Εισαγωγή

Τον 20ο αιώνα Η φυσική επιστήμη αναπτύχθηκε με απίστευτα γρήγορους ρυθμούς, ο οποίος καθοριζόταν από τις ανάγκες της πρακτικής. Η βιομηχανία απαιτούσε νέες τεχνολογίες, οι οποίες βασίστηκαν σε Φυσικές Επιστήμεςη γνώση.

Η φυσική επιστήμη είναι η επιστήμη των φαινομένων και των νόμων της φύσης. Η σύγχρονη φυσική επιστήμη περιλαμβάνει πολλούς κλάδους της φυσικής επιστήμης: φυσική, χημεία, βιολογία, φυσική χημεία, βιοφυσική, βιοχημεία, γεωχημεία κ.λπ. Καλύπτει ένα ευρύ φάσμα θεμάτων σχετικά με τις διάφορες ιδιότητες των φυσικών αντικειμένων, τα οποία μπορούν να θεωρηθούν ως ένα ενιαίο σύνολο.

Το τεράστιο διακλαδισμένο δέντρο της φυσικής επιστήμης αναπτύχθηκε σιγά σιγά από τη φυσική φιλοσοφία - τη φιλοσοφία της φύσης, η οποία είναι μια εικαστική ερμηνεία φυσικά φαινόμενακαι διαδικασίες. Η προοδευτική ανάπτυξη της πειραματικής φυσικής επιστήμης οδήγησε στη σταδιακή ανάπτυξη της φυσικής φιλοσοφίας σε γνώση της φυσικής επιστήμης, και ως αποτέλεσμα - εκπληκτικά επιτεύγματα σε όλους τους τομείς της επιστήμης και, κυρίως, στη φυσική επιστήμη, με την οποία ο περασμένος 20ός αιώνας ήταν τόσο πλούσιος .

Φυσική - μικρόκοσμος, μακρόκοσμος, μεγακόσμος

Στα βάθη της φυσικής φιλοσοφίας, προέκυψε η φυσική - η επιστήμη της φύσης, μελετώντας το πιο απλό και ταυτόχρονα το πιο γενικές ιδιότητεςυλικό κόσμο.

Η φυσική είναι η βάση της φυσικής επιστήμης. Σύμφωνα με την ποικιλία των μελετημένων μορφών της ύλης και της κίνησής της, χωρίζεται σε φυσική στοιχειωδών σωματιδίων, πυρηνική φυσική, φυσική πλάσματος κ.λπ. Μας εισάγει στους πιο γενικούς νόμους της φύσης που διέπουν τη ροή των διεργασιών στον κόσμο γύρω. εμάς και στο Σύμπαν συνολικά.

Ο στόχος της φυσικής είναι να βρει τους γενικούς νόμους της φύσης και να εξηγήσει συγκεκριμένες διαδικασίες στη βάση τους. Καθώς προχωρούσαν προς αυτόν τον στόχο, μια μεγαλειώδης και περίπλοκη εικόνα της ενότητας της φύσης εμφανίστηκε σταδιακά ενώπιον των επιστημόνων.

Ο κόσμος δεν είναι μια συλλογή ανόμοιων γεγονότων ανεξάρτητα μεταξύ τους, αλλά ποικίλες και πολυάριθμες εκδηλώσεις ενός συνόλου.

Μικρόκοσμος. Το 1900 Ο Γερμανός φυσικός Max Planck πρότεινε μια εντελώς νέα προσέγγιση - την κβαντική, βασισμένη σε μια διακριτή ιδέα. Εισήγαγε για πρώτη φορά την Κβαντική Υπόθεση και έμεινε στην ιστορία της ανάπτυξης της φυσικής ως ένας από τους ιδρυτές κβαντική θεωρία. Με την εισαγωγή της κβαντικής έννοιας, το στάδιο ξεκινά σύγχρονη φυσική, που περιλαμβάνει όχι μόνο κβαντικές, αλλά και κλασικές έννοιες.

Με βάση την κβαντική μηχανική, εξηγούνται πολλές μικροδιεργασίες που συμβαίνουν μέσα στο άτομο, τον πυρήνα και τα στοιχειώδη σωματίδια - έχουν εμφανιστεί νέοι κλάδοι της σύγχρονης φυσικής: κβαντική ηλεκτροδυναμική, κβαντική θεωρία στερεός, κβαντική οπτική και πολλά άλλα.

Στις πρώτες δεκαετίες του 20ού αιώνα. ερευνήθηκε ραδιοενέργεια,και προτάθηκαν ιδέες για τη δομή ατομικό πυρήνα.

Το 1938 έγινε μια σημαντική ανακάλυψη: οι Γερμανοί ραδιοχημικοί O. Hahn και F. Strassmann ανακάλυψαν σχάση πυρήνων ουρανίουόταν ακτινοβοληθεί με νετρόνια. Αυτή η ανακάλυψη συνέβαλε στην ταχεία ανάπτυξη πυρηνική φυσική, δημιουργία πυρηνικών όπλωνΚαι η γέννηση της πυρηνικής ενέργειας.

Ένα από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα στη φυσική του 20ου αιώνα. - αυτό φυσικά δημιουργήθηκε το 1947. τρανζίστοροι εξέχοντες Αμερικανοί φυσικοί D. Bardeen, W. Brattain και W. Shockley.

Με την ανάπτυξη της φυσικής ημιαγωγών και τη δημιουργία του τρανζίστορ, νέα τεχνολογία- ημιαγωγός, και μαζί του ένας πολλά υποσχόμενος, ταχέως αναπτυσσόμενος κλάδος της φυσικής επιστήμης - η μικροηλεκτρονική.

