Мир дискретных объектов - физика частиц. Модель частицы \корпускула\. От физики Аристотеля до физики...
Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию
Тамбовский государственный технический университет
Факультет АХП
Ðåôåðàò
ïî äèñöèïëèíå:
Êîíöåïöèÿ ñîâðåìåííîãî åñòåñòâîçíàíèÿ.
Выполнила:
студентка гр. Л11:
Яхонтова Ю.А.
Преподаватель:
Исаева О.В.
г. Тамбов - 1996
РЕФЕРАТ
на тему:
“Мир дискретных объектов - физика частиц. Модель частицы (корпускула). От физики Аристотеля до физики Ньютона.”
1. Мир дискретных объектов - физика частиц.
В физике и химии дискретность означает зернистость строения ìàòåðèè, ее атомистичность.
Понятие дискретности распространяется на все окружающее нас, будь то предметы, вещества, живые организмы или пространство.
Д и с к р е т н о с т ь (от латинского discretus- разделенный, прерывистый), прерывность; противопоставляется непрерывности. Например, дискретное изменение какой-либо величины во времени - это изменение, происходящее через определенные промежутки времени (скачками); система целых чисел (в противоположность системе действительных чисел) является дискретной [2].
Прерывность означает «зернистость», дискретность пространственно-временного строения и состояния материи, составляющих ее элементов, видов и форм существования, процесса движения, развития. Она основывается на делимости, а также на относительно самостоятельном существовании составляющих ее устойчивых элементов, качественно определенных структур, например, электронных частиц, ядер, атомов, молекул, кристаллов, организмов, планет и т. д. [1].
Изучая многие вещества - жидкие, твердые è ãàçîîáðàçíûå, - химики обнаружили, что некоторые из них можно разложить на более простые. Существуют, однако, и такие вещества - их называют химическими элементами, - которые разложению не подлежат. Химики открыли более 100 элементов, около 20 из них встречаются в живых организмах.
Представим себе, что мы дробим кусочек графита на все более мелкие кусочки, пока не дойдем до мельчайших частиц, еще сохраняющих свои свойства, присущие углероду. Такая частица есть атом углерода. Атом - это единица вещества.
Но и атомы не элементарны. В ХХ веке ученые доказали дискретность атома. Строительных материалов у природы не 100, а всего 3. Атомы состоят из электронов, протонов и нейтронов, которые сегодня принято считать элементарными.
Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü ïîäâåðæåíî ñîìíåíèþ ïîíÿòèå î íåäåëèìîñòè ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö. Возможно, в будущем мы узнаем об их дискретности. Уже предложена модель, согласно которой многие элементарные частицы, хотя и не все, построены лишь из нескольких различных фундаментальных частиц [3].
Теорию элементарных частиц нельзя считать законченной. Ее состояние напоминает состояние теории Бора до возникновения квантовой механики [7].
Физики занимаются изучением элементарных частиц и явлений, закономерностей микромира, проникая в ультрамалые субатомные пространственно-временные области, вплоть до 10-15 см и до 10-27 сек.
Согласно теоретическим предположениям ученых, окружающее нас пространство на чрезвычайно малых расстояниях обладает необыкновенно сложной мелкозернистой структурой с фантастической плотностью энергии. В каждом кубическом микрометре этой среды содержится такое количество энергии, которого вполне достаточно для образования многих триллионов галактик [4].
Считается, что в вакууме, в любой точке пространства существуют «нерожденные» частицы и поля абсолютно всех возможных видов. Но их энергия недостаточно велика, чтобы они могли появиться в виде реальных частиц. Наличие бесконечного множества подобных скрытых частиц получило название нулевых колебаний вакуума. В частности, в вакууме во всех направлениях движутся фотоны всех возможных энергий и частот. Но так как эти частицы летят во всех направлениях, то их потоки взаимно уравновешивают друг друга, и мы ничего не ощущаем.
В тех случаях, когда однородность потока скрытых частиц нарушается, è â êàêîì-òî íàïðàâëåíèè òàêèõ ÷àñòèö движется больше, чем в противоположном, нулевые колебания в вакууме начинают себя проявлять [4].
В физике микромира по одной из систематик на основе весьма общих теоретических соображений все элементарные частицы делятся на 3 класса: I класс включает в себя фотон - порцию электромагнитного излучения, II - электрон и нейтрино, III класс - андроны - самый многочисленный (их известно сейчас несколько сотен). К этому классу относятся, в частности, протон, нейтрон и мезон - частицы с массами промежуточными между массой электрона и массой протона. Значительная часть адронов - нестабильные частицы с очень коротким временем жизни. Особо коротко живущие частицы получили название резонансов [4].
