Життя з точки зору фізики

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Реферат
«Що таке життя з точки зору фізики?»
Виконала:
Перевірив:

2007р.


Зміст:
1. Загальні принципи некласичної фізики.
3
2. Сучасні уявлення про матерію, у просторі та часі.
Загальна та спеціальна теорії відносності.
6
3. Основні ідеї та принципи квантової фізики.
16
4. Сучасні уявлення про елементарні частинки. Структура мікросвіту
20
5. Фундаментальні фізичні взаємодії
26
8. Список використаної літератури
32

1. Загальні принципи некласичної фізики
До сучасного природознавства відносяться теоретичні концепції, що сформувалися протягом ХХ століття в рамках різних наукових дисциплін. Найважливішою, природною наукою є фізика, яка вивчає закони функціонування неорганічної форми матерії на макро-і мікрорівні; астрофізика, предметом якої є властивості та еволюція локальних астрономічних об'єктів; косметологія, моделююча еволюцію Всесвіту в цілому (мегауровне). Сучасна наука характеризується усвідомленням цілісності своїх об'єктів і взаємопов'язаності законів їх існування.
Фізика як і раніше залишається однією з провідних дисциплін у природознавстві. Сучасна фізична картина світу являє собою систему фундаментальних знань про закономірності існування неорганічної матерії, про підстави цілісності та різноманіття явищ природи. Сучасна фізика виходить з ряду фундаментальних передумов:
- По-перше, вона визнає об'єктивне існування фізичного світу, проте відмовляється від наочності, закони сучасної фізики не завжди демонстративно, у деяких випадках їх наочне підтвердження - досвід - просто неможливий;
- По-друге, сучасна фізика стверджує існування трьох якісно різняться структурних рівнів матерії: мегасвіту - миру космічних об'єктів і систем; макросвіту - миру макроскопічних тіл, звичного світу нашого емпіричного досвіду; мікросвіту - миру мікрооб'єктів, молекул, атомів, елементарних, часток і т . п.
Класична фізика вивчала способи взаємодії і будова макроскопічних тіл, закони класичної механіки описують процеси макросвіту. Сучасна ж фізика (квантова) займається вивченням мікросвіту, відповідно закони квантової механіки описують поведінку мікрочастинок. Мегасвіт - предмет астрономії та космології, які спираються на гіпотези, ідеї та принципи некласичної (релятивістської і квантової) фізики;
- По-третє, некласична фізика стверджує залежність опису поведінки фізичних об'єктів від умов спостереження, тобто від пізнає ці процеси людини (принцип додатковості);
- По-четверте, сучасна фізика визнає існування обмежень на опис стану об'єкта (принцип невизначеності);
- По-п'яте, релятивістська фізика відмовляється від моделей і принципів механістичного детермінізму, сформульованого в класичній філософії і що передбачала можливість описати стан світу в будь-який момент часу, спираючись на знання початкових умов. Процеси в мікросвіті описуються статистичними закономірностями, а передбачення у квантовій фізиці носять імовірнісний характер.
При всіх відмінностях сучасна фізика, так само як і класична механіка, вивчає закони існування природи. Закон розуміється як об'єктивна, необхідна, загальна повторювана і суттєвий зв'язок між явищами і подіями. Будь-який закон має обмежену сферу дії.
Наприклад, поширення законів механіки, виправдовують себе в межах макросвіту, на рівень квантових взаємодій неприпустимо. Процеси, що відбуваються в мікросвіті, підпорядковуються іншим законам. Прояв закону залежить також від конкретних умов, в яких він, цей світ, реалізується, зміна умов може посилити або, навпаки, послабити дію закону. Дія одного закону коректується і видозмінюється іншими законами.
Динамічні закономірності характеризують поведінку ізольованих, індивідуальних об'єктів і дозволяють встановити точно певний зв'язок між окремими станами предмета. Інакше кажучи, динамічні закономірності повторюються в кожному конкретному випадку і мають однозначний характер. Наприклад, динамічними законами є закони класичної механіки.
Класичне природознавство абсолютизував динамічні закономірності. Абсолютно вірні уявлення про взаємний зв'язок усіх явищ і подій у філософії XVII-XVIII століть призвели до неправильного висновку про існування в світі загальної необхідності і про відсутність випадковості. Така форма детермінізму отримала назву механістичного. Механістичний детермінізм говорить про те, що всі типи взаємозв'язку та взаємодії механічні і заперечує об'єктивний характер випадковості. Наприклад, один з прихильників цього типу детермінізму, Б. Спіноза, вважав, що ми називаємо явище випадковим тільки внаслідок нестачі наших знань про нього. Наслідком механістичного детермінізму є фаталізм - вчення про загальну обумовленості явищ і подій, яке фактично зливається з вірою в божественне приречення.
Проблема обмеженості механістичного детермінізму особливо чітко окреслилася у зв'язку з відкриттями в квантовій фізиці. Закономірності взаємодій у мікросвіті виявилося неможливим пояснити з точки зору принципів механістичного детермінізму. Спочатку нові відкриття у фізиці призвели до відмови від детермінізму, проте пізніше сприяли формуванню нового змісту цього принципу. Механістичний детермінізм перестав асоціюватися з детермінізмом взагалі. М. Борн писав: «... що новітня фізика відкинула причинність, цілком необгрунтовано». Дійсно, сучасна фізика відкинула або видозмінила багато традиційні ідеї, але вона перестала б бути наукою, якщо б припинила пошуки причин явищ. Причинність, таким чином, не виганяє з посткласичної науки, проте уявлення про неї змінюються. Наслідком цього стають трансформація принципу детермінізму і введення поняття статистичних закономірностей.
Статистичні закономірності проявляються в масі явищ, і мають форму тенденції. Ці закони інакше називають імовірнісними, так як вони описують стан індивідуального об'єкта лише з певною часткою ймовірності. Статистична закономірність виникає в результаті взаємодії значної кількості елементів, тому характеризує їх поведінку в цілому. Необхідність у статистичних закономірностях проявляється через дію безлічі випадкових факторів. Цей тип законів інакше називають законами середніх величин. При цьому статистичні закономірності, так само як і динамічні, є вираженням детермінізму. Прикладами статистичних закономірностей є закони квантової механіки і закони, що діють в суспільстві та історії. Поняття ве ймовірності, яке фігурує при описі статистичних закономірностей, виражає ступінь можливості явища чи події в конкретній сукупності умов.