Οι ιδέες για τα άτομα και τη δομή τους έχουν αλλάξει ριζικά τα τελευταία εκατό χρόνια. Στα τέλη του 19ου - αρχές του 20ου αιώνα. Στη φυσική, έγιναν εξαιρετικές ανακαλύψεις που κατέστρεψαν προηγούμενες ιδέες για τη δομή της ύλης.

Η ανακάλυψη του ηλεκτρονίου (1897), στη συνέχεια του πρωτονίου, του φωτονίου και του νετρονίου έδειξε ότι το άτομο έχει πολύπλοκη δομή. Η μελέτη της δομής του ατόμου γίνεται το πιο σημαντικό καθήκονφυσική του ΧΧ αιώνα. Μετά την ανακάλυψη του ηλεκτρονίου, του πρωτονίου, του φωτονίου και, τελικά, το 1932, του νετρονίου, διαπιστώθηκε η ύπαρξη μεγάλου αριθμού νέων στοιχειωδών σωματιδίων.

Συμπεριλαμβανομένου: ποζιτρόνιο, (αντισωματίδιο ηλεκτρονίου). Τα μεσόνια είναι ασταθή μικροσωματίδια. διάφοροι τύποι υπερονίων - ασταθή μικροσωματίδια με μάζες μεγαλύτερες από τη μάζα ενός νετρονίου. συντονισμούς σωματιδίων που έχουν εξαιρετικά για λίγοζωή (περίπου 10 -22 -10 -24 s). νετρίνο - σταθερό, δεν έχει ηλεκτρικό φορτίοένα σωματίδιο σχεδόν απίστευτης διαπερατότητας. αντινετρίνο - αντισωματίδιο νετρίνου, που διαφέρει από νετρίνο στο πρόσημο του φορτίου λεπτονίων κ.λπ.

Τα στοιχειώδη σωματίδια επί του παρόντος χωρίζονται συνήθως στις ακόλουθες κατηγορίες:

• 1. Φωτόνια - ηλεκτροκβάντα μαγνητικό πεδίο, σωματίδια με μηδενική μάζα ηρεμίας, δεν έχουν ισχυρές και ασθενείς αλληλεπιδράσεις, αλλά συμμετέχουν στην ηλεκτρομαγνητική.
• 2. Λεπτόνια (από το ελληνικό λεπτός - φως), που περιλαμβάνουν ηλεκτρόνια, νετρίνα. όλα αυτά δεν έχουν ισχυρή αλληλεπίδραση, αλλά συμμετέχουν σε ασθενή αλληλεπίδραση, και αυτά με ηλεκτρικό φορτίο συμμετέχουν επίσης στην ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση.
• 3. Τα μεσόνια είναι ισχυρά αλληλεπιδρώντα ασταθή σωματίδια.
• 4. Βαρυόνια (από τα ελληνικά barys - βαριά), που περιλαμβάνουν νουκλεόνια (ασταθή σωματίδια με μάζα μεγαλύτερη από τη μάζα ενός νετρονίου), υπερόνια και πολλούς συντονισμούς.
• 5. Γύρω στο 1963-1964, εμφανίστηκε μια υπόθεση για την ύπαρξη κουάρκ - σωματιδίων που αποτελούν τα βαρυόνια και τα μεσόνια, τα οποία αλληλεπιδρούν έντονα και με αυτή την ιδιότητα ενώνονται με την κοινή ονομασία αδρόνια.
• 6. Τα κουάρκ έχουν πολύ ασυνήθιστες ιδιότητες: έχουν κλασματικά ηλεκτρικά φορτία, κάτι που δεν είναι χαρακτηριστικό για άλλα μικροσωματίδια και, προφανώς, δεν μπορούν να υπάρχουν σε ελεύθερη, ανύπαρκτη κατάσταση. δεμένη μορφή. Ο αριθμός των διαφορετικών κουάρκ, που διαφέρουν μεταξύ τους σε μέγεθος και πρόσημο ηλεκτρικού φορτίου και κάποια άλλα χαρακτηριστικά, φτάνει ήδη αρκετές δεκάδες.

Megaworld. Η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης. Το 1946-1948. Ο G. Gamow ανέπτυξε τη θεωρία του θερμού Σύμπαντος (μοντέλο Big Bang). Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, ολόκληρο το Σύμπαν πριν από 15 δισεκατομμύρια χρόνια (σύμφωνα με άλλες εκτιμήσεις, 18 δισεκατομμύρια χρόνια) συμπιέστηκε σε ένα σημείο με απείρως υψηλή πυκνότητα (όχι μικρότερη από 10 93 g/cm 3). Αυτή η κατάσταση ονομάζεται μοναδικότητα, νόμοι της φυσικής σε αυτό Δεν εφαρμόζεται.

Οι λόγοι για την εμφάνιση μιας τέτοιας κατάστασης και η φύση της παρουσίας της ύλης σε αυτή την κατάσταση παραμένουν ασαφείς. Αυτή η κατάσταση αποδείχθηκε ασταθής, με αποτέλεσμα μια έκρηξη και μια απότομη μετάβαση στο διαστελλόμενο Σύμπαν.

Τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης, το Σύμπαν θερμάνθηκε αμέσως σε πολύ υψηλή θερμοκρασία άνω των 10 28 Κ. Ήδη 10 -4 δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, η πυκνότητα στο Σύμπαν πέφτει στα 10 14 g/cm 3 . Με τόσο υψηλή θερμοκρασία(πάνω από τη θερμοκρασία του κέντρου του πιο καυτού αστεριού) υπάρχουν μόρια, άτομα και ακόμη και ατομικοί πυρήνες δεν μπορώ.

