Концепция микромира
Концепция микромираИсторический процесс изучения микромираСледует отметить, что микромир нельзя рассматривать как некий уменьшенный масштаб макропроцессов, т.к. явления микромира подчиняются другим закономерностям и изменяются на основе иных принципов. Представления о строении материи являются одной из главных в научной картине мира. И уходят своими корнями в античную философию. Еще древние мыслители заметили, что окружающий их мир природы с одно стороны подвижен и изменчив, с другой стороны остается одним и тем же. Из этих соображений следовал вывод, что в основе всего окружающего мира лежит некая единая субстанция, из которой все окружающее человека и состоит. Далее каждый из мыслителей выдвигал свою основную субстанцию. Напр., по Фалесу основой основ являлась вода, Анаксимен - воздух, Гераклит - огонь, Оксенофан - земля. В 5 в. до н.э. Эпикуром и Демокритом стала развиваться мысль о том, что наша материя не является бесконечно делимой, что определенная степень деления материи приводит к первичным и далее неразделимым сущностям, которые в тоже время называли началами. Именно эти начала и составляют основу всего окружающего. Надо сказать, что такие рассуждения привели мыслителей к гениальной мысли, что эти сущности представляют собой мельчайшие частички, которые не видимы невооруженному человеческому глазу. Кроме этого, древние мыслители отметили, что существует простое пространство, и что эти мельчайшие частички находятся в движении. На основе этих трех положений древние мыслители создали гигантскую концепцию о строении окружающего мира. Эта концепция распространялась не только на предметы досягаемого мира, но также и на космос. Демокрит считал, что атомы имеют разнообразную форму, они различаются положением и порядком сочетания, а Эпикур, кроме того, наделил атомы свойством тяжести. Более того, они считали, что атомы движутся беспорядочно. При этом сталкиваются и отскакивают друг от друга, но при определенных условиях происходит их сцепление, при этом сцепление происходит в различных сочетаниях атома, в результате чего происходит образование различных вещей. Кроме того, считалось, что вещи гибнут, но атомы из которых состоят эти вещи - вечны. И после гибели вещи, происходит разъединение атомов, которые затем образовывали другие вещи. Примерно такая эволюция взглядов была присуща древним мыслителем. Идея что в основе вещей лежат простейшие микрочастицы, идея прерывности материи является одной из самых глубоких в естествознании. Эта концепция, по которой мир состоит из частичек, получила называние концепции атомизма. Эта идея, явившаяся поначалу гениальной догадкой, в средние века была предана забвению, это связано, прежде всего, с большим влиянием религиозного воззрения на научные идеи. Но в 17-ом веке идея получила новое развитие в Европе и использовалась в качестве гипотезы для объяснения разных физических и химических явлений. А уже в конце 19-го начале 20-го веков, после открытия молекул и атомов, получает практическое подтверждение. В 1860-м году Менделеев открыл зависимость свойств элементов от их атомного веса, тем самым концепция атомизма получила еще одно реальное подтверждение. Самому Менделееву не удалось до конца объяснить наблюдаемую периодичность, и в связи с этим он допустил наличие других возможных объяснений других закономерностей. И действительно позже было найдено электронное и нуклонное объяснение зависимостей. Ни молекулы, ни атомы не могут претендовать на роль первичных частиц. В конце 90-ых гг. 19-го века, при изучении распада радиоактивных веществ были получены данные свидетельствующие о делимости атомов, супруги Кюри и... А в . английский физик Томсон открыл электрон, измерил заряд и массу. Далее Резерфорд (физик) и Содди (химик) представили радиоактивность как результат изменения внутренней структуры атомов и превращения одних химических элементов в другие. Проводя дальнейшие исследования, учёные вывели планетарную модель строения атомов. Согласно этой модели, атом состоит из ядра имеющего положительный заряд и вращающихся вокруг него по определенным орбитам отрицательно заряженных электронов. Надо сказать, что в те времена планетарная модель, предложенная Резерфордом, была подвергнута критике. С научной позиции тех времён, предложенная модель говорила о неизменность ядра, т.к. электроны при вращении забирали бы энергию ядра и в конце концов электрон бы упал на ядро. Это была главная сложность, и в начала 20-го века Нильс Бор воспользовался понятием кванта, т.