2. Сучасні уявлення про матерію, у просторі та часі. Загальна та спеціальна теорії відносності
На межі XIX-XX століть у фізиці відбулася криза, який був пов'язаний з неможливістю пояснити нові емпіричні дані за допомогою законів і принципів, сформульованих в рамках механістичної парадигми. Криза і пішла за ним, наукова революція сприяли тому, що на зміну класичній фізиці, побудованої на принципах механіки І. Ньютона, прийшла нова фундаментальна теорія - спеціальна теорія відносності А. Ейнштейна, яка виникла на кордоні між механікою І. Ньютона та електромагнітної теорією Дж. Максвелла, як результат спроб усунути логічні протиріччя, які існували між цими двома концепціями.
Спеціальна теорія відносності розповсюдила принципи відносності, сформульовані ще Г. Галілеєм для механічних систем, на електромагнітні взаємодії. Ряд дослідів, проведених фізиками в кінці XIX ст., Показав, що швидкість світла залишається незмінною в усіх системах координат незалежно від того, чи рухається випромінює світло джерело чи ні. Однак ці висновки суперечили принципу відносності Г. Галілея.
В кінці XIX ст. переважало уявлення про те, що світовий простір заповнений особливим ефіром, у якому поширюються світлові хвилі. Для того, щоб виявити рух Землі відносно ефіру, американський фізик А. Майкельсон в 1887 році вирішив виміряти час проходження світлового променя по горизонтальному і вертикальному напрямках відносно Землі. Відповідно до гіпотези світлоносного ефіру час проходження світла за цими напрямами має відрізнятися. Але результат експерименту показав незмінність швидкості світла в обох напрямках. Такий висновок суперечив класичним уявленням про те, що координати і швидкості повинні перетворюватися при переході від однієї інерціальної системи до іншої. Швидкість світла виявилася не залежить від руху Землі.
Для пояснення результатів експерименту А. Майкельсона X. Лоренц вивів рівняння, що дозволяють обчислити скорочення рухомих тіл і проміжків часу між подіями, які відбуваються в залежності від швидкості руху об'єктів. Перетворення X. Лоренца припускали реальне скорочення тіл і проміжків часу.
У 1905р, А. Ейнштейн опублікував роботу "До електродинаміки рухомих тіл», в якій пояснив результати дослідів А. Майкельсона і виклав основні положення спеціальної теорії відносності. А. Ейнштейн поширив принцип відносності на всі системи і сформулював його інакше, ніж Г. Галілей: будь-який процес протікає однаково в ізольованій матеріальній системі, що знаходиться в стані прямолінійного і рівномірного руху, тобто всі інерціальні системи відліку рівноправні між собою. Таким чином, було подолано уявлення про еталонної абсолютній системі відліку, яку пов'язували з ефіром, всі системи відліку були визнані рівнозначними, що не мають ніяких переваг один перед одним, а принцип відносності придбав загальний, універсальний характер.
Наслідком такого розуміння принципу відносності стало введення в фізику поняття інваріантності. Інваріантність розуміється як незмінність фізичних величин або властивостей об'єктів при переході від однієї системи відліку до іншої. Всі закони природи незмінні при переході від однієї; інерціальної системи до іншої, тобто, перебуваючи всередині інерціальної системи, неможливо виявити, рухається вона чи спочиває.
Спеціальна теорія відносності встановила також інваріантність матеріальних процесів і швидкості світла щодо перетворень X. Лоренца. А. Ейнштейн показав, що перетворення X. Лоренца відображають не реальні скорочення тіл і проміжків часу, а зміна результатів вимірювань в залежності від руху системи відліку. Тіла скорочуються, а час сповільнюється для зовнішнього спостерігача, тоді як усередині системи, що рухається всі фізичні процеси протікають звичайним чином.
А. Ейнштейн сформулював також принцип інваріантнос ти швидкості світла, який свідчить: швидкість світла у вакуумі не залежить від швидкості руху джерела світла або спостерігача й однакова у всіх інерціальних системах відліку. Швидкість світла є граничною швидкістю поширення матеріальних взаємодій і дорівнює 300000 км / с.
А. Ейнштейн прийшов до висновку, що протиріччя в основах класичної механіки випливають з невірного, який не відповідає фізичній досвіду уявлення про властивості простору і часу як абсолютних і незмінних, так і з невірного уявлення про абсолютну одночасності подій.
Класичні уявлення про простір і час сформульовані в рамках субстанціональної концепції, яка остаточно сформувалася в Новий час. Її основою стали онтологічні уявлення філософів XVII століття та І. Ньютона. Простір в механіці І. Ньютона - це пусте вмістилище для речовини. Простір - однорідне, нерухомо і тривимірно. Час - сукупність рівномірних моментів, наступних один за іншим у напрямку від минулого до майбутнього. У субстанціональної концепції простір і час розглядаються як об'єктивні самостійні сутності, що не залежать один від одного і від характеру протікають у них матеріальних процесів.
Субстанціональна концепція простору і часу адекватно вписувалася в механистическую картину світу, пропоновану класичною філософією, і відповідала рівню розвитку науки XVIIв. Але вже в епоху Нового часу з'являються ідеї, які характеризують простір і час врозріз з субстанціональними уявленнями. Так, Г. Лейбніц вважав, що простір і час - це особливі відносини між об'єктами і процесами і незалежно від них не існують. Простір - порядок співіснування тіл, а час - порядок послідовностей подій. Г. Лейбніц стверджував, що існує зв'язок матерії з простором і часом: «миті у відриві від речей ніщо, і вони мають своє існування в послідовному порядку самих речей».
Трохи пізніше Г. Гегель зазначав, що рухома матерія, простір і час пов'язані один з одним, а зі зміною швидкості протікання процесів змінюються і просторово-часові характеристики. Г. Гегель, зокрема, говорив: «Ми не можемо виявити жодного простору, яке було б самостійним. Воно завжди є наповнене простір і ніде не відрізняється від свого наповнення ». Вперше ж ідеї про простір, які можна характеризувати як реляційні, були висловлені античними філософами. Так, Аристотель критикував Демокріта і заперечував існування пустоти. Простір, на його думку, є система природних місць, які займає матеріальними об'єктами.
У закінченому вигляді реляційна концепція простору і часу склалася після створення загальної та спеціальної теорії відносності А. Ейнштейна і неевклідової геометрії М. Лобачевського.
Так, А. Ейнштейн прийшов до висновку про універсальність і загальності принципу відносності: не тільки механічні, а й електромагнітні інерціальні системи рівноправні по відношенню один до одного, а події, одночасні в одній системі, не будуть одночасними в іншій, що рухається щодо першої. Наслідком цього висновку стало визнання відносності вимірювань розмірів тел: довжина тіла, виміряна різними спостерігачами, що рухаються відносно один одного з різними швидкостями, повинна бути різна. Те ж саме відноситься і до часу: час протікання процесу буде різним, якщо вимірювати його годинами, що рухаються з різними швидкостями. При наближенні до швидкості світла всі процеси в системі сповільнюються, а розміри тіл скорочуються, якщо спостерігати за ними, перебуваючи за межами самої системи, що рухається.