Η ύλη του Σύμπαντος είχε τη μορφή στοιχειωδών σωματιδίων, μεταξύ των οποίων κυριαρχούσαν τα ηλεκτρόνια, τα ποζιτρόνια, τα νετρίνα, τα φωτόνια, καθώς και τα πρωτόνια και τα νετρόνια σε σχετικά μικρές ποσότητες. Η πυκνότητα της ύλης του Σύμπαντος 0,01 δευτερόλεπτα μετά την έκρηξη, παρά την πολύ υψηλή θερμοκρασία, ήταν τεράστια: 4000 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του νερού.

Στο τέλος των πρώτων τριών λεπτών μετά την έκρηξη, η θερμοκρασία της ουσίας του Σύμπαντος, συνεχώς μειώνοντας, έφτασε τους 1 δισεκατομμύριο βαθμούς (10 9 Κ). Η πυκνότητα της ουσίας επίσης μειώθηκε, αλλά ήταν ακόμα κοντά στην πυκνότητα του νερού. Σε αυτή την, αν και πολύ υψηλή, θερμοκρασία, άρχισαν να σχηματίζονται ατομικοί πυρήνες, ιδίως πυρήνες υδρογόνου (δευτέριο) και πυρήνες ηλίου.

Ωστόσο, η ύλη του Σύμπαντος στο τέλος των πρώτων τριών λεπτών αποτελούνταν κυρίως από φωτόνια, νετρίνα και αντινετρίνα. Μόνο μετά από μερικές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια άρχισαν να σχηματίζονται άτομα, κυρίως υδρογόνο και ήλιο.

Οι βαρυτικές δυνάμεις μετέτρεψαν το αέριο σε συστάδες, οι οποίες έγιναν το υλικό για την εμφάνιση γαλαξιών και αστεριών.

Έτσι, η φυσική του 20ου αιώνα παρείχε ολοένα και βαθύτερη δικαιολόγηση για την ιδέα της ανάπτυξης.

Macroworld. Στη μακροφυσική, τα επιτεύγματα μπορούν να διακριθούν σε τρεις κατευθύνσεις: στον τομέα της ηλεκτρονικής (μικροκυκλώματα), στον τομέα της δημιουργίας λέιζερκαι τις εφαρμογές τους, περιοχές υπεραγωγιμότητας υψηλής θερμοκρασίας.

Λέξη "λέιζερ"είναι συντομογραφία Αγγλική φράση“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, μεταφρασμένο ως ενίσχυση του φωτός ως αποτέλεσμα διεγερμένης (επαγόμενης) εκπομπής . Η υπόθεση για την ύπαρξη διεγερμένης ακτινοβολίας διατυπώθηκε το 1917 από τον Αϊνστάιν.

Οι Σοβιετικοί επιστήμονες N.G. Basov και A.M. Ο Prokhorov και, ανεξάρτητα από αυτούς, ο Αμερικανός φυσικός Charles Townes χρησιμοποίησαν το φαινόμενο της διεγερμένης εκπομπής για να δημιουργήσουν μια γεννήτρια μικροκυμάτων ραδιοκυμάτων με μήκος κύματος = 1,27 cm.

Η πρώτη κβαντική γεννήτρια ήταν ένα ρουμπίνι Στερεάς κατάστασης λέιζερ. Δημιουργήθηκε επίσης: αέριο, ημιαγωγός, υγρό, αεριοδυναμικό, δακτύλιος (ταξιδεύον κύμα).

Τα λέιζερ έχουν βρεθεί ευρέως διαδεδομένα εφαρμογήστην επιστήμη - το κύριο εργαλείο σε μη γραμμική οπτική , όταν οι ουσίες είναι διαφανείς ή όχι στη ροή του συνηθισμένου φωτός, οι ιδιότητές τους αλλάζουν προς το αντίθετο.

Τα λέιζερ κατέστησαν δυνατή την εφαρμογή μιας νέας μεθόδου λήψης ογκομετρικών και έγχρωμων εικόνων, που ονομάζεται ολογραφία, που χρησιμοποιούνται ευρέως στην ιατρική, ειδικά στην οφθαλμολογία, τη χειρουργική και την ογκολογία, ικανή να δημιουργήσει ένα μικρό σημείο λόγω της υψηλής μονοχρωματικότητας και κατευθυντικότητάς τους.

Επεξεργασία μετάλλων με λέιζερ. Δυνατότητα λήψης ακτίνων φωτός υψηλής ισχύος έως 10 12 - 10 16 με χρήση λέιζερ W/cm 2 όταν εστιάζει την ακτινοβολία σε σημείο με διάμετρο έως 10-100 μmκαθιστά το λέιζερ ένα ισχυρό εργαλείο για την επεξεργασία οπτικά αδιαφανών υλικών που είναι απρόσιτα για επεξεργασία με συμβατικές μεθόδους (συγκόλληση αερίου και τόξου).

Αυτό επιτρέπει νέες τεχνολογικές λειτουργίες, για παράδειγμα, γεώτρηση Πολύ στενά κανάλια σε πυρίμαχα υλικά, διάφορες λειτουργίεςστην κατασκευή μικροκυκλωμάτων φιλμ, καθώς και αυξανόμενη ταχύτητα επεξεργασία Λεπτομέριες.

Στο τρύπες διάτρησης σε τροχούς διαμαντιών μειώνει τον χρόνο επεξεργασίας ενός τροχού από 2-3 ημέρες σε 2 λεπτά.

