Основні категорії природознавства
У класичному поданні в природознавстві розрізняли два види матерії: речовина та поле. Але речовина та поле розглядалися відокремленими один від одного. Тільки квантова механіка вперше дозволила встановити зв'язок речовини та поля. Експериментальне відкриття в 1927 дифракції електронів довело, що мікрочастинки речовини і поля мають двоєдину природу - одночасно корпускулярну (дискретну) і хвильову (безперервну). У сучасних уявленнях матерія може існувати у трьох формах: речовини, поля та фізичного вакууму, пов'язаних взаємними переходами (принцип корпускулярно-хвильового дуалізму та явище анігіляції).
Мал.1. Форми існування матерії у сучасному природознавстві
Фізичний вакуум –нижчий енергетичний стан поля з нульовим числом квантів, що характеризується відсутністю елементарних частинок, що виявляються. Вважається, що в ньому є віртуальні частки.
Віртуальна частка- елементарна частка в проміжних (неспостережуваних) станах, що розглядається як існуюча умовно.
При певних станах фізичнийвакуум може породжувати пари частинок: частка - античастка
Античастка- елементарна частка з тією ж масою, що у даної частинки, але з протилежним зарядом.
Анігіляція- процес взаємодії частки та античастки, при якому частки зникають із виділенням енергії
Деякі вчені об'єднують речовину і поле в єдиний тип реальності, яка діє на наші органи почуттів і взаємодіє сама з собою, виявляючись в одних умовах як речовина (фізичні тіла, молекули, атоми, частки), а в інших – як поле (світло, радіація) , гравітація, радіохвилі). Однак це об'єднання більшою мірою стосується, ймовірно,не макро -, а мікросвіту, багато властивостей якого носять квантово-механічний характер.
Простір.- Перше уявлення про нього виникло з очевидного існування в природі твердих фізичних тіл, що займають певний обсяг. З такого уявлення випливало, що простір висловлює порядок співіснування фізичних тіл. Першою закінченою теорією простору є геометрія Евкліда, створена близько 2000 тому. Геометрія Евкліда оперує ідеальними математичними об'єктами, які існують ніби поза часом.
Класичні уявлення про просторі.І.Ньютон ввів поняттяабсолютного простору, яке може бути абсолютно порожнім і існує незалежно від наявності в ньому фізичних тіл. Властивості такого простору описуютьсяЕвклідовою геометрією.
Проте, з поглядусучасного природознавствапорожній простір – це ідеалізація. Реальний навколишній світ сповнений матеріальних об'єктів: елементарних частинок, полів (фізичний вакуум – одна з форм існування матерії).А. Ейнштейн показав, що лінійні характеристики простору визначаються гравітаційним полем, яке викривляє його, а також залежать від руху об'єкта, тобто виявив відносність простору. Ці становища він виклав у спеціальній (1905г.) і загальної (1916г.) теоріях відносності.
Спеціальна теорія відносності(СТО)- це теорія структури простору-часу. Вперше була представлена в 1905 Альбертом Ейнштейном в роботі «До електродинаміки рухомих тіл». Теорія описує рух, закони механіки, а також просторово-часові відносини, що визначають їх, при швидкостях руху, близьких до швидкості світла. Класична механіка Ньютона у межахСпеціальна теорія відносності є наближенням для малих швидкостей.
Загальна теорія відносності(ОТО)- теорія гравітації, розроблена Ейнштейном в 1905-1917 роках. Є подальшим розвитком спеціальної теорії відносності. У загальній теорії відносності постулюється, що гравітаційні ефекти обумовлені не силовою взаємодією тіл і полів, а деформацією самого простору-часу, в якому вони знаходяться. Ця деформація пов'язана, зокрема, із присутністю маси-енергії.