частиц. При этом для микромира свойственен корпускулярно - волновой дуализм, т.е. любой микрообъект обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами. Микромир подчиняется квантовой механики, квантовой электродинамики, квантовой хромодинамики. Квантовое поле носит дискретный характер.

Макромир - это мир объектов, соизмеримый с человеческим опытом. Размеры макрообъектов измеряются от долей миллиметров до сотен километров, а время от секунд до лет. Поведение же макроскопических тел, состоящих из микрочастиц, описывается классической механикой и электродинамикой. Материя может прибывать как в виде вещества, так в виде поля, причем вещество дискретно, а поле - непрерывно. Скорости распространения поля равны скорости света, максимальной от возможных скоростей, а скорости движения частиц вещества всегда много меньше скорости света.

Мегамир - мир объектов космического масштаба. Объекты мегамира - планеты, звезды, галактики, Метагалактики, также присутствует материя в виде излучения и диффузная материя. Последняя может занимать огромное пространство в виде гигантских облаков газа и пыли - газопылевых туманностей. Мегамир описывается законами классической механики с поправками, которые были внесены теорией относительности.

Принцип соответствия - новая теория не может быть справедливой, если не будет содержать в качестве предельного случая старую теорию, относящемся к тем же явлениям, если она уже подтверждена опытом в той же области. Этот принцип отражает диалектику соотношений абсолютной и относительной истин. Смена теорий (относительных истин) есть шаг на пути приближения к абсолютной истине.

Принцип дополнительности (Н. Бор.) - согласно которому вся информация о микрообъектах может быть получена с помощью только макроприборов, работающих в определенных диапазонах, позволяющих довести эту информацию, в конечном итоге, до органов чувств познающих субъектов. Макроприборы подчиняются законом классической физики и должны переводить информацию о явлениях в микромире на языке понятий классической физики. Следовательно, любое явление в микромире не может быть проанализировано как само по себе отдельно взятое., а обязательно должно включать в себя взаимодействие с классическим микроскопическим прибором. С помощью конкретного микроскопического прибора мы можем исследовать либо корпускулярные свойства микрообъектов, либо волновые, но и не те, и не другие одновременно, обе стороны предмета должны рассматриваться как дополнительные друг к другу.

Вопрос №5: Что изучает термодинамика? Что такое «термодинамическая система», «равновесное состояние»? Определите понятие «теплоемкость» и «удельная теплоемкость». Как по ним можно судить о внутренней структуре вещества?

Ответ: Термодинамика изучает общие свойства макросистем, находящихся в состояние термодинамического равновесия, и процесса перехода между этими состояниями.

Живая система, как и любая иная природная система, подчиняется законом термодинамики. Элементы живого организма постоянно разрушаются и строятся вновь - биологическое обновление. Для этого процесса требуется непрекращающейся приток извне вещества и энергии, а также вывод во внешнюю среду части продуктов биохимических процессов, включая тепло. Таким образом, любые функционирующие организмы обязательно являются неизолированными, открытыми термодинамическими системами. Благодаря потокам вещества и энергии, проходящим через эти системы, они являются также неравновесными.

Равновесное состояние с молекулярно - кинетической точки зрения отвечает состояние максимального хаоса в изолированной системе. По законом термодинамики, полученным как обобщение опыта, такая система вернется в положение равновесия; при удаление от равновесия ее состояние становится все более неустойчивым, и даже малые изменения какого-либо параметра могут привести систему в новое состояние.

Понятие теплоемкости ввели И. Вильке и Дж. Блэк. Теплоемкость - отношение бесконечно малого количества тепла, полученного телом, к соответствующему приращению температуры. Удельная теплоемкость вещества (калория) - количество теплоты, соответствующее изменению температуры единицы массы воды на 1 градус.

От воздействия внешней среды атом может быть возбужден или разрушен. Все зависит от величины энергетического воздействия, от состояния атома в момент воздействия и от потенциальных возможностей атома реагировать на воздействие. Но из этих двух следствий воздействия энергии среды на атом следует, что в возбужденном состоянии атом может соединится с другим атомом. И в этом случае возможна нормализация плотности материи. Эта нормализация происходит в условиях новой системы состоящей из двух атомов.