Τα λέιζερ χρησιμοποιούνται ευρύτερα στη μικροηλεκτρονική, όπου είναι προτιμότερο συγκόλληση συνδέσεις, όχι συγκόλληση.

Φυσική του μικροκόσμου

Δομικά επίπεδα ύλης στη φυσική

(εισάγετε εικόνα)

Δομικά επίπεδα ουσιών στον μικρόκοσμο

Μοριακό επίπεδο- επίπεδο μοριακής δομής ουσιών. Μόριο – ένα ενιαίο κβαντομηχανικό σύστημα που ενώνει άτομα

Ατομικό επίπεδο- επίπεδο ατομική δομήουσίες.

Ατομο – ένα δομικό στοιχείο του μικρόκοσμου, που αποτελείται από έναν πυρήνα και ένα κέλυφος ηλεκτρονίων.

Επίπεδο νουκλεονίων- επίπεδο του πυρήνα και των σωματιδίων των συστατικών του.

Πρωτόνιο στον πυρήνα του ατόμου – η γενική ονομασία του πρωτονίου και του νετρονίου, που είναι συστατικά των ατομικών πυρήνων.

Επίπεδο κουάρκ- επίπεδο στοιχειωδών σωματιδίων – κουάρκ και λεπτόνια

Ατομική δομή

Τα μεγέθη των ατόμων είναι της τάξης των 10 -10 m.

Τα μεγέθη των ατομικών πυρήνων όλων των στοιχείων είναι περίπου 10 -15 m, δηλαδή δεκάδες χιλιάδες φορές μικρότερα από τα μεγέθη των ατόμων

Ο πυρήνας ενός ατόμου είναι θετικός και τα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα φέρουν μαζί τους ένα αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Θετικό πυρηνικό φορτίο ίσο με το άθροισμααρνητικά φορτία ηλεκτρονίων. Το άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο.

Το πλανητικό μοντέλο του ατόμου του Ράδερφορντ . (εισάγετε εικόνα)

Εμφανίζονται οι κυκλικές τροχιές τεσσάρων ηλεκτρονίων.

Τα ηλεκτρόνια σε τροχιές συγκρατούνται από δυνάμεις ηλεκτρικής έλξης μεταξύ τους και του πυρήνα του ατόμου

Ένα ηλεκτρόνιο δεν μπορεί να βρίσκεται στην ίδια ενεργειακή κατάσταση. Στο κέλυφος ηλεκτρονίων, τα ηλεκτρόνια είναι διατεταγμένα σε στρώματα. Κάθε κέλυφος περιέχει μια ορισμένη ποσότητα: στο πρώτο στρώμα που βρίσκεται πιο κοντά στον πυρήνα - 2, στο δεύτερο - 8, στο τρίτο - 18, στο τέταρτο - 32 κ.λπ. Μετά το δεύτερο στρώμα, οι τροχιές των ηλεκτρονίων υπολογίζονται σε υποστιβάδες .

Τα επίπεδα ενέργειας του ατόμου και μια συμβατική αναπαράσταση των διαδικασιών απορρόφησης και εκπομπής φωτονίων (βλέπε εικόνα)

Κατά τη μετάβαση από ένα χαμηλό επίπεδο ενέργειας σε ένα υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο, ένα άτομο απορροφά ενέργεια (ενεργειακό κβάντο) ίση με τη διαφορά ενέργειας μεταξύ των μεταπτώσεων. Ένα άτομο εκπέμπει ένα κβάντο ενέργειας εάν ένα ηλεκτρόνιο στο άτομο μεταβαίνει από ένα υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο σε ένα χαμηλότερο (μεταβαίνει απότομα).

Γενική ταξινόμηση στοιχειωδών σωματιδίων

Στοιχειώδη σωματίδια- πρόκειται για αδιάσπαστα σωματίδια, η εσωτερική δομή των οποίων δεν είναι συνδυασμός άλλων ελεύθερων σωματιδίων, δεν είναι άτομα ή ατομικοί πυρήνες, με εξαίρεση το πρωτόνιο

Ταξινόμηση

Φωτόνια

Ηλεκτρόνια

• Βαρυόνια

Νετρόνιο

Βασικά χαρακτηριστικά στοιχειωδών σωματιδίων

Βάρος

Λεπτόνια (ελαφριά)

Μεσόνια (μεσαία)

Βαρυόνια (βαριά)

Διάρκεια Ζωής

σταθερός

Οιονεί σταθερό (διάσπαση κάτω από ασθενείς και ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις)

Συντονισμοί (ασταθή βραχύβια σωματίδια που διασπώνται λόγω ισχυρών αλληλεπιδράσεων)

Αλληλεπιδράσεις σε έναν μικρόκοσμο

Ισχυρή αλληλεπίδρασηπαρέχει ισχυρή σύνδεσηκαι τα νετρόνια στους πυρήνες των ατόμων, τα κουάρκ στα νουκλεόνια

Ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδρασηπαρέχει σύνδεση μεταξύ ηλεκτρονίων και πυρήνων, ατόμων σε μόρια

Αδύναμη αλληλεπίδρασηπαρέχει μια μετάβαση μεταξύ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙΤα κουάρκ, συγκεκριμένα, καθορίζουν τη διάσπαση των νετρονίων, προκαλούν αμοιβαίες μεταβάσεις μεταξύ διαφορετικών τύπων λεπτονίων