Таким чином, в спеціальній теорії відносності розміри тіл і час протікання процесів ставляться в пряму залежність від системи відліку, в якій проводиться їх вимір. Виявилося, що фізичний процес може бути описаний тільки по відношенню до конкретної системи відліку, вибір якої залежить від спостерігача. Інакше, для адекватного опису релятивістських явищ фактор спостерігача стає суттєвим.
Ще одним важливим наслідком теорії А. Ейнштейна стало визнання відносності, маси тіла, яка була поставлена ​​в залежність від швидкості його руху. Маса тіла є міра міститься в ньому енергії, а енергія залежить від швидкості руху. Відома формула Е - тс 2 виражає це ставлення.
Загальна теорія відносності (або гравітаційна теорія), створена А. Ейнштейном у 1916 р., дозволяє розглядати не тільки інерціальні системи відліку, але будь-які системи координат, які рухаються по криволінійних траєкторіях і з будь-яким прискоренням. Поширення результатів спеціальної теорії на неінерційній системи відліку призвело до встановлення залежності між метричними властивостями простору і часу і гравітаційними взаємодіями. До подібних висновків привели наступні роздуми про існування двох способів визначення маси тіла: через прискорення (інертна маса) і через тяжіння в полі тяжіння (гравітаційна маса). Еквівалентність інертної і гравітаційної мас була відома ще в класичній фізиці. Спеціальна теорія відносності встановила залежність інертної маси від швидкості руху тіла.
Перед фізиками постало питання: чи існує залежність між рухом і гравітаційної масою?.
Виявилося, що метрика простору - часу залежить від сили гравітаційного поля, яке створюється речовиною. Маси речовини створюють особливе поле тяжіння, матерія впливає на властивості простору і часу. Наприклад, було встановлено, що на Сонці все відбувається повільніше, ніж на Землі, з-за більш високого гравітаційного потенціалу на його поверхні. У 1919р. під час сонячного затемнення спостерігалося відхилення променя світла поблизу поверхні Сонця, що свідчило про зміну властивостей простору.
Висновок А. Ейнштейна був такий: в залежності від гравітаційних мас час сповільнюється або, навпаки, прискорюється, а простір викривляється. Кривизна простору вимірюється відхиленням від класичних правил геометрії Евкліда. Так, наприклад, в евклідової геометрії передбачається, що сума кутів трикутника становить 180 °. Однак сума кутів трикутника, зображеного на поверхні сфери, більше 180 °, а на сідлоподібної поверхні - менше 180 °. Поверхня сфери в неевклідової геометрії називається поверхнею позитивної кривизни, а поверхня сідла - негативною. Величина поля тяжіння в кожній точці простору залежить від його кривизни. Инерциальное рух точки в такому просторі здійснюється не прямолінійно і рівномірно, а з геодезичної лінії викривленого простору.
Ідею викривленого простору позитивної кривизни запропонував Б. Ріман, негативною - М. І. Лобачевський. Ще у 1829. Лобачевський в роботі «Початки геометрії» довів, що можлива несуперечлива геометрія, відмінна від вважалася єдино можливою евклідової геометрії. Учений показав, що властивості простору залежать від властивостей рухомої матерії, остаточний ж відповідь на питання про властивості простору, на думку Н. І. Лобачевського, повинні дати астрономічні спостереження. Трохи пізніше, в 1867р., Вийшла в світ праця Б. Рімана «Про гіпотези, що лежать в основі геометрії», в якій він також висловлював ідею залежності властивостей простору від матеріальних тіл. Фізичне простір може бути викривлений, проте викривлене чи воно насправді, повинен, на думку Б. Рімана, вирішити експеримент.
Загальна теорія відносності А. Ейнштейна поєднала в рамках однієї концепції поняття інерції, гравітації і метрики простору-часу. Висновки загальної та спеціальної теорії відносності і неевклідової геометрії повністю дискредитували поняття абсолютного простору і абсолютного часу. Виявилося, що визнані класичними субстанціональні уявлення не є остаточними і єдино вірними.
Реляційна парадигма передбачає розгляд простору і часу як систем відносин між взаємодіючими об'єктами. Простір і час нерозривно пов'язані один з одним і складають єдиний просторово-часовий континуум. Крім того, їх властивості безпосередньо залежать від характеру протікають у них матеріальних процесів. Висновки загальної теорії відносності отримали експериментальне підтвердження після відкриття явища червоного зсуву спектрів зірок і відхилення променя світла під дією поля тяжіння.
Незважаючи на досить переконливі докази загальної теорії відносності та її загальне визнання, у фізиці продовжуються спроби створення альтернативних теорій тяжіння і гравітації. Підстава для цього дає сама теорія А. Ейнштейна. Наприклад, фундаментальні властивості нашого світу, як односпрямованість часу або тривимірність простору, розглядаються теорією відносності просто як даність. Їх походження і матеріальна основа не пояснюються.
Крім того, в основі теорії відносності лежить припущення: «швидкість світла у вакуумі є максимально можливою швидкістю фізичних процесів». Однак немає жодних доказів абсолютність заборони на існування сверхсветових швидкостей. У зв'язку з цим у сучасній фізиці розглядається гіпотеза тахіон - частинок, які рухаються з більшою швидкістю, ніж швидкість світла. Гіпотеза тахіон допускає, що досветовие і сверхсветовие частинки являють собою принципово різні типи частинок, які не можна перетворити один в одного шляхом зміни їх швидкості. Іншими словами, тахіон народжуються і вмирають, не долаючи світловий бар'єр, завжди маючи швидкість більша за швидкість світла. Існування подібних частинок з абсолютно незвичними для нас властивостями змінює опис процесів, що протікають в природі. Парадоксальність тахіон не може служити підставою для висновку про неможливість їх існування, важливо те, що теоретично мислимі властивості тахіон не суперечать законам, які лежать в основі сучасної фізики. Експериментальні пошуки сверхсветових ефектів поки не увінчалися успіхом, у зв'язку з цим питання про існування тахіон залишається відкритим.
Нові концепції тяжіння і гравітації поки не володіють великим евристичним потенціалом, естетичною привабливістю і простотою, тобто не відповідають прийнятим в сучасній науці критеріями відбору і переваги теорій. Тим не менш, не викликає сумніву, що пошуки альтернативних теорій будуть продовжуватися. Як казав А. Ейнштейн, «наші уявлення про фізичну реальність ніколи не можуть бути остаточними».