Теплоемкость - количество теплоты, которое необходимо подвести к телу, чтобы повысить его температуру на 1 К, точнее - отношение количества теплоты, полученного телом (веществом) при бесконечно малом изменении его состояний в каком-либо процессе, к вызванному им приращению температуры. Теплоемкость единицы массы называют удельной теплоемкостью. Теплоемкость единицы массы называют удельной теплоемкостью. Если процесс теплопередачи не сопровождается работой, то на основании первого закона термодинамики количество теплоты равно изменению внутренней энергии тела.

Вопрос №6: Опишите, как развивались представления о свете, в каких явлениях проявляется его волновые свойства? Какое явление показывает, что свет - поперечная волна? Как и кем было показано, что свет есть электромагнитная волна? Если при отражении от горизонтальной стеклянной пластинки солнечный луч оказался плоскополяризованным то какова была высота Солнца над горизонтом?

Ответ: Известны два альтернативных взгляда на природу света - корпускулярная точка зрения, отстаиваемая Ньютоном, согласно которой свет - поток частиц, корпускул. И точка зрения Гюйгенса о волновой природе света, согласно которой свет - это волна, распространяющаяся в упругой механической среде, которая есть светоносный эфир. Наряду со светоносным эфиром, для объяснения электрических свойств тел Б. Франклином вводится понятие электрического эфира, а Францем Эпинусом - понятие о магнитной жидкости. Тем не менее, благодаря авторитету Ньютона, идея абсолютного пустого пространства , одерживает победу над концентрацией эфира вплоть до начала XIX века. И лишь работы Юнга и Френеля по изучению явлений интерференции и дифракции света приводят к возрождению концепции светоносного эфира.

Возникал вопрос: Неподвижен ли сам эфир или же он движется? Если он движется, то увлекается ли движущимися телами? Споры пивели к трем концепциям природы эфира: первая из них определяла эфир как неподвижную среду, не увлекающеюся движущимися телами; вторая гласила о полном увлечение эфира движущимися телами, в следствии чего различные слои эфира должны иметь различные скорости; и третья, о частичном увлечение движущимися телами. Все точки зрения были опровергнуты теорией относительности Эйнштейна, подготовив тем не менее необходимую почву для ее появления.

Хотя теория эфира была устранена наукой, она оставила несомненно важный след в формирование физических понятий.

Для понимания волновых свойств света необходимо расстаться с представлением об одномерной волне и перейти к более реальным волнам - плоским и трехмерным, с которыми приходится встречаться в природе.

Зависимость показателя преломления света от частоты колебаний (или длины волны) называется дисперсией. Ньютон отметил, что разложения белого света в спектр есть проявление дисперсии. Направив разложенный на составляющие свет на вторую призму, он получил вновь белый свет. В одном и том же веществе скорости света для разных частот различны, различны и показатели преломления, причем последний зависит от частоты. На основе явления дисперсии света, объясняемой волновой теорией света, созданы наука спектроскопия и приборы: спектроскоп и спектрограф.

Явление дифракции возникает, если плоская волна длиной волны л попадает на преграду со щелью шириной s. Оно было описано Ф. Гримальди в 1665 г., как новый тип отклонения света за отверстием, что не могло быть понято с позиции геометрической оптики. Гримальди объясняет явления волновыми представлениями по аналогии с волнами, образующимися вокруг брошенного в воду камня: препятствие, помещенное на пути луча света, порождает в световом флюиде волны отклоняющиеся за отверстием. В том же году вышла и «Микрография» Р. Гука, для него природа света была чрезвычайно важна. Для распространения света нужна среда, эфир, и свет распространяющийся в эфире колебания. Каждое колебание в однородной среде порождает сферу, радиус которой постоянно растет по мере распространения. При размерах щели на препятствии, меньших длины волны, щель является как бы точечным источником света.