Βαρυτική αλληλεπίδρασηστον μικρόκοσμο σε απόσταση 10 -13 cm δεν μπορεί να αγνοηθεί, ωστόσο σε αποστάσεις της τάξης των 10 -33 cm αρχίζουν να εμφανίζονται οι ειδικές ιδιότητες του φυσικού κενού - εικονικά υπερβαριά σωματίδια περιβάλλουν τον εαυτό τους με ένα βαρυτικό πεδίο που παραμορφώνει τη γεωμετρία του χώρου

Χαρακτηριστικά της αλληλεπίδρασης στοιχειωδών σωματιδίων

Τύπος αλληλεπίδρασης	Σχετική ένταση	Εύρος cm	Σωματίδια μεταξύ των οποίων συμβαίνει αλληλεπίδραση	Τα σωματίδια είναι φορείς αλληλεπίδρασης
				Ονομα	Μάζα GeV
Ισχυρός			Αδρόνια (νετρόνια, πρωτόνια, μεσόνια)	Γλουόνια
Ηλεκτρομαγνητικός			Όλα τα ηλεκτρικά φορτισμένα σώματα και σωματίδια	Φωτόνιο
Αδύναμος			Όλα τα στοιχειώδη σωματίδια εκτός από τα φωτόνια	Διανυσματικά οζώνια W + , W - , Ζ 0
Βαρυτική			Όλα τα σωματίδια	Γραβιτόνια (υποθετικά σωματίδια)

Δομικά επίπεδα οργάνωσης της ύλης (πεδίο)

Πεδίο

Βαρυτική (κβάντα – γκραβιτόνια)

Ηλεκτρομαγνητικά (κβάντα - φωτόνια)

Πυρηνικά (κβάντα - μεσόνια)

Ηλεκτρονικά θετικά (κβαντικά – ηλεκτρόνια, ποζιτρόνια)

Δομικά επίπεδα οργάνωσης της ύλης (ύλη και πεδίο)

Η ύλη και το πεδίο είναι διαφορετικά

Κατά μάζα ηρεμίας

Σύμφωνα με τα πρότυπα κίνησης

Κατά βαθμό διαπερατότητας

Κατά βαθμό συγκέντρωσης μάζας και ενέργειας

Ως οντότητες σωματιδίων και κυμάτων

Γενικό συμπέρασμα : η διαφορά μεταξύ ουσιών και πεδίων χαρακτηρίζει σωστά τον πραγματικό κόσμο σε μακροσκοπική προσέγγιση. Αυτή η διαφορά δεν είναι απόλυτη και όταν μετακινούμαστε σε μικροαντικείμενα αποκαλύπτεται ξεκάθαρα η σχετικότητά της. Στον μικρόκοσμο, οι έννοιες «σωματίδια» (ύλη) και «κύματα» (πεδία) λειτουργούν ως πρόσθετα χαρακτηριστικά που εκφράζουν την εσωτερική ασυνέπεια της ουσίας των μικροαντικειμένων.

Τα κουάρκ είναι συστατικά στοιχειωδών σωματιδίων

Όλα τα κουάρκ έχουν κλασματικό ηλεκτρικό φορτίο. Τα κουάρκ χαρακτηρίζονται παραξενιά, γοητεία και ομορφιά.

Το φορτίο βαρυονίου όλων των κουάρκ είναι 1/3 και των αντίστοιχων αντικουάρκ είναι 1/3. Κάθε κουάρκ έχει τρεις καταστάσεις, αυτές οι καταστάσεις ονομάζονται χρωματικές καταστάσεις: R - κόκκινο, G - πράσινο και B - μπλε

Στείλτε την καλή σας δουλειά στη βάση γνώσεων είναι απλή. Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα

Φοιτητές, μεταπτυχιακοί φοιτητές, νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας είναι πολύ ευγνώμονες.

Δημοσιεύτηκε στο http://www.allbest.ru/

Δοκιμή

Μικρόκοσμος: έννοιες της σύγχρονης φυσικής

Εισαγωγή

Ο μικρόκοσμος είναι ο κόσμος των εξαιρετικά μικρών, μη άμεσα παρατηρήσιμων μικροαντικειμένων. (Χωρική διάσταση, η οποία υπολογίζεται από 10-8 έως 10-16 cm, και διάρκεια ζωής - από άπειρο έως 10-24 δευτερόλεπτα.)

Η κβαντομηχανική (κυματομηχανική) είναι μια θεωρία που καθιερώνει μια μέθοδο περιγραφής και τους νόμους της κίνησης σε μικροεπίπεδο.

Η μελέτη των φαινομένων του μικροκόσμου οδήγησε σε αποτελέσματα που διέφεραν έντονα από εκείνα που είναι γενικά αποδεκτά στην κλασική φυσική και ακόμη και στη θεωρία της σχετικότητας. Η κλασική φυσική είδε τον στόχο της στην περιγραφή των αντικειμένων που υπάρχουν στο χώρο και στη διατύπωση των νόμων που διέπουν τις αλλαγές τους με την πάροδο του χρόνου. Αλλά για τέτοια φαινόμενα όπως η ραδιενεργή διάσπαση, η περίθλαση, η εκπομπή φασματικών γραμμών, μπορεί κανείς μόνο να ισχυριστεί ότι υπάρχει κάποια πιθανότητα ένα μεμονωμένο αντικείμενο να είναι έτσι και να έχει τέτοια και τέτοια ιδιότητα. Η κβαντομηχανική δεν έχει θέση για νόμους που διέπουν τις αλλαγές σε ένα μεμονωμένο αντικείμενο με την πάροδο του χρόνου.