У сучасній науці простору і часу приписуються певні характеристики. Спільними і для простору, і для часу є властивості об'єктивності і загальності. Простір і час об'єктивні, так як існують незалежно від свідомості. Загальність означає, що ці форми притаманні всім без винятку втіленням матерії на будь-якому рівні її існування.
У простору і часу є ряд специфічних характеристик. Так, простору приписуються протяжність, изотропность, однорідність, тривимірність. Протяжність передбачає наявність у кожного матеріального об'єкта певного місця розташування. Ізотропності - рівномірність всіх можливих напрямків, тобто інваріантність фізичних законів щодо вибору напрямків осей координат системи відліку. Однорідність простору характеризує відсутність в ньому будь-яких виділених точок, тобто при перенесенні в просторі властивості системи не змінюються. Властивості ізотропності і однорідності простору є наслідком його симетричності, тобто незалежності від зміни фізичних умов. Тривимірність описує той факт, що положення будь-якого об'єкта в просторі може бути визначене за допомогою трьох незалежних величин.
Поняття багатовимірного простору існує поки тільки як математичне, а не як фізична. Підстави тривимірності спостережуваного простору шукаються в структурі деяких фундаментальних процесів, наприклад, у будові електромагнітної хвилі і фундаментальних частинок. Один з російських дослідників цієї проблеми, Л. М. Гінділіс, стверджує, що ми можемо вивчати п-мірні світи лише подумки, але для нас закриті можливості для їх експериментального вивчення. Так, математичний аналіз показує, що при п> 4 не можуть існувати замкнуті стійкі орбіти руху тіл. Це в свою чергу означає, що планети повинні або падати на центральне тіло в планетної системи, або йти у нескінченність, тобто в багатовимірних світах неможливе існування аналогів планетних систем і атомів. Отже, неможливе життя. Таким чином, єдине значення параметра і, яке є сумісним з існуванням життя у Всесвіті, так само саме цей світ ми і спостерігаємо.
Часу приписуються властивості: длітельнос ти, незворотності, однорідності та одномірності. Тривалість часу інтерпретується як тривалість існування будь-якого матеріального об'єкта чи процесу. Одномірність часу означає, що положення об'єкта у часі описується єдиною величиною. Однорідність, як і у випадку з простором, свідчить про відсутність будь-яких виділених фрагментів, тобто стверджує інваріантність фізичних законів щодо вибору точки відліку часу. Незворотність, його односпрямованість від минулого до майбутнього, швидше за все, пов'язана з необоротністю перебігу деяких фундаментальних процесів і характером законів у квантовій механіці. Існує також причинний концепція обгрунтування незворотності часу, згідно з якою якщо б час було оборотно, то причинний зв'язок виявилася б неможливою.
Ідею про єдиний просторово-временнум континуумі в кінці XIX столітті запропонував німецький математик і фізик Г. Мінковський, тому чотиривимірний просторово-часової континуум називають світом Маньківського. У цьому світі положення тіла може бути визначено за допомогою чотирьох величин: трьох просторових та однієї тимчасової.

3. Основні ідеї та принципи квантової фізики
У 1900р. німецький фізик М. Планк своїми дослідженнями продемонстрував, що випромінювання енергії відбувається дискретно, певними порціями - квантами, енергія яких залежить від частоти світлової хвилі. Теорія М. Планка не потребувала концепції ефіру і долала протиріччя і труднощі електродинаміки Дж.Максвелла. Експерименти М. Планка призвели до визнання двоїстого характеру світла, який має одночасно корпускулярними і хвильовими властивостями. Зрозуміло, що такий висновок був несумісний з уявленнями класичної фізики. Теорія М. Планка поклала початок нової квантової фізики, яка описує процеси, що протікають у мікросвіті.
Спираючись на ідеї М. Планка, А. Ейнштейн запропонував фотонну теорію світла, згідно якої світло є потік рухомих квантів. Квантова теорія світла (фотонна теорія) розглядає світ як хвилю з переривчастою структурою. Світло є потік неподільних світлових квантів - фотонів. Гіпотеза А. Ейнштейна дозволила пояснити явище фотоефекту - вибивання електронів з речовини під дією електромагнітних хвиль. Стало ясно, що електрон вибивається фотоном лише в тому випадку, якщо енергія фотона достатня для подолання сили взаємодії електронів з атомним ядром. У 1922 р. за створення квантової теорії світла А. Ейнштейн отримав Нобелівську премію.
Пояснення процесу фотоефекту спиралося, крім квантової гіпотези М. Планка, також на нові уявлення про будову атома. У 1911р. англійський фізик Е. Резерфорд запропонував пла нетарную модель атома. Модель представляла собою атом як позитивно заряджене ядро, навколо якого обертаються негативно заряджені електрони. Виникаюча при русі електронів по орбітах сила врівноважується притяганням між позитивно зарядженим ядром і негативно зарядженими електронами. Загальний заряд атома дорівнює нулю, оскільки заряди ядра і електронів рівні один одному. Майже вся маса атома зосереджена в його ядрі, а маса електронів мізерно мала. За допомогою планетарної моделі атома було пояснено явище відхилення альфа-частинок при проходженні через атом. Оскільки розміри атома великі в порівнянні з розмірами електронів і ядра, альфа-частинки без перешкод проходить через нього. Відхилення спостерігається тільки тоді, коли альфа-частинки проходить близько від ядра, в цьому випадку електричне відштовхування викликає її різке відхилення від початкового шляху. В 1913р. датський фізик Н. Бор запропонував більш досконалу модель атома, доповнивши ідеї Е. Резерфорда новими гіпотезами. Постулати Н. Бора звучали наступним чином:
1. Постулат стаціонарних станів. Електрон здійснює в атомі стійкі орбітальні руху по стаціонарних орбітах, не випускаючи і не поглинаючи енергії.
2. Правило частот. Електрон здатний переходити з однієї стаціонарної орбіти на іншу, при цьому випускаючи або поглинаючи енергію. Оскільки енергії орбіт дискретні і постійні, то при переході з одного з них на іншу завжди випускається або поглинається певна порція енергії.
Перший постулат дозволив відповісти на питання: чому електрони при русі по кругових орбітах навколо ядра не падають на нього, тобто чому атом залишається стійким освітою?
Другий постулат пояснив переривчастість спектру випромінювання електрона. Квантові постулати Н. Бора означали відмову від класичних фізичних уявлень, які до цього часу вважалися абсолютно істинними.
Незважаючи на швидке визнання теорія Н. Бора все ж таки не давала відповідей на багато питань. Зокрема, вченим не вдавалося точно описати багатоелектронних атомів. З'ясувалося, що це пов'язано з хвильовою природою електронів, представляти які у вигляді твердих частинок, які рухаються по визначених орбітах, помилково.