Явление интерференции, или сложение когерентных волн, происходит, если щелей на пути волны несколько, а тек же при распространение волны от нескольких источников. Рассмотрим два источника на поверхности воды. При размере щели, больше длины волны, никаких искажений практически не наблюдается. Если щели будут меньше длины волны, наблюдается интерференционная картина, при этом она существенно зависит от того , в какой фазе каждая из волн пришла к щели. Явление интерференции наблюдается и для поперечных и для продольных волн.

То что свет поперечная волна, доказывает явление поляризации: луч света, проходя через два кристалла исландского шпата, подвергался двойному лучепреломлению в зависимости от взаимной ориентации осей кристаллов.

То что свет электромагнитная волна, было показано Максвеллом. Он связал оптику с электричеством и открыл фундаментальные законы, управляющие поведением электрических и магнитных полей и их взаимодействием с зарядами и магнитами. Труды Максвелла привели к введению понятия электромагнитного поля и к установлению законов его распространения.

Впервые скорость света измерил датский ученый Ремер в 1676 г., используя астрономический метод. Он засекал время которое самый большой из спутников Юпитера Ио находился в тени этой огромной планеты. Ремер провел измерения в момент, когда наша планета была ближе всего к Юпитеру, и в момент, когда мы находились немного (по астрономическим понятиям) дальше от Юпитера. В первом случае промежуток между вспышками составил 48 часов 28 минут. Во втором случае спутник опоздал на 22 минуты. Из этого был сделан вывод, что свету необходимо 22 минуты, чтобы пройти расстояние от места предыдущего наблюдения до места настоящего наблюдения. Зная расстояние и время запаздывания Ио он вычислил скорость света, которая оказалась огромной, примерно 300 000 км/с. Впервые скорость света лабораторным методом удалось измерить французскому физику Физо в 1849 г. Он получил значение скорости света равное 313 000 км/с.

Длина световой волны: с/w, где с=3*108 м/с - скорость света в вакууме; w - частота излучения. Абсолютный показатель преломления среды n=c/v где v - скорость света в среде. Т.к. луч плоскополяризован то по закону Брюстера. Для стекла =1,53 для воздуха =1. =1,53, =56,8. С - расстояние от Земли до Солнца = 1,496*1011м.

Следовательно,

высота = 1,496*1011*cos56,8?=8.191*1011 м.

Вопрос №7: Поясните понятие «солнечной активности». Какие процессы на солнце связанны с явлениями на Земле. Как распределяется на Земле Солнечная энергия? Насколько можно считать Землю тепловой машиной? Дайте понятие о негентропии солнечного излучения.

Ответ: Солнечная активность - совокупность наблюдаемых изменяющихся (быстро или медленно) явлений на Солнце. Поскольку газ находится в состояние плазмы, на Солнце существенную роль играют магнитные поля. При возрастание напряженности магнитного поля растет солнечная активность во всех слоях солнечной атмосферы, проявлением такой активности являются вспышки. В годы максимума солнечной активности бывает до десяти вспышек в сутки. Вспышки, размерами около 1000 км и длительностью порядка 10 минут, обычно возникают в нейтральных областях между пятнами, имеющими противоположную полярность. Во время вспышки выделяется энергия, равная энергии взрыва 1 млн мегатонных водородных бомб. Излучение в это время наблюдается и в радио-, и в рентгеновском диапазоне. Появляются энергичные частицы (протоны, электроны и др.), составляющие солнечные космические лучи.

Под влиянием магнитного поля Земли, корпускулярное излучение Солнца отклоняется в сторону высоких широт, где наблюдается свечение - полярные сияния.

Лишь небольшая часть солнечной энергии, поступающей на Землю, улавливается биосферой. Ультрафиолетовая часть солнечного спектра, составляющая около 30% всей солнечной энергии, доходящей до Земли, почти полностью задерживается атмосферой. Половина поступающей энергии превращается в тепло и затем излучается в космическое пространство, 20%расходуется на испарение воды и образование облаков и только около 0,02% используется биосферой. В процессе фотосинтеза зеленые растения и водоросли усваивают эту энергию и запасают в форме сахаров. От этого процесса зависит все существование биосферы.