е. мельчайшей порции энергии. Понятие квантов впервые ввел Макс Планк в ., он показал, что тела излучают свет не непрерывно, а определенными порциями - квантами. Воспользовавшись понятием кванта, Бор предположил, что из всех орбит допускаемый ньютоновской механикой для движения электронов осуществляются не все, а только те орбиты, величина энергии которых кратна постоянной Планка. Из этого следовало, что находясь на основных орбитах электрон не излучает свет, и стало быть не теряет энергии. Если электрон не теряет энергии, то атом существует устойчиво. Тогда как происходит излучение? Оно происходит тогда, когда электрон переходит с одного энергетического на другой, более низкий только в этом случае происходит излучение квантов света. Таким образом, используя понятие кванта, Бор существенно дополнил планетарную модель Резерфорда, с тех пор она стала называться моделью Резерфорда-Бора. Работы Бора и Планка фактически послужили основой для создания новой физической дисциплины - квантовой механики. Появление этой теории нарушило собственную логичность и целостность, так она использовала классическую механику, а с другой стороны использовались совершенно новые правила квантования. Эти правила и подходы долгое время считались искусственными, поэтому подвергались достаточно серьезной критике. После того как планетарная модель была построена, возник вопрос, можно ли объяснить строение не только водорода, но и остальных элементов. Оказалось, что эта модель имеет некоторые ограничения, поэтому модель Бора назвали полуклассчисеской. Но к 1927-му году трудами физика Дебройля, квантовая механика сформировалась как последовательная и стройная физическая теория, с ясными физическими основаниями и своим математическим аппаратом. Это позволило внести некоторые коррективы в существующие представления. Если в классической физике электрон представляется как мельчайшая частица вещества, имеющей четкую траекторию движения, то в квантовой механике электрон трактуется как частица и в тоже время как волна, а точнее как сгусток электромагнитного поля. Поэтому в атоме электроны предстают как размытое облачко, и когда мы говорили о динамических и вероятностных законах, здесь был явный переход от динамического к вероятностному, статистическому подходу к электрону. Элементарные частицыЭлементарными частицами называют такие частицы, которые не удается расщепить на составные части. В соответствии с этим определением атомы и молекулы не являются элементарными частицами. Термин "элементарные частицы" не следует воспринимать слишком буквально. Элементарными частицами следует считать электроны, протоны, нейтроны, фотоны и нейтрино. Нейтрино - это частица была предсказана в . физиком Пауэлем. Она уникальна, подвержена действию только слабых сил, ее взаимодействие с веществом ничтожно, поэтому эта частичка может легко проходить сквозь землю. Античастицы отличаются от соответствующих им частиц только зарядом. Все остальные характеристики подобны им. Из этого следует, что в системе частиц и античастиц сумма зарядов равна нулю. Когда говорят о частицах, выделяют стабильные (указанные выше фотоны, нейтрино и т.п.) и нестабильные. В . в составе космических лучей был открыт позитрон, имеющий такую же массу как электрон, но противоположный по знаку заряда. В . были открыты частицы - мюоны, с положительным и отрицательным зарядом. По своим свойствам они похожи на электроны, но в 200 раз тяжелее. В . в космических лучах обнаружены положительные и отрицательные частицы п-мезоны, они в 280 раз тяжелее электрона. С 1949-52 были открыты к-мезоны и гипероны - эти частицы получили название странных частиц, поскольку оказалось, что прямого отношения к образованию вещества эти частицы не имеют. С 1950-х гг. началась новая эра в изучении элементарных (субъядерных) частиц. Это было связано с тем, что удалось создать ускорители заряженных частиц, на которых было получено очень большое число так называемых неустойчивых частиц. Их еще назвали резонансами, т.к. у них очень малое время жизни. Открытие странных частиц внесло определенный вклад в понимание эволюции Вселенной в начальный период. Предполагается, что эти странные частицы существовали на самой ранней стадии эволюции Вселенной. Ускорители частиц. Они сейчас разнообразны и предназначены для разных целей. Обязательно наличие вакуума в ускорителях. Исследования на ускорителях стоят безумных денег, поэтому сначала предсказывают теоретически процессы, и только потом они проверяются на практике. Всем элементарным частицам присущи две основные черты: все частицы пока...
Другие файлы:
Концепция микромира и квантовая механика
Концепции современного естествознания
Естественнонаучная и гуманитарная культура. Дифференциация, интеграция и математизация в современной науке. Культурный уровень организации материи. Кв...
Природа микромира
В книге рассматривается нетрадиционный подход к познанию природы микромира. Предпосылкой этому послужила переоценка основополагающих постулатов класси...
Действие Комптон-эффекта
Концепция фотонов, предложенная А. Эйнштейном. Демонстрация эффекта Комптона на модели экспериментальной установке. Монохроматическое рентгеновское из...
Физика микромира. Маленькая энциклопедия
Маленькая энциклопедия посвящена квантовой физике, в особенности ее наиболее бурно развивающейся части - физике элементарных частиц. Книга вводит чита...