У дійсності стану електрона можуть змінюватися. Н. Бор припустив, що мікрочастинки не є ні хвилею, ні корпускул. При одному типі вимірювальних приладів вони ведуть себе як безперервне поле, при іншому - як дискретні матеріальні частинки. З'ясувалося, що подання про точні орбітах руху електронів також помилково. Внаслідок своєї хвильової природи електрони швидше «розмазані» по атому, причому вельми нерівномірно. У певних точках щільність їх заряду досягає максимуму. Крива, що зв'язує точки максимальної щільності заряду електрона, і являє собою його «орбіту».
У 20-30-і рр.. В. Гейзенберг і Л. де Бройль заклали основи нової теорії - квантової механіки. У 1924р. в роботі «Світло і матерія»
Л. де Бройль висловив припущення про універсальність корпускулярно-хвильового дуалізму, згідно з яким всі мікрооб'єкти можуть вести себе і як хвилі, і як частки. На основі вже встановленої дуальної (корпускулярної та хвильової) природи світла він висловив ідею про хвильових властивості будь-яких матеріальних частинок. Так, наприклад, електрон поводить себе як частка, коли рухається в електромагнітному полі, і як хвиля, коли проходить крізь кристал. Ця ідея отримала назву корпускулярно-хвильового дуалізму. Принцип корпускулярно-хвильового дуалізму встановлює єдність дискретності та безперервності матерії.
У 1926р. Е. Шредінгер на основі ідей Л. де Бройля побудував хвильову механіку. На його думку, квантові процеси - це хвильові процеси, тому класичний образ матеріальної точки, що займає певне місце в просторі, адекватний тільки макропроцесами і абсолютно невірний для мікросвіту. У мікросвіті частка існує одночасно і як хвиля, і як корпускула. У квантовій механіці електрон можна представити як хвилю, довжина якої залежить від її швидкості. Рівняння Е. Шредінгера описує рух мікрочастинок у силових полях і враховує їх хвильові властивості.
На основі цих уявлень у 1927р. був сформульований принцип додатковості, за яким хвильові і корпускулярні опису процесів у мікросвіті не виключають, а взаємно доповнюють один одного, і тільки в єдності дають повний опис. При точному вимірюванні однієї з додаткових величин інша зазнає неконтрольоване зміна. Поняття частинки і хвилі не тільки доповнюють один одного, але і в той же час суперечать один одному. Вони є доповнюючими картинами відбувається. Затвердження корпускулярно-хвильового дуалізму стало основою квантової фізики.
У 1927р. німецький фізик В. Гейзенберг прийшов до висновку про неможливість одночасного, точного вимірювання координати частинки та її імпульсу, що залежить від швидкості, ці величини ми можемо визначити тільки з певним ступенем імовірності. У класичній фізиці передбачається, що координати об'єкта, що рухається можна визначити з абсолютною точністю. Квантова механіка істотно обмежує цю можливість. В. Гейзенберг у роботі «Фізика атомного ядра» виклав свої ідеї.
Висновок В. Гейзенберга отримав назву принципу співвідно шення невизначеностей, який лежить в основі фізичної інтерпретації квантової механіки. Його суть в наступному: неможливо одночасно мати точні значення різних фізичних характеристик мікрочастинки - координати та імпульсу. Якщо ми отримуємо точне значення однієї величини, то інша залишається повністю невизначеною, існують принципові обмеження на вимірювання фізичних величин, що характеризують поведінку мікрооб'єкти. Таким чином, підсумував В. Гейзенберг, реальність розрізняється залежно від того, спостерігаємо ми її чи ні. «Квантова теорія вже не допускає цілком об'єктивного опису природи», - писав він. Вимірювальний прилад впливає на результати вимірювання, тобто в науковому експерименті вплив людини виявляється непереборним. У ситуації експерименту ми стикаємося з суб'єкт-об'єктним єдністю вимірювального приладу і досліджуваної реальності.
Важливо відзначити, що ця обставина не пов'язано з недосконалістю вимірювальних приладів, а є наслідком об'єктивних, корпускулярно-хвильових властивостей мікрооб'єктів. Як стверджував фізик М. Борн, хвилі і частинки - це тільки «проекції» фізичної реальності на експериментальну ситуацію.
Два фундаментальних принципи квантової фізики - принцип співвідношення невизначеностей і принцип додатковості - вказують на те, що наука відмовляється від опису тільки динамічних закономірностей. Закони квантової фізики - статистичні. Як пише В. Гейзенберг, «в експериментах з атомними процесами ми маємо справу з речами і фактами, які настільки ж реальні, наскільки реальні будь-які явища повсякденного життя. Але атоми або елементарні частинки реальні не в такій мірі. Вони утворюють швидше світ тенденцій чи можливостей, ніж світ речей і фактів ». Надалі квантова теорія стала базою для ядерної фізики, а в 1928р. П. Дірак заклав основи релятивістської квантової механіки.
4. Сучасні уявлення про елементарні частинки. Структура мікросвіту
Структурність і системність поряд з простором, часом, рухом є невід'ємними властивостями матерії. Сучасне світорозуміння передбачає впорядкованість і організованість світу, а проблема самоорганізації буття є однією з найважливіших у науці й філософії. Буття являє собою сложноорганізованную ієрархію систем, всі елементи якої знаходяться в закономірного зв'язку один з одним, що здається неоформленість змін в якомусь одному відношенні виявляється впорядкованістю в іншому. Саме ця обставина виявляється у понятті системності.
Поняття «система» є кілька десятків визначень, проте класичним визнано визначення, дане основоположником теорії систем Л. Берталанфі: система - це комплекс взаємодіючих елементів. Ключовим поняттям у цьому визначенні є поняття «елемент». Під е. лементах розуміється - нерозкладний компонент системи при певному, заданому способі її розгляду. Якщо змінюється кут зору, то явища чи події, що розглядаються в якості елемента системи, самі можуть ставати системами. Наприклад, елементами системи «газ» виступають молекули газу. Однак самі молекули в свою чергу можуть розглядатися в якості систем, елементами яких є атоми.
Атом - теж система, проте принципово іншого рівня, ніж газ і т.д. Елементами системи визнаються тільки ті предмети, явле ня або процеси, які беруть участь у формуванні її властивостей. Комплекс елементів системи може складатися в підсистеми різного рівня, які виконують приватні програми і являють собою проміжні ланки між елементами і системою.