Атмосфера Земли может рассматриваться как гигантская тепловая «машина», в которой роль нагревателя и холодильника играют экваториальная зона и зоны полюсов, а источником энергии является солнечная радиация. Считая, что полный поток солнечной энергии, поступающий на Землю, равен JW =1,7*107 Вт, а КПД h рассматриваемой «машины» на порядок меньше максимально возможного, оценить среднюю мощность <P>, расходуемую на образование векторов, в расчете на 12 земной поверхности. По мере удаления от центра температура и давление уменьшаются. На расстоянии более 0,3 радиуса Солнца температура становится ниже 5 млн. градусов, а давление ниже 10 млн. атмосфер. В этих условиях термоядерные реакции протекать уже не могут. В результате термоядерных реакций в ядре Солнца возникают жесткие гамма-кванты, обладающие огромной энергией. Вышележащие слои только передают и переизлучают наружу излучение, выделившееся в ядре. В этих слоях атомы и ядра, поглощая квант большой энергии, как правило, излучают несколько квантов меньшей энергии. На пути от ядра до поверхности Солнца происходит многократное «дробление» жестких квантов на менее энергичные. В результате с поверхности Солнца вместо жестких гамма-квантов излучаются кванты со значительно меньшей энергией - рентгеновские, ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные.

Электроны, протоны, алфа-частицы, а так же более тяжелые атомные ядра составляют корпускулярное излучение Солнца. Значительная часть этого излучения представляет собой более или менее непрерывное истечение плазмы - солнечный ветер, являющийся продолжением внешних слоёв Солнечной атмосферы - солнечной короны.

Наконец, с солнечными вспышками связаны наиболее мощные кратковременные потоки частиц, главным образом электронов и протонов. В результате наиболее мощных вспышек частицы могут приобретать скорости, составляющие заметную долю скорости света. Частица с такими большими энергиями называются солнечными космическими лучами. Солнечное корпускулярное излучение оказывает сильное влияние на Землю, и прежде всего на верхние слои её атмосферы и магнитное поле, вызывая множество интересных геофизических явлений.

Негэнтропия, т.е. отрицательная энтропия, одной из составляющих которой является высококачественная энергия, необходима как в качестве фундамента жизни, так и для обеспечения производственной деятельности человечества. Негэнтропия является необходимым условием существования направленных процессов и образования упорядоченных структур. Для того, чтобы не возникало противоречий между деятельностью человека и объективными тенденциями развития материального мира, человек должен научиться правильному использованию запасов негэнтропии. А эта задача связана, прежде всего, с оптимальным выбором источников энергии.

В течение долгого времени традиционные источники негэнтропии - непосредственно солнечное излучение и его опосредованные формы: падающая вода, сила ветра приливов и отливов, природные топлива - поставляли человеку все необходимые для определенного уровня развития общества блага. Оптимальное расстояние от Земли до Солнца - этого гигантского термоядерного реактора обусловило возникновение и развитие жизни на нашей планете.

Обычно показателем технического развития общества служит количество потребляемой в единицу времени (обычно за год) энергии DE(t). Однако, из вышесказанного следует, что правильнее было бы оценивать потребление негэнтропии, исходя из реально возможных запасов негэнтропии. Это означает, что необходимо использовать объективные критерии научно-технического прогресса наряду со степенью истощения природных ресурсов и загрязнения окружающей среды.

"Негэнтропия" - это просто "негативная (т.е. отрицательная) энтропия". Про отрицательную энтропию Солнечного излучения, наверное, говорить всё же не совсем корректно. Поскольку его энтропия всё же положительна. Но дело в том, что температура Солнечного излучения довольно высока (около 6000К), а равновесная температура Земной поверхности относительно низка (около 300К). Поэтому энтропия теплового излучения Земли (средняя энергия которого равна энергии падающего Солнечного излучения), гораздо больше той энтропии, которую приносит Солнечное излучение. Эта разница и является той "негэнтропией", за счёт которой на Земле может развиваться и функционировать множество сложных систем А.А. Горелов «Концепции современного естествознания».

Размещено на Allbest.ru