Что такое структура в физике

Структура

Содержание

Основные сведения

В своём основном значении, структура есть внутреннее устройство чего-либо. Внутреннее устройство связано с категориями целого и его частей. Выявление связей, изучение взаимодействия и соподчиненности составных частей различных по своей природе объектов позволяет выявить аналогии в их организации и изучать структуры абстрактно без связи с реальными объектами. Например, мы говорим об иерархической структуре объектов безотносительно к их природе и выявляем и исследуем в этой структуре общие свойства. Одними из формальных математических методов такого анализа является теория графов и семиотика структуры.

Примеры структур

В естественных науках

Информатика

Примером структуры как пространственного состава, внутреннего строения, является структура сети.

Химия

Примером структуры является атомная или молекулярная структура веществ (см. иллюстрацию).

Физика

В физике долгое время изучалось строение атома — на иллюстрации показана структура атома гелия (He), затем структура ядра, строение (структура) частиц (адронов). Элементарные частицы, выглядящие в эксперименте точечными, не имеющими внутренней структуры, называют бесструктурными.

Биология

В биологии термин «структура» используется как составная часть некоторых терминов:

Почвоведение

Структура почвы — размер и форма почвенных агрегатов (естественная сложная почвенная отдельность, образовавшаяся из микроагрегатов или элементарных почвенных частиц в результате их слипания и склеивания под влиянием физических, химических, физико-химических и биологических процессов). Примеры:

Геология

Техника

Структура технического объекта (а также технической системы, технического устройства) — характеристика геометрического образа объекта, его зримого представления, то есть форма, количество и взаимное положение элементов, частей и тел, узлов и агрегатов, составляющих или представляющих рассматриваемый объект. Примерами изображения структуры являются структурная схема машины, расчетная схема, кинематическая схема и т. д.

Понятие структуры объекта отличается от понятия структуры процесса, характеризующего последовательность и состав стадий и этапов работы, совокупность процедур и привлекаемых технических средств, взаимодействие участников процесса.

Металлургия

Cтруктура сплава — компонентный состав сплава или его агрегатного состояния. Например, можно встретить такое выражение: «структура сплава состоит из никелевого твёрдого раствора, в котором содержится небольшое количество частиц карбидной фазы Cr23C6».

Прядильное дело

В искусстве

См. также

Примечания

Литература

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Структура» в других словарях:

структура — (framework): Логическая структура для классификации и организации сложной информации [3]. Источник: ГОСТ Р ИСО/ТС 18308 2008: Информатизация здоровья. Требования к архитектуре электронного учета здоровья 3.38 стру … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

СТРУКТУРА — (от лат. structure строение, располо жение, порядок), совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность и тождест венность самому себе, т. о. сохранение осн. свойств при различных внеш. и внутр. изменениях. В более… … Философская энциклопедия

структура — ы, ж. structure f., нем. Structure <, лат. structura. Взаимное расположение и связь составных элементов чего л.; строение чего л. Структура металла. Зернистая структура почвы. БАС 1. Структура храма сего от внешния страны, сиречь архитектуры,… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

СТРУКТУРА — (лат., от struere делать большим, строить, сооружать). 1) строение, созидание чего либо, способ соединения отдельных частей в целое. 2) последовательность течения, строй мыслей. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов… … Словарь иностранных слов русского языка

СТРУКТУРА — СТРУКТУРА, структуры, жен. (лат. structura). То же, что строение в 3 знач. Структура металла. Структура гранита. Структура административного управления. Организационная структура. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

структура — См. строение, устройство. Словарь русских синонимов и сходных по смыслу выражений. под. ред. Н. Абрамова, М.: Русские словари, 1999. структура … Словарь синонимов

СТРУКТУРА () — СТРУКТУРА (в математике) В алгебре наз. С. (или решеткой) множество М, рассматриваемое вместе с двумя двухместными операциями (первой, условно называемой часто сложением и обозначаемой знаком +, второй, условно называемой умножением и… … Философская энциклопедия