Η κλασική μηχανική χαρακτηρίζεται από την περιγραφή των σωματιδίων με τον προσδιορισμό της θέσης και των ταχυτήτων τους και την εξάρτηση αυτών των μεγεθών από το χρόνο. Στην κβαντομηχανική, πανομοιότυπα σωματίδια κάτω από ίδιες συνθήκες μπορούν να συμπεριφέρονται διαφορετικά.

1. Μικρόκοσμος: έννοιες της σύγχρονης φυσικής που περιγράφουν τον μικρόκοσμο

Όταν περάσαμε στη μελέτη του μικροκόσμου, ανακαλύφθηκε ότι η φυσική πραγματικότητα είναι ενοποιημένη και δεν υπάρχει χάσμα μεταξύ ύλης και πεδίου.

Κατά τη μελέτη των μικροσωματιδίων, οι επιστήμονες αντιμετώπισαν μια παράδοξη κατάσταση από την άποψη της κλασικής επιστήμης: τα ίδια αντικείμενα παρουσίαζαν και κυματικές και σωματικές ιδιότητες.

Το πρώτο βήμα προς αυτή την κατεύθυνση έγινε από τον Γερμανό φυσικό M. Planck. Ως γνωστόν, στα τέλη του 19ου αι. Προέκυψε μια δυσκολία στη φυσική, η οποία ονομάστηκε «υπεριώδης καταστροφή». Σύμφωνα με τους υπολογισμούς που χρησιμοποιούν τον τύπο της κλασικής ηλεκτροδυναμικής, η ένταση της θερμικής ακτινοβολίας ενός εντελώς μαύρου σώματος θα έπρεπε να έχει αυξηθεί χωρίς όριο, κάτι που έρχεται σε σαφή αντίφαση με την εμπειρία. Κατά τη διαδικασία έρευνας της θερμικής ακτινοβολίας, την οποία ο Μ. Planck χαρακτήρισε τη δυσκολότερη στη ζωή του, κατέληξε στο εκπληκτικό συμπέρασμα ότι στις διαδικασίες ακτινοβολίας η ενέργεια μπορεί να εκπέμπεται ή να απορροφάται όχι συνεχώς και όχι σε καμία ποσότητα, αλλά μόνο σε ορισμένες αδιαίρετες ποσότητες. μερίδες - κβάντα. Η ενέργεια των κβαντών προσδιορίζεται μέσω του αριθμού των ταλαντώσεων του αντίστοιχου τύπου ακτινοβολίας και της καθολικής φυσικής σταθεράς, την οποία ο Μ. Πλανκ εισήγαγε στην επιστήμη με το σύμβολο h: E = h y.

Αν η εισαγωγή του κβαντικού δεν είχε ακόμη δημιουργήσει μια πραγματική κβαντική θεωρία, όπως τόνιζε επανειλημμένα ο Μ. Πλανκ, τότε στις 14 Δεκεμβρίου 1900, την ημέρα που δημοσιεύτηκε ο τύπος, τέθηκαν τα θεμέλιά του. Επομένως, στην ιστορία της φυσικής, αυτή η ημέρα θεωρείται η ημέρα γενεθλίων της κβαντικής φυσικής. Και δεδομένου ότι η έννοια ενός στοιχειώδους κβάντου δράσης χρησίμευσε στη συνέχεια ως βάση για την κατανόηση όλων των ιδιοτήτων του ατομικού κελύφους και του ατομικού πυρήνα, τότε η 14η Δεκεμβρίου 1900 θα πρέπει να θεωρηθεί τόσο η γέννηση όλης της ατομικής φυσικής όσο και η αρχή. νέα εποχήφυσικές επιστήμες.

Ο πρώτος φυσικός που αποδέχτηκε με ενθουσιασμό την ανακάλυψη του στοιχειώδους κβάντου δράσης και το ανέπτυξε δημιουργικά ήταν ο Α. Αϊνστάιν. Το 1905 μετατέθηκε εξαιρετική ιδέακβαντισμένη απορρόφηση και απελευθέρωση ενέργειας κατά τη διάρκεια της θερμικής ακτινοβολίας προς την ακτινοβολία γενικά και έτσι τεκμηρίωσε το νέο δόγμα του φωτός.

Η ιδέα του φωτός ως ρεύματος ταχέως κινούμενων κβαντών ήταν εξαιρετικά τολμηρή, σχεδόν τολμηρή και λίγοι αρχικά πίστεψαν στην ορθότητά του. Πρώτα απ 'όλα, ο ίδιος ο M. Planck δεν συμφωνούσε με την επέκταση της κβαντικής υπόθεσης στην κβαντική θεωρία του φωτός, παραπέμποντας τον κβαντικό τύπο του μόνο στους νόμους της θερμικής ακτινοβολίας ενός μαύρου σώματος που θεωρούσε.

Ο Α. Αϊνστάιν πρότεινε ότι μιλάμε γιαγια έναν φυσικό νόμο παγκόσμιας φύσης. Χωρίς να κοιτάξει πίσω στις επικρατούσες απόψεις στην οπτική, εφάρμοσε την υπόθεση του Planck στο φως και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η σωματική δομή του φωτός πρέπει να αναγνωριστεί.

Η κβαντική θεωρία του φωτός, ή η θεωρία φωτονίων Α του Αϊνστάιν, υποστήριξε ότι το φως είναι ένα κυματικό φαινόμενο που διαδίδεται συνεχώς στο διάστημα. Και ταυτόχρονα, η φωτεινή ενέργεια, για να είναι φυσικά αποτελεσματική, συγκεντρώνεται μόνο σε ορισμένα σημεία, οπότε το φως έχει μια ασυνεχή δομή. Το φως μπορεί να θεωρηθεί ως ένα ρεύμα από αδιαίρετους ενεργειακούς κόκκους, κβάντα φωτός ή φωτόνια. Η ενέργειά τους καθορίζεται από το στοιχειώδες κβάντο της δράσης Planck και τον αντίστοιχο αριθμό δονήσεων. Το φως διαφορετικών χρωμάτων αποτελείται από κβάντα φωτός διαφορετικών ενεργειών.