Среди них имеются частицы, массы которых в несколько раз превосходят массу протона. И есть предположение, согласно которому «спектр масс» элементарных частиц вообще простирается до бесконечности. Если подобное предположение справедливо, то это значит, что при определенных условиях в ультрамалых пространственно-временных областях могут рождаться макроскопические и даже космические объекты.
Во всяком случае современная теория элементарных частиц такую возможность допускает.
Согласно одной из гипотез Вселенная, выйдя из исходного состояния, поначалу была вообще пустой, а все вещество и излучение возникли из вакуума ëèøü â ïðîöåññå åå äàëüíåéøåé ýâîëþöèè.
Метагалактика образовалась в результате распада сверхтяжелого суперадрона с массой 1056 г. Это и был тот «первоатом», тот сверхплотный сгусток материи, который дал начало наблюдаемой Вселенной. Его распад на более мелкие адроны привел к образованию протоскоплений галактик, а последующие распады на адроны с еще меньшими массами - к образованию галактик [4].
Микромир и мегакосмос - две стороны одного и того же процесса, который мы называем Вселенной. Физика микромира проникла в область явлений, которые характеризуются масштабами порядка 10-15 см, астрофизика изучает объекты, для которых характерны расстояния вплоть до 1028 см. Но какими бы гигантскими размерами ни обладала та или иная космическая система, она в конечном итоге состоит из элементарных частиц. В то же время мы сами, как и все окружающие нас объекты, являемся частью мегакосмоса.
2. Ìîäåëü àòîìà (êîðïóñêóëà)
Ê î ð ï ó ñ ê ó ë à - îò ëàòèíñêîãî corpuskulum - ÷àñòèöà â êëàññè÷åñêîé íåêâàíòîâîé ôèçèêå.
Ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî ëþáîå âåùåñòâî ñîñòîèò èç ìåëü÷àéøèõ íåäåëèìûõ ÷àñòèö - à ò î ì î â, áûëî âûñêàçàíî îêîëî 2500 ëåò íàçàä äðåâíåãðå÷åñêèìè ôèëîñîôàìè Ëåâêèïïîì è Äåìîêðèòîì â èõ àòîìèñòè÷åñêèõ ãèïîòåçàõ.
Ë å â ê è ï ï (5 âåê äî í. ý.) - äðåâíåãðå÷åñêèé ôèëîñîô-ìàòåðèàëèñò, îäèí èç ñîçäàòåëåé äðåâíåé àòîìèñòèêè. Ëåâêèïï áûë ó÷èòåëåì Äåìîêðèòà, ôèãóðà êîòîðîãî êàê ñîçäàòåëÿ çàâåðøåííîé ñèñòåìû àòîìèñòèêè ïîëíîñòüþ çàñëîíèëà åãî ó÷èòåëÿ. Ëåâêèïï äëÿ îáúÿñíåíèÿ ðàçíîîáðàçèÿ ïðåäìåòîâ óòâåðæäàåò ñóùåñòâîâàíèå îòíîñèòåëüíîãî íåáûòèÿ, òî åñòü íàëè÷èÿ ïóñòîòû,ïðîñòðàíñòâà, ïîëíîñòüþ ëèøåííîãî ìàòåðèè, êàê ñâîåîáðàçíîé àðåíû, íà êîòîðîé ðàçûãðûâàþòñÿ âñå ïðîèñõîäÿùèå â ïðèðîäå âåùåñòâåííûå ïðîöåññû. Ïóñòîòà ðàçäåëÿåò âñå ñóùåå íà ìíîæåñòâî ýëåìåíòîâ. Ñâîéñòâà ýòèõ ýëåìåíòîâ çàâèñÿò îò îãðàíè÷èâàþùåãî èõ ïóñòîãî ïðîñòðàíñòâà. Ðàçëè÷àþòñÿ îíè ïî âåëè÷èíå, ôèãóðå, äâèæåíèþ. Íî âñå ýëåìåíòû ìûñëÿòñÿ êàê îäíîðîäíûå, íåïðåðûâíûå è ïîòîìó íåäåëèìûå (atomoi). Ëåâêèïï ñ÷èòàåò äâèæåíèå âíóòðåííå ïðèñóùèì àòîìàì [2].
