28. Жизнь и разум во вселенной. Опасность Космоса

Большинство современных астрономов и философов считают, что жизнь — распространенное явление во Вселенной и существует множество миров, на которых обитают цивилизации. Уровень развития некоторых внеземных цивилизаций может быть неизмеримо выше уровня развития земной цивилизации. Именно с такими цивилизациями землянам особенно интересно установить контакт. На развитие мнения о множестве цивилизаций повлияло несколько аргументов. Во-первых, в метагалактике есть огромное число звезд, похожих на наше Солнце, а, следовательно, планетные системы могут существовать не только у Солнца. И более того исследования показали, что некоторые звезды определенных спектральных классов вращаются медленно вокруг своей оси, что может быть вызвано наличием вокруг этих звезд планетных систем. Во-вторых, при соответствующих условиях жизнь могла возникнуть на планетах других звезд по типу эволюционного развития жизни на Земле. Молекулярные соединения, необходимые для начальной стадии эволюции неживой природы, достаточно распространены во Вселенной и открыты даже в межзвездной среде. Продолжаются споры о реальности внеземных цивилизаций, но лишь дальнейшие наблюдения и эксперименты позволят выяснить, существуют ли где-нибудь обитаемые миры или мы одиноки, по крайней мере, в пределах нашей Галактики. Поиск разума сводится к радиоконтакту.

29. Строение атома

Резерфорд предложил следующую схему строения атома. В центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого по разным орбитам вращаются электроны. Возникающая при их вращении центробежная сила уравновешивается притяжением между ядром и электронами, вследствии этого остаются на определенных расстояниях от ядра. Как масса электрона ничтожна мала, то почти вся масса сосредоточена в его ядре.

30. Понятие кванта. Формула Планка

В 1900 г. немецкий физик М. Планк своими исследования­ми продемонстрировал, что излучение энергии происходит дискретно, определенными порциями — квантами, энергия ко­торых зависит от частоты световой волны. Теория М. Планка не нуждалась в концепции эфира и преодолевала противоречия и трудности электродинамики Дж. Максвелла (2.3). Эксперимен­ты М. Планка привели к признанию двойственного характера света, который обладает одновременно корпускулярными и вол­новыми свойствами. Понятно, что такой вывод был несовмес­тим с представлениями классической физики. Теория М. Планка положила начало новой квантовой физики, которая описывает процессы, протекающие в микромире.

При переходе электрона из одного состояния в другое, испускается фотон, частота которого определяется формулой v=E1-Ek/h

31. Принцип неопределенности. Поведение квантовых объектов

Вернер Гейзенберг математически выразил принцип неопределенности. Оказалось, что не только координату, но и импульс частицы невозможно точно определить. Согласно этому принципу, чем точнее определяется местонахождение данной частицы, тем меньше точности в определении ее скорости и наоборот.

32. Атомизм. Континуальность и Дискретность

Левкипп и Демокрит сформулировали понятие об атомах. Существенный вклад в атомистику был сделан А. Лавуазье, опубликовавшим в 1789 г. “Начальный учебник химии”, в кот. он ряд элементов назвал “простыми”, т. е. не разлагавшимися. И, наконец, в начале XIX в. атомистика стала теорией, важнейшей для познания химических явлений благодаря исследованиям Дальтона и Берцеллиуса. Именно Дальтон в 1824 г. дал название “атом” наимельчайшей частице “простого” вещ-ва. С этого момента химия встала на научную основу, хотя многое в ней не было осознано до тех пор, пока Д. И. Менделеев в 1869 г. не разработал свою знаменитую Периодическую таблицу элементов. В 1834 г. М. Фарадей провел серию исследований с целью выяснить природу того, что называли электричеством. Результаты исследований свойств электрона и радиоактивности позволили строить конкретные модели атома. В модели, предложенной Томсоном в 1903 г. атом представлялся в виде положительно заряженной сферы. Неожиданный результат опытов Резерфорда по рассеянию альфа-частиц атомами показал, что внутри атома существует очень малое по размеру плотное положительно заряженное ядро. В связи с этим Резерфорд предложил принципиально новую модель атома, напоминающую по своему строению Солнечную систему и получившую название планетарной. Она имеет следующий вид. В центре находится положительно заряженное ядро, размеры которого составляют примерно 10-12 см, размеры же атома 10-8 см. Вокруг ядра движутся электроны подобно планетам вокруг солнца. Эта модель атома Резерфорда, дополненная постулатами Бора, явилась основой всей атомной физики и существует до настоящего времени. Атомная физика была развита методами квантовой механики. Согласно квантовой механике электрон распространен во всем пространстве, хотя действует как единое целое. Устойчивые движения электрона в атоме, соответствуют стоячим волнам, амплитуды которых в разных точках различны. Дискретность-прерывность. Континуальность-непрерывность.

33. Элементарные частицы

Элементами структуры микромира выступают микрочасти­цы. На данный момент известно более 350 элементарных час­тиц, различающихся массой, зарядом, спином, временем жизни и еще рядом физических характеристик. Масса элементарной частицы — это масса ее покоя, которая определяется по отношению к массе покоя электрона. Частицы с нулевой массой покоя движутся со скоростью света (фотон). По массе элементарные частицы делятся на тяжелые (барионы), промежуточные (мезоны) и легкие (лептоны). Заряд элементарной частицы всегда кратен заряду электро­на (—1), который рассматривается в качестве единицы. Суще­ствуют, однако, элементарные частицы, которые не имеют заря­да, например, фотон. Спин элементарной частицы — это собственный момент импульса частицы. В зависимости от спина, частицы делятся на две группы: с целым спином (О, 1, 2)— бозоны, с полуцелым спином (1/2 и др.) — фермионы. Время жизни элементарной частицы определяет ее стабиль­ность или нестабильность. По времени жизни частицы делятся на стабильные, квазистабильные и нестабильные. Большинство элементарных частиц нестабильно. Нестабильные частицы жи­вут несколько микросекунд, стабильные не распадаются дли­тельное время. Нестабильные частицы распадаются в результате сильного и слабого взаимодействия. Стабильными частицами считаются фотон, нейтрино, нейтрон, протон и электрон. При этом нейтрон стабилен только в ядре, в свободном состоянии он также распадается. Квазистабильные час­тицы распадаются в результате электромагнитного и слабого взаимодействия, иначе их называют резонансными. Время жизни резонансов — порядка 10—22 с. Все многообразие элементарных частиц можно разделить на три группы: частицы, участвующие в сильном взаимодей­ствии — адроны, частицы, не участвующие в сильном взаимо­действии — пептоны, и частицы — переносчики взаимодей­ствий. К адронам относятся нейтроны, протоны, барионы, мезоны. Адроны участвуют в электромагнитном, сильном и слабом взаи­модействии. К пептонам относятся электроны, нейтрино, мюоны, тау-лептоны, а также электронные нейтрино, моюнные нейтрино, тау-нейтрино. Заряженные лептоны участвуют в электромаг­нитном и слабом взаимодействии, нейтральные — только в сла­бом. Частицы — переносчики взаимодействий непосредственно обеспечивают взаимодействия. К ним относятся фотоны — пере­носчики электромагнитного взаимодействия, глюоны — перенос­чики сильного взаимодействия, бозоны — переносчики слабого взаимодействия. Высказывается предположение о существовании гравитонов — частиц, обеспечивающих гравитационное взаимо­действие.