СТРУКТУРА — 1. Для магм. и метам. п., совокупность признаков г. п., обусловленная степенью кристалличности, абс. и относительными размерами и формой к лов, способом их сочетания между собой и со стеклом, а также внешними особенностями отдельных минер. зерен… … Геологическая энциклопедия

СТРУКТУРА — (от лат. structura – строение, расположение, порядок). В языкознании – внутренняя организация языка как семиотической (см. семиотика) системы. В методических работах термин С. чаще всего употребляется в словосочетаниях «структура предложения»,… … Новый словарь методических терминов и понятий (теория и практика обучения языкам)

структура — (от лат. structura взаиморасположение, строение) совокупность устойчивых связей между множеством компонентов объекта, обеспечивающих его целостность и тождество самому себе. Представление о С. предполагает рассмотрение объекта как системы (см.… … Большая психологическая энциклопедия

СТРУКТУРА — [лат. structura] взаимоположение и связь составных частей чего либо; строение; отношение порядка на множестве элементов. Экологический словарь, 2001 Структура (лат. structura) взаимоположение и связь составных частей чего либо; строение;… … Экологический словарь

Источник

Что такое структура — определение и виды

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. Часто мы употребляем слова, не вдумываясь в их изначальный смысл. Да вроде бы и зачем это делать?

Но для того чтобы слово, понятие, термин попали «в тему», все же нужно быть уверенным в его значении. Присказка: «Молчи, за умного сойдешь», нам не подходит.

Поэтому сегодня мы разберемся в значении слова «структура», узнаем, что оно обозначает и какие виды структур бывают.

Структура – это…

Не подозревая того, все мы в какой-то степени знаем латинский язык. Более половины терминов и научных понятий имеет свои корни именно в латыни. Например, вакуум переводится как «пустота», автомобиль – «самостоятельно движущийся», калькулятор – «считаю», и множество других слов, которые мы считаем русскими.

«Структура» переводится с латинского «structūra» как «устройство, строение, связь различных частей». Перевод дает четкое толкование.

Вывод: структура – это взаимосвязь составных частей чего-либо, строение какой-либо системы.

Значение понятия «структура» в различных сферах имеет свои особенности. Далее мы рассмотрим, как оно трактуется в некоторых науках и областях человеческой деятельности.

Структура экономики

Структуру экономики (что это такое?) можно рассматривать с двух точек зрения:

Глобальное структурирование экономики осуществляется в зависимости от стадий жизни производимого общественного продукта, т.е. по цепочке: производство → обмен → распределение → потребление.

На каждой из стадий задействованы различные экономические механизмы и разные исполнители, реализующие конкретный этап:

Структуру экономики принято классифицировать по видам и в более детализированной форме. Признаки классификации могут быть различными. Приведем наиболее популярную систему классификации (что это такое?):

Структура государственной власти

Структура гос.власти подчинена строгой иерархии. Иерархический принцип построения структуры гос.власти присущ абсолютно всем государствам. Рассмотрим структуру власти в РФ:

*при клике по картинке она откроется в полный размер в новом окне

На схеме изображены субъекты власти в РФ и их взаимосвязь друг с другом.

В целом охарактеризовать структуру государственной власти можно следующим образом:

Например, воровать нельзя, потому что это плохо, стыдно, порицается обществом,

Данные методы редко применяются в управлении по отдельности, в основном убеждение и принуждение («кнут и пряник») комбинируются. Это дает оптимальный результат.

Структура в информатике

Информатика оперирует множеством данных различного формата. Эти данные для проведения каких-либо операций компонуются в определенные структуры. Цель такой компоновки – автоматизация обработки данных.

Структуры данных бывают:

Например, на схеме ниже определим адрес школы № 3: Город → Район 1 → школа № 3. Иерархическая структура еще называется древовидной.

Структура в математике и физике

Что такое математическая и физическая структура – наглядно изображено на схеме.

Физика изучает физические (реальные) объекты, которые взаимодействуют между собой посредством определенных сил, т.е. физическую структуру. Частный случай – структура строения кристаллической решетки какого-либо физического тела.

Математическая структура идентична физической, только взаимодействие математических объектов происходит на уровне алгебраических соотношений.

Читайте наш блог, и будете знать немного больше остальных.