Η ιδέα του Αϊνστάιν για τα κβάντα φωτός βοήθησε στην κατανόηση και την οπτικοποίηση του φαινομένου του φωτοηλεκτρικού φαινομένου, η ουσία του οποίου είναι το χτύπημα ηλεκτρονίων από μια ουσία υπό την επίδραση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Πειράματα έδειξαν ότι η παρουσία ή η απουσία ενός φωτοηλεκτρικού φαινομένου δεν καθορίζεται από την ένταση του προσπίπτοντος κύματος, αλλά από τη συχνότητά του. Αν υποθέσουμε ότι κάθε ηλεκτρόνιο εκτοξεύεται από ένα φωτόνιο, τότε γίνεται σαφές το εξής: το φαινόμενο συμβαίνει μόνο εάν η ενέργεια του φωτονίου και επομένως η συχνότητά του είναι αρκετά υψηλή ώστε να υπερνικήσει τις δυνάμεις δέσμευσης μεταξύ του ηλεκτρονίου και της ύλης.

Η ορθότητα αυτής της ερμηνείας του φωτοηλεκτρικού φαινομένου (για αυτό το έργο ο Αϊνστάιν έλαβε το Νόμπελ Φυσικής το 1922) επιβεβαιώθηκε 10 χρόνια αργότερα στα πειράματα του Αμερικανού φυσικού R.E. Milliken. Ανακαλύφθηκε το 1923 από τον Αμερικανό φυσικό A.H. Φαινόμενο Compton (Compton effect), το οποίο παρατηρείται όταν εκτίθεται σε πολύ σκληρό ακτινογραφίεςσε άτομα με ελεύθερα ηλεκτρόνια, πάλι και τελικά επιβεβαίωσε την κβαντική θεωρία του φωτός. Αυτή η θεωρία είναι μια από τις πιο πειραματικά επιβεβαιωμένες φυσικές θεωρίες. Αλλά η κυματική φύση του φωτός είχε ήδη εδραιωθεί σταθερά από πειράματα σε παρεμβολές και περίθλαση.

Προέκυψε μια παράδοξη κατάσταση: ανακαλύφθηκε ότι το φως συμπεριφέρεται όχι μόνο ως κύμα, αλλά και ως ροή σωματιδίων. Σε πειράματα περίθλασης και παρεμβολής αποκαλύπτονται οι κυματικές του ιδιότητες και στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο αποκαλύπτονται οι σωματιδιακές του ιδιότητες. Σε αυτή την περίπτωση, το φωτόνιο αποδείχθηκε ότι ήταν ένα πολύ ιδιαίτερο είδος σωματιδίου. Το κύριο χαρακτηριστικό της διακριτικότητας του - το εγγενές μέρος της ενέργειας του - υπολογίστηκε μέσω ενός αμιγώς κυματικού χαρακτηριστικού - της συχνότητας y (E = Nu).

Όπως όλες οι μεγάλες φυσικές επιστημονικές ανακαλύψεις, το νέο δόγμα του φωτός είχε θεμελιώδη θεωρητική και γνωσιολογική σημασία. Η παλιά θέση για τη συνέχεια των φυσικών διεργασιών, που κλονίστηκε πλήρως από τον Μ. Πλανκ, αποκλείστηκε από τον Αϊνστάιν από το πολύ μεγαλύτερο πεδίο των φυσικών φαινομένων.

Αναπτύσσοντας τις ιδέες του M. Planck και του A. Einstein, ο Γάλλος φυσικός Louis de Broche το 1924 πρότεινε την ιδέα του ιδιότητες κυμάτωναχ θέμα. Στο έργο του «Φως και ύλη», έγραψε για την ανάγκη χρήσης κυμάτων και σωματικών εννοιών όχι μόνο σύμφωνα με τις διδασκαλίες του Α. Αϊνστάιν στη θεωρία του φωτός, αλλά και στη θεωρία της ύλης.

Ο L. de Broglie υποστήριξε ότι οι κυματικές ιδιότητες, μαζί με τις σωματιδιακές, είναι εγγενείς σε όλους τους τύπους ύλης: ηλεκτρόνια, πρωτόνια, άτομα, μόρια και ακόμη και μακροσκοπικά σώματα.

Σύμφωνα με τον de Broglie, κάθε σώμα με μάζα m που κινείται με ταχύτητα V αντιστοιχεί σε ένα κύμα:

Στην πραγματικότητα, μια παρόμοια φόρμουλα ήταν γνωστή νωρίτερα, αλλά μόνο σε σχέση με τα κβάντα φωτός - φωτόνια.

μικρόκοσμος κβαντομηχανική γενετική φυσική

2. Απόψεις των M. Planck, Louis De Broglie, E. Schrödinger, W. Heisenberg, N. Bohr και άλλων για τη φύση του μικροκόσμου

Το 1926, ο Αυστριακός φυσικός E. Schrödinger βρήκε μια μαθηματική εξίσωση που καθορίζει τη συμπεριφορά των κυμάτων της ύλης, τη λεγόμενη εξίσωση Schrödinger. Ο Άγγλος φυσικός P. Dirac το γενίκευσε.