За характером зв'язків між елементами всі системи діляться на сумативні і цілісні. У сумативне системах зв'язок між елементами виражена слабо, вони автономні по відношенню один до одного і системі в цілому. Якість такої освіти дорівнює сумі якостей складових його елементів. Прикладами сумативне системи є купа каміння, купа піску і т.п. Незважаючи на високу ступінь автономності елементів, освіти, аналогічні купі каменів, все ж розглядаються як системи, оскільки можуть зберігати стійкість тривалий час і існувати в якості самостійних сукупностей. Крім того, існує межа кількісних змін таких систем, перевищення якого призводить до зміни їх якості. У сумативне систем є власна програма існування, яка виражається в структурності.
У цілісних системах чітко виражена залежність їх виникнення і функціонування від складових елементів і навпаки. Кожен елемент такої системи в своєму виникненні, розвитку і функціонуванні залежить від усієї цілісності, і, у свою чергу, система залежить від кожного із своїх елементів. Внутрішні зв'язки в цілісність стабільніше зовнішніх, а якість системи не зводиться до суми складових її елементів. Прикладом цілісної системи є живий організм або суспільство. Під дією певних факторів сумативні системи можуть бути змінені на цілісні і навпаки.
Крім типології систем залежно від характеру зв'язку між елементами системи розрізняють за типом їх взаємодії з навколишнім середовищем. У цьому випадку виділяють відкриті і закриті (замкнуті) системи. У закритих системах не відбувається обміну енергією і речовиною з зовнішнім світом. Такі системи прагнуть до рівноважного стану, максимальний ступінь якого - невпорядкованість і хаос. Відкриті сис теми, навпаки, обмінюються енергією і речовиною з зовнішнім світом. У таких системах при певних умовах з хаосу можуть мимоволі виникати нові впорядковані структури, а система в цілому підвищує рівень своєї структурної організації.
Структурність виражається в упорядкованості існування матерії і її конкретних форм і припускає внутрішню розчленованість матерії. Структура визначається як сукупність стійких, закономірних зв'язків і відносин між елементами системи, які забезпечують збереження її основних властивостей. Сучасні уявлення про структурованості Всесвіту стосуються мега-, макро-і мікросвіту, і Метагалактика, і відомий нам макросвіт, і мікрочастинка структуровані. Перехід від однієї області дійсності до іншої пов'язаний зі зміною числа факторів, що забезпечують упорядкованість, і трансформацією самих структур. Єдність впорядкованості - системності, і внутрішньої розчленованості - структурності, визначає існування світу як системи систем: систем об'єктів, систем властивостей або відносин і т.п.
Елементами структури мікросвіту виступають мікрочасті ци. На даний момент відомо понад 350 елементарних частинок, що розрізняються масою, зарядом, спіном, часом життя і ще низкою фізичних характеристик.
Час життя елементарної частинки визначає її стабільність або нестабільність. За часом життя частинки діляться на стабільні, квазістабільні і нестабільні. Більшість елементарних частинок нестабільно. Нестабільні частинки живуть кілька мікросекунд, стабільні не розпадаються тривалий час. Нестабільні частки розпадаються в результаті сильної і слабкої взаємодії. Стабільними частками вважаються фотон, нейтрино, нейтрон, протон і електрон. При цьому нейтрон стабільний тільки в ядрі, у вільному стані він також розпадається. Зараз висловлюються припущення про можливу нестабільності протона. Квазістабільні частки розпадаються в результаті електромагнітної і слабкої взаємодії, інакше їх називають резонансними. Резонансні частинки були відкриті на початку 60-х рр.. XXв .. Час життя резонансів - порядку 10-22 с.
Все різноманіття елементарних частинок можна розділити на три групи: частинки, що беруть участь у сильній взаємодії - адрони, частинки, що не беруть участі в сильній взаємодії - пептони, і частки-- переносники взаємодій ствий.
Всі перераховані частки розрізняються по заряду, масі, спину, живучості та іншим фізичним характеристикам. Однак усередині одного типу елементарні частинки абсолютно ідентичні, позбавлені індивідуальності: всі електрони тотожні один одному, всі фотони тотожні один одному і т.п.
У 1936р. П. Дірак припустив, що кожній частинці відповідає античастинка, що відрізняється від неї тільки знаком заряду. У 1936р. був відкритий позитрон - античастинка електрона, в 1955р. - Антипротон, у 1956р. - Антинейтрон. Зараз вже не викликає сумніву, що кожна частка має свого «двійника» - античастинку, абсолютно ідентичну за всіма фізичними характеристиками, крім заряду. У 70-80-і рр.. XX століття у фізиці з'явилося безліч теорій антиречовини і антиматерії. Найбільш складною формою антиречовини, отриманої в лабораторних умовах, є антіядра тритію, гелію. Експерименти з отримання антиречовини були виконані на Серпуховському прискорювачі в 1970-1974 рр.. У 1998р. отримані перші атоми антиводню.
До середини 60-х рр.. XX ст. число відомих адронів перевищила сотню. У зв'язку з цим виникла гіпотеза, згідно з якою спостережувані частинки не відбивають граничний рівень матерії. У 1964р. була створена теорія будови адронів, або теорія кварків. Її автори - фізики М.Гелл-Манн і Д. Цвейг. Слово «кварк» запозичене М.Гелл-Маном з роману Дж.Джойса «Поминки по Фіннегану», герою якого чулися слова про три кварках. Слово «кварк» не має прямого смислового значення. Кварки - це гіпотетичні матеріальні об'єкти, їх експериментальне спостереження поки неможливо, проте теоретичні положення кваркової гіпотези виявилися плідними, а теорія в цілому евристичної. Кваркова теорія дозволила систематизувати відомі частки і передбачити існування нових.
Основні положення теорії кварків полягають у наступному. Адрони складаються з більш дрібних частинок - кварків. Кварки представляють собою істинно елементарні частинки і тому безструктурні. Головна особливість кварків - дробовий заряд. Кварки розрізняються спіном, ароматом і кольором. Аромат кварка не має ніякого відношення до аромату, що розуміється буквально (аромат квітів, парфумів і т.п.), це його особлива фізична характеристика. Для того, щоб врахувати всі відомі адрони, необхідно було припустити існування шести видів кварків, що розрізняються ароматом: u (uр - верхній), d (Down - нижній), s (strange - дивний), с (сharm - чарівність), b (beauty - принадність) і t (TОР - верхній). Існує стійка думка, що кварків не повинно бути більше.
Вважається, що кожен кварк має один з трьох можливих кольорів, які вибрані довільно: червоний, зелений, синій. Зрозуміло, що колір кварка не має ніякого відношення до звичайного оптичного цвітіння у макросвіті, колір кварка, як і аромат, - умовна назва для певної фізичної характеристики. Гіпотеза про існування кольору у кварків вперше була висловлена ​​в 1965р. незалежно М. Боголюбовим, Б. Струмінським, А. Тавхелідзе і М. Ханом, І. Намбу. Згодом вона отримала значне число експериментальних підтверджень.