Источник

Что такое структура в физике

В период создания квантовой механики А. Пуанкаре выразил мысль: «Удастся ли сохранить универсальную непрерывность физических процессов или введение требуемой квантовой гипотезой дискретности абсолютно неизбежно?» [1].

В привычном для нас мире траекторию объекта однозначно определяют, выполнив измерения. Человек сталкивается только с объектами и явлениями макромира, наблюдать траектории в микромире возможности не имеет. Измерения траекторий составили классические представления о движении тел. В квантовой механике «действие» сопоставимо с константой Планка . В результате квантовая механика часто противоречит нашему понятию о здравом смысле, опыту. Вместо привычных параметров, описывающих механическое движение, квантовая механика описывает объекты волновой функцией, то есть максимально вероятной траекторией и ее неопределенностью. В этом случае траектория может трактоваться как критерий устойчивости рассматриваемого объекта. Пространство и время в современной науке остаются математическими.

Рассмотрим некоторые примеры показывающие различие двух механик:

1. Если взять точечный источник света светимостью L_o, то можно утверждать, что на расстоянии r от него создан «потенциал» светового поля . Все величины L_o, L и r можно измерить, так как «потенциал» создан «свободными» фотонами и наблюдатель понимает, как сформирован этот потенциал.

2. Если взять точечные заряды q₁ и q₁, то можно утверждать, что на расстоянии r сила их взаимодействия составляет (закон Ш. Кулона). Все величины q₁, q₂, ε, εo, r и F можно измерить, однако каким образом осуществляется взаимодействие зарядов исследовать невозможно. В этом случае предполагается взаимодействие зарядов посредством «поля» и величины ε, εo характеризуют условия формирования этого поля. Здесь предполагается, что параметры q₁, q₂ и r непрерывны, а q₁, q₂ – любые.

3. Ситуация меняется в случае атомов. В атомах «дискретны» и электрические заряды, и массы. Атом излучает фотон только в том случае, когда один из электронов атома изменяет свое пространственное положение. Энергии фотонов также дискретны. Более того, в микромире каждый атом занимает вполне определенный объем пространства, определяемый константой – числом Авогадро.

4. Условно связанный объект. Например, галактика воспринимается цельным объектом (так как считается связанной гравитацией), хотя состоит из звезд. Звезды и планеты также считаются объектами связанными гравитацией, однако для мелких тел сила такой связи мала.

Если в пункте 1 рассмотрен «свободный» объект, то в пункте 2 – «связанный». Отличие «связанного» объекта от «свободного» состоит в том, что вокруг заряда существует «поле». Из электродинамики известно, что «поле» характеризуется двумя компонентами и задано волнами. Каждая компонента поля характеризуется своей константой и обе константы вместе определяют скорость волны. Скорость волн не зависит от системы отсчета.

Если электрический заряд заменить массой и поставить соответствующие константы, то закон Кулона преобразуется в закон Всемирного тяготения. Размышляя об этом Дж. Максвелл пришел к загадке [2]: «Если рассматривать потенциальную энергию тяготения как находящуюся в среде, то энергия на кубическую ячейку в любом месте должна равняться α – β∙R2, где α и β – положительные постоянные, а R – сила тяготения на грамм в данном месте. Поскольку энергия положительна, то постоянная α должна быть α > β∙R2 в любом месте Вселенной. Тогда, в любом месте Вселенной, где сила тяготения отсутствует, внутренняя энергия среды должна иметь чрезвычайно большое значение».

Это противоречие можно устранить, если предположить, что Вселенная представляет собой «частицу» со всеми соответствующими свойствами (теорема Э. Нётер). Человек воспринимает внутреннее поле Вселенной как пространство. В силу своих размеров он является внутренним наблюдателем для макропроцессов и внешним наблюдателем для процессов в микромире. Таким образом, гипотеза о «Вселенной – частице» снимает противоречие между классической и квантовой механикой. При этом реализовать пункт 1 для массы невозможно, так как Вселенная – частица не может иметь источников свободных гравитонов. Пространство такой частицы является внутренним (гравитационным) полем, заданным изначально (в момент образования частицы). Наш опыт показывает, что мир внутри частиц должен быть квантовым. Астрономы свидетельствуют, что Вселенная обладает строгой иерархией объектов по массам и размерам, с ограниченным количеством уровней иерархии. Массы и размеры наблюдаемых объектов (структур Вселенной) существенно разнятся между собой и характеризуются узкими распределениями.

Пункт 3 отличает очень важное свойство природы – вращение (спин). В этом пункте поле вокруг заряда представляет собой стоячие волны (в случае атома поле разлагается на волны Л. Де Бройля), на которые накладывается осциллятор (резонатор). В результате получается набор квантовых чисел, определяющих структуру описываемого объекта. Траектории элементов рассматриваемого объекта не рассматриваются, так как нет инструмента для таких исследований. Это значит, что исследуемый объект должен иметь размеры меньшие периода волны создаваемого им поля (в этом отличие пункта 3 от пункта 2), и элементами его структуры служат не точечные объекты, а структуры иерархией ниже. Например, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун являются не отдельными планетами, а системами, аналогичными Солнечной. Конечный период волны поля служит условием существования структур (а не точечных тел), условием неопределенности траектории элемента структуры и критерием устойчивости структуры. Так как длина волны поля (это «несжимаемая среда») определяется «зарядом» объекта, то массы и размеры элементов его системы строго определены. Трудность восприятия квантовой (и структурной) физики в том, что волны поля и осциллятор не могут быть измерены непосредственно в отличие от расстояния, времени, массы в классической физике. Различие пункта 2 от пункта 3 состоит в том, что в пункте 2 волна поля не выходит за пределы размеров тела, а в пункте 3 волна поля выходит за размеры тела и условие сохранения момента импульса и вращения создает осциллятор. Таким образом, Солнечная система относится к пункту 3 и является структурной (квантовой). Человек, в силу своих размеров, видит планеты – гиганты телами, но не структурами. Разница в том, что тело (в классической механике) может обладать произвольной массой, а структура (в квантовой механике) – строго определенной (поле не сжимаемое).

У человека возникли трудности в понимании квантовой механики из-за непривычного для него размера объекта, так же как возникли трудности при создании квантовой теории описания Вселенной. Собственно трудности в обоих случаях одни и те же – отсутствие натуральных характеристик описания объектов. Исследования электромагнитного поля привели к решению многих практических задач, но гравитационное поле остается загадкой.

Пункт 4 в современной физике практически не рассматривается. Этот пункт связан со свойствами Вселенной – частицы, являющейся составной частью следующего уровня мироздания (Ойкумены).

И. Ньютон установил закон Всемирного тяготения, согласно которому в пространстве между телами с произвольными массами m и M действует сила притяжения:

, (1)

где GN – гравитационная константа, r расстояние между точками [3, 4].

В классической механике: пространство – трехмерно и евклидово, время – одномерно, массы тел – произвольны. Перечисленные предпосылки необходимы для построения математического «образа» физического объекта. Предпосылки формулируются не на пустом месте, но и не на основе физики «на пальцах». Эти предпосылки отражают практический уровень знаний. Все функции, встречающиеся в динамике, считаются гладкими.

В случае устойчивой орбиты планеты необходимо приравнять центробежную силу силе притяжения:

.

Здесь V – средняя скорость движения планеты по орбите. Тогда удобная константа для астрономических измерений:

. (2)

Полученная формула показывает, что масса M (заряд) через поле (GN) определяет орбиты и скорости планет V2∙r, но не их массы.

Цель исследования: устройство Вселенной на макроскопическом уровне. Статья состоит из двух частей. В первой части вычислены три недостающие константы, вторая компонента поля и показано квантовое устройство Солнечной системы. Во второй части статьи дана теоретическая оценка масс и размеров крупномасштабных структур Вселенной возникающих при ее расширении относительно конечных скоростей света и гравитона.