Кожному кварку відповідає антікварк з протилежним кольором (антікрасний, антизелена і антісіній). Кварки з'єднуються трійками, утворюючи баріони (нейтрон, протон), або парами, утворюючи мезони. Антикварки, з'єднуючись трійками, відповідно, утворюють антібаріони. Мезон складається з кварка і антикварка. Сумарний колір об'єдналися кварків або антикварков, незалежно від того, об'єднані три кварка (баріони), три антикварка (антібаріони) або кварк і антікварк (мезони), повинен бути білим чи безбарвним. Білий колір дає сума червоного, зеленого, синього або червоного - антікрасного, синього - антісінего і т.п.
Таким чином, можна говорити про кольорову симетрії в мікросвіті. Кварки об'єднуються між собою завдяки сильному взаємодії. Переносниками сильної взаємодії виступають глюони, які як би «склеюють» кварки між собою. Глюони також мають кольору, але на відміну від кварків їх кольору змішані, наприклад червоний-антісіній і т.п., тобто глюон. складається з кольору і антіцвета. Випущення або поглинання глюони змінює колір кварка, але зберігає аромат.
Відомо вісім типів глюонів. Передбачається, що кварки беруть участь також в електромагнітних і слабких взаємодіях. У електромагнітній взаємодії кварки не змінюють свій колір і аромат. У слабких взаємодіях - міняють аромат, але зберігають колір. Теорія кварків дозволяє запропонувати струнку і гармонійну модель будови атома. Відповідно до цієї моделі атом складається з важкого ядра (протони і нейтрони, пов'язані глюонами полями) та електронної оболонки. Зараз теорія кварків продовжує розвиватися й уточнюватися, тому її не можна вважати остаточно сформованою.
5. Фундаментальні фізичні взаємодії
Здатність до взаємодії - найважливіше і невід'ємне властивість матерії. Саме взаємодії забезпечують об'єднання різних матеріальних об'єктів мега-, макро-і мікросвіту у системи. Всі відомі сучасній науці сили зводяться до чотирьох типів взаємодій, які називаються фундаментальними: гравітаційне, електромагнітне, слабку і сильну.
Гравітаційна взаємодія вперше стало об'єктом вивчення фізики в XVII столітті. Теорія гравітації І. Ньютона, основу якої становить закон всесвітнього тяжіння, стала однією зі складових класичної механіки. Закон всесвітнього тяжіння говорить: між двома тілами існує сила тяжіння, прямо пропорційна добутку їх мас і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. Будь-яка матеріальна частка є джерелом гравітаційного впливу і випробовує його на собі. У міру збільшення маси гравітаційні взаємодії зростають, тобто чим більше маса взаємодіючих речовин, тим сильніше діють гравітаційні сили. Сили гравітації - це сили тяжіння.
Останнім часом фізики висловлюють припущення про існування гравітаційного відштовхування, яке діяло у найперші миті існування Всесвіту, однак ця ідея поки не підтверджена. Гравітаційна взаємодія - найбільш слабке з нині відомих. Гравітаційна сила діє на дуже великих відстанях, її інтенсивність із збільшенням відстані зменшується, але не зникає повністю. Вважається, що переносником гравітаційної взаємодії є гіпотетична частинка гравітон. У мікросвіті гравітаційна взаємодія не відіграє суттєвої ролі, проте в макро-і особливо мегапроцесів йому належить провідна роль.
Електромагнітна взаємодія стало предметом вивчення у фізиці XIX ст. Першою єдиною теорією електромагнітного поля виступила концепція Дж.Максвелла. На відміну від гравітаційної сили електромагнітні взаємодії існують тільки між зарядженими частинками: електричне поле - між двома спочиваючими зарядженими частинками, маг
магнітних - між двома рухомими зарядженими частинками. Електромагнітні сили можуть бути як силами тяжіння, так і силами відштовхування. Однойменно заряджені частинки відштовхуються, різнойменно притягуються. Переносниками цього типу взаємодії є фотони. Електромагнітна взаємодія проявляється у мікро-, макро-і мегамире.
У середині XX ст. була створена квантова електродинаміка - теорія електромагнітного взаємодії, яка задовольняла основним принципам квантової теорії і теорії відносності. У 1965р. її автори С. Томанага, Р. Фейнман і Дж.Швінгер були удостоєні Нобелівської премії. Квантова електродинаміка описує взаємодію заряджених частинок - електронів і позитронів.
Слабка взаємодія було відкрито тільки у XX ст., В 60-і рр.. побудована загальна теорія слабкої взаємодії. Слабка взаємодія пов'язана з розпадом частинок, тому його відкриття було тільки слідом за відкриттям радіоактивності. При спостереженні радіоактивного розпаду частинок виявилися явища, які, здавалося б, суперечили закону збереження енергії. Справа в тому, що в процесі розпаду частина енергії «зникала». Фізик В. Паулі припустив, що в процесі радіоактивного розпаду речовини разом з електроном виділяється частка, що має високу проникаючу здатність. Пізніше ця частка була названа «нейтрино». Виявилося, що в результаті слабких взаємодій нейтрони, що входять до складу атомного ядра, розпадаються на три типи частинок: позитивно заряджені протони, негативно заряджені електрони і нейтральні нейтрино. Слабка взаємодія значно менше електромагнітного, але більше гравітаційного, і на відміну від них поширюється на невеликих відстанях - не більше 10 -22 см. Саме тому тривалий час слабка взаємодія експериментально не спостерігалося. Переносниками слабкої взаємодії є бозони.
У 70-і рр.. ХХ ст. була створена загальна теорія електромагнітної і слабкої взаємодії, яка отримала назву теорії елек трослабого взаємодії. Її творці С. Вайнберг, А. Салам і С. Глешоу в 1979р. отримали Нобелівську премію. Теорія електрослабкої взаємодії розглядає два типи фундаментальних взаємодій як прояви єдиного, більш глибокого. Так, на відстанях більше 10 - 17 см переважає електромагнітний аспект явищ, на менших відстанях в однаковій мірі важливі і електромагнітний, і слабкий ас підтримує усі аспекти. Створення даної теорії означало, що об'єднані в класичній фізиці XIX столітті, в рамках теорії Фарадея-Максвелла електрику, магнетизм і світло, в останній третині XX ст. доповнилися феноменом слабкої взаємодії.