Результаты исследования и их обсуждение

На данных по устройству Солнечной системы покажем основные принципы физики структур. В табл. 1 приведены данные больших полуосей орбит планет Солнечной системы. Для планет земной группы значение полуоси Юпитера делится на соответствующее значение полуоси планеты, а для планет – гигантов значение полуосей планет делится на значение полуоси Юпитера. Значения структурных коэффициентов k представлены в табл. 1 в столбце 2 округленными до целого в нужном виде.

Если масса (заряд) Солнца действительно связана с полем – волновым пространством (суперпозицией гравитонов), то вычислим длину волны основного гравитона (в табл. 1 столбец 4) делением значения полуоси планеты на соответствующий структурный коэффициент k. Проанализируем полученные значения в Excel с помощью Анализ данных / Описательная статистика. Получены следующие значения:

● Длина волны основного гравитона Солнца λo – 737,55 млн км;

● Стандартное отклонение – 30,26 млн км;

● Минимальное значение – 683,7 млн км (принадлежит Марсу);

● Максимальное значение – 778,3 млн км (принадлежит Юпитеру).

Планеты – гиганты отличаются от планет земной группы по ряду характеристик. Поэтому Юпитер выделен как главная планета Солнечной системы, находящаяся на основном энергетическом уровне. Минимальное и максимальное значение как раз находятся на границах разных по иерархии структур Солнечной системы.

Так как планеты – гиганты отнесены к основным элементам Солнечной системы, то структурный коэффициент k свяжем с привычными квантовыми числами: главным (энергетическим) – n, орбитальным – ℓ и проекции момента. Структурный коэффициент k несколько отличается от квантовых чисел атома и может быть получен следующим образом:

1. Юпитер находится в основном энергетическом состоянии (n = 1) солнечной системы, тогда его азимутальное квантовое число равно ℓ = n – 1 = 0 и оно имеет одно значение m = 2∙ℓ + 1 = 1. Тогда структурный коэффициент равен k = n∙m = 1. Следовательно, в этом состоянии находится одна планета с наклоном экватора к плоскости орбиты – φ = (k – 1)∙30o = (1 –1)∙30o = 0o (эмпирическая формула).

2. В следующем энергетическом состоянии n = 2, азимутальное квантовое число равно ℓ = n – 1 = 1 и в этом энергетическом состоянии находится m = 2∙ℓ + 1 = 3 планеты:

● Сатурн (m = 1). Структурный коэффициент равен k = n∙m = 2∙1 = 2, наклон экватора к плоскости орбиты – φ = = (k – 1)∙30o = (2 –1)∙30o = 30o;

● Уран (m = 2). Структурный коэффициент равен k = n∙m = 2∙2 = 4, наклон экватора к плоскости орбиты – φ = (k – 1)∙30o = (4 –1)∙30o = 90o (планета по орбите катится на боку);

● Нептун (m = 3). Структурный коэффициент равен k = n∙m = 2∙3 = 6, наклон экватора к плоскости орбиты – φ = (k – 1)∙30o = (6 –1)∙30o = 150o (спутник планеты вращается против вращения планеты).

Сравнение наблюдаемого наклона экватора планет с расчетом показано в табл. 2.

Как видно из табл. 2 идея волнового пространства вокруг Солнца верна, так как объясняет наклоны экваторов планет – гигантов, особенность движения спутника Нептуна и то, что планеты – гиганты имеют системы спутников.

Планеты земной группы отделены от планет-гигантов поясом астероидов, их суммарная масса в несколько раз меньше массы Урана или Нептуна и они находятся на другом уровне иерархии Солнечной системы. Полученные значения структурных коэффициентов k хорошо соответствуют условию интерференции основной гравитационной волны Солнца λo. Тогда большие полуоси орбит этих планет подчиняются законам оптики:

,

где ℓ = 1, 2, … – порядок интерференции.

Из структурных коэффициентов k табл. 1 видно, что для Меркурия интерференционная последовательность нарушена. Это можно объяснить тем, что в область периода гравитационной волны, удерживающей планету на орбите, попало несколько порядков интерференции ℓ = 4 – 8. Эмпирический порядок интерференции Меркурия равен ℓ = 6, что соответствует структурному коэффициенту k = 1/13 из табл. 1.

Значения больших полуосей орбит планет и структурные коэффициенты

Источник