Сильна взаємодія також було відкрито лише в ХХ ст. Воно утримує протони в ядрі атома, не дозволяючи їм розлетітися під дією електромагнітних сил відштовхування. Сильна взаємодія здійснюється на відстанях не більше ніж 10 - 13 см і відповідає за стійкість ядер. Ядра елементів, що знаходяться в кінці таблиці Д. І. Менделєєва, нестійкий ви, оскільки їх радіус великий і, відповідно, сильна взаємодія втрачає свою інтенсивність. Такі ядра піддаються розпаду, який і називається радіоактивним. Сильна взаємодія відповідально за утворення атомних ядер, в ньому беруть участь тільки важкі частинки: протони і нейтрони. Ядерні взаємодії не залежать від заряду частинок, переносниками цього типу взаємодій є глюони. Глюони об'єднані в глюонної полі (за аналогією з електромагнітним), завдяки якому і здійснюється сильна взаємодія. За своєю потужністю сильна взаємодія перевершує інші відомі і є джерелом величезної енергії. Прикладом сильного взаємодії виступають термоядерні реакції на Сонці та інших зірках. Принцип сильної взаємодії використаний при створенні водневої зброї.
Теорію сильної взаємодії називають квантової хро модінамікой. Відповідно до цієї теорії сильна взаємодія є результат обміну глюонами, в результаті чого забезпечується зв'язок кварків в адрони. Квантова хромодинаміка продовжує розвиватися, і хоча її не можна поки вважати закінченою концепцією сильної взаємодії, тим не менш, ця фізична теорія має міцну експериментальну базу.
У сучасній фізиці тривають пошуки єдиної теорії, яка дозволила б пояснити всі чотири типи фундаментальних взаємодій. Створення подібної теорії означало б також побудова єдиної концепції елементарних частинок. Цей проект отримав назву «Велике об'єднання». Підставою для переконаності, що така теорія можлива, є та обставина, що на малих відстанях (менше 10 -29 см) і при великій енергії (більше 14 жовтень ГеВ) електромагнітні, сильні та слабкі взаємодії описуються однаковим чином, що означає спільність їх природи. Проте цей висновок має поки тільки теоретичний характер, перевірити його експериментально до цих пір не вдалося.
Різні конкуруючі між собою теорії Великого об'єднання по-різному інтерпретують космологію. Наприклад, передбачається, що в момент народження нашого Всесвіту існували умови, в яких всі чотири фундаментальні взаємодії виявлялися однаковим чином. Створення теорії, що пояснює на єдиних підставах всі чотири типи взаємодій, зажадає синтезу теорії кварків, квантової хромодинаміки, сучасної космології і релятивістської астрономії.
Проте пошук єдиної теорії чотирьох типів фундаментальних взаємодій не означає, що неможливо поява інших трактувань матерії: відкриття нових взаємодій, пошук нових елементарних часток і т.п. Деякі фізики висловлюють сумнів в можливості єдиної теорії. Так, творці синергетики І. Пригожий та І. Сгенгерс в книзі «Час, хаос, квант» пишуть; «надію на побудову такої" теорії всього ", з якої можна було б вивести повний опис фізичної реальності, доведеться залишити» і обгрунтовують свою тезу закономірностями, сформульованими в рамках синергетики.
Важливу роль у розумінні механізмів взаємодії елементарних частинок, їх утворення і розпаду зіграли закони збереження. Крім законів збереження, що діють в макросвіті (закону збереження енергії, закону збереження імпульсу та закону збереження моменту імпульсу), у фізиці мікросвіту були виявлені нові: закон збереження баріонного, лептонного зарядів, дивацтва і ін
Кожен закон збереження пов'язаний з якою-небудь симетрією в навколишньому світі. У фізиці під симетрією розуміється інваріантність, незмінність системи щодо її перетворень, тобто щодо змін ряду фізичних умов. Німецьким математиком Еммою Нетер було встановлено зв'язок між властивостями простору і часу і законами збереження класичної фізики. Фундаментальна теорема математичної фізики, звана теоремою Нетер, свідчить, що з однорідності простору слід закон збереження імпульсу, з однорідності часу - закон збереження енергії, а з ізотропності простору - закон збереження моменту імпульсу. Ці закони носять фундаментальний характер і справедливі для всіх рівнів існування матерії.
Закон збереження і перетворення енергії стверджує, що енергія не зникає і не з'являється знову, а лише переходить з однієї форми в іншу. Закон збереження імпульсу постулює незмінність імпульсу замкнутої системи з плином часу. Закон збереження моменту імпульсу стверджує, що момент імпульсу замкнутої системи залишається незмінним з часом. Закони збереження є наслідком симетрії, тобто інваріантності, незмінність структури матеріальних об'єктів щодо перетворень, або зміни фізичних умов їх існування.
Отже, закони збереження енергії та імпульсу пов'язані з однорідністю часу і простору, закон збереження моменту імпульсу - з симетрією простору щодо обертань. Закони збереження зарядів пов'язані з симетрією щодо спеціальних перетворень хвильових функцій, що описують частинки.

Список використаної літератури:
1.
Ансельм А.І. Нариси розвитку фізичної теорії в першій третині 20 століття. М.: Наука, ГРФМЛ, 1986.
2.
Гейзенберг В. Картина природи в сучасній фізиці / / Природа. (1987). № 6
3.
Гейзенберг В. Фізика і філософія. Частина і ціле. М., 1989
4.
Гінзбург В.Л. Про фізику і астрофізики. М., 1980
5.
Грушевіцкая Т.Г., Садохін А.П. Концепції сучасного природознавства. М.: Вища школа., 1998, 592с.
6.
Карнап Р. Філософські підстави фізики. М., 1971, 390С.
7.
Карпенків С.Х. Концепції сучасного природознавства. М.:, ЮНИТИ, 1997, 520с.
8.
Лобачевський М.І., Ріман Б., Кліффорд В., Ейнштейн А., Мах Е., Гроссман М., Гільберт Д., Шварцшильд К., Керр Р., Петров О.З., Фок В.А., де Сіттер В., Фрідман А.А., і ін Альберт Ейнштейн і теорія гравітації, 1979, 592 с.
9.
Найдиш В.М. Концепції сучасного природознавства. М., 2002, 704с.
10.
Хелзін Ф., Мартін А. Лептони і кварки. М., 1987
11.
Шредінгер Е. Нові шляхи до фізики: статті і мови, Наука.: 1971
12.
Шредінгер Е. Що таке життя? З точки зору фізика. - М., 1972
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Фізика та енергетика | Реферат
112.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Їжа з точки зору хіміка
Смерть з точки зору права
Техніка з точки зору філософії
Римське право 2 Точки зору
Екуменізм з православної точки зору
Літаючі тарілки з наукової точки зору
Творчість Г Р Державіна з релігійної точки зору
Тілесні ушкодження з медичної точки зору
Держава і право з точки зору Платона
© Усі права захищені
написати до нас