Η τολμηρή σκέψη του L. de Broglie σχετικά με τον παγκόσμιο «δυϊσμό» των σωματιδίων και των κυμάτων κατέστησε δυνατή την κατασκευή μιας θεωρίας με τη βοήθεια της οποίας ήταν δυνατό να ενστερνιστούν οι ιδιότητες της ύλης και του φωτός στην ενότητά τους. Σε αυτή την περίπτωση, τα κβάντα φωτός έγιναν μια ειδική στιγμή της γενικής δομής του μικρόκοσμου.

Τα κύματα της ύλης, τα οποία αρχικά παρουσιάστηκαν ως οπτικά πραγματικές κυματικές διεργασίες παρόμοιες με τα ακουστικά κύματα, πήραν μια αφηρημένη μαθηματική εμφάνιση και, χάρη στον Γερμανό φυσικό M. Born, έλαβαν μια συμβολική σημασία ως «κύματα πιθανοτήτων».

Ωστόσο, η υπόθεση του de Broglie χρειαζόταν πειραματική επιβεβαίωση. Η πιο πειστική απόδειξη της ύπαρξης κυματικών ιδιοτήτων της ύλης ήταν η ανακάλυψη της περίθλασης ηλεκτρονίων το 1927 από τους Αμερικανούς φυσικούς K. Davisson και L. Germer. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκαν πειράματα για την ανίχνευση της περίθλασης νετρονίων, ατόμων, ακόμη και μορίων. Σε όλες τις περιπτώσεις, τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν πλήρως την υπόθεση του de Broglie. Ακόμη πιο σημαντική ήταν η ανακάλυψη νέων στοιχειωδών σωματιδίων που προβλέφθηκαν με βάση ένα σύστημα τύπων ανεπτυγμένης κυματομηχανικής.

Η αναγνώριση της δυαδικότητας κύματος-σωματιδίου στη σύγχρονη φυσική έχει γίνει καθολική. Οποιοδήποτε υλικό αντικείμενο χαρακτηρίζεται από την παρουσία τόσο σωματιδιακών όσο και κυματικών ιδιοτήτων.

Το γεγονός ότι το ίδιο αντικείμενο εμφανίζεται και ως σωματίδιο και ως κύμα κατέστρεψε τις παραδοσιακές ιδέες.

Η μορφή ενός σωματιδίου υποδηλώνει μια οντότητα που περιέχεται σε έναν μικρό όγκο ή πεπερασμένη περιοχή του χώρου, ενώ ένα κύμα διαδίδεται σε τεράστιες περιοχές του χώρου. Στην κβαντική φυσική, αυτές οι δύο περιγραφές της πραγματικότητας αλληλοαποκλείονται, αλλά εξίσου απαραίτητες για την πλήρη περιγραφή των εν λόγω φαινομένων.

Ο τελικός σχηματισμός της κβαντικής μηχανικής ως συνεπής θεωρίας συνέβη χάρη στο έργο του Γερμανού φυσικού W. Heisenberg, ο οποίος καθιέρωσε την αρχή της αβεβαιότητας; και ο Δανός φυσικός N. Bohr, ο οποίος διατύπωσε την αρχή της συμπληρωματικότητας, βάσει της οποίας περιγράφεται η συμπεριφορά των μικροαντικειμένων.

Η ουσία της σχέσης αβεβαιότητας του W. Heisenberg είναι η εξής. Ας υποθέσουμε ότι το καθήκον είναι να προσδιοριστεί η κατάσταση ενός κινούμενου σωματιδίου. Εάν ήταν δυνατό να χρησιμοποιηθούν οι νόμοι της κλασικής μηχανικής, τότε η κατάσταση θα ήταν απλή: έπρεπε μόνο να προσδιορίσει τις συντεταγμένες του σωματιδίου και την ορμή του (ποσότητα κίνησης). Αλλά οι νόμοι της κλασικής μηχανικής δεν μπορούν να εφαρμοστούν στα μικροσωματίδια: είναι αδύνατο όχι μόνο πρακτικά, αλλά και γενικά να καθοριστεί με την ίδια ακρίβεια η θέση και το μέγεθος της κίνησης ενός μικροσωματιδίου. Μόνο μία από αυτές τις δύο ιδιότητες μπορεί να προσδιοριστεί με ακρίβεια. Στο βιβλίο του «Physics of the Atomic Nucleus» ο W. Heisenberg αποκαλύπτει το περιεχόμενο της σχέσης αβεβαιότητας. Γράφει ότι δεν είναι ποτέ δυνατό να γνωρίζουμε ταυτόχρονα ακριβώς και τις δύο παραμέτρους - θέση και ταχύτητα. Ποτέ δεν μπορείς να ξέρεις ταυτόχρονα πού βρίσκεται ένα σωματίδιο και πόσο γρήγορα και προς ποια κατεύθυνση κινείται. Εάν εκτελεστεί ένα πείραμα που δείχνει ακριβώς πού βρίσκεται ένα σωματίδιο αυτή τη στιγμή, τότε η κίνηση διακόπτεται σε τέτοιο βαθμό που το σωματίδιο δεν μπορεί να βρεθεί μετά από αυτό. Αντίθετα, με μια ακριβή μέτρηση της ταχύτητας, είναι αδύνατο να προσδιοριστεί η θέση του σωματιδίου.

Από την άποψη της κλασικής μηχανικής, η σχέση αβεβαιότητας φαίνεται παράλογη. Για να αξιολογήσουμε καλύτερα την τρέχουσα κατάσταση, πρέπει να έχουμε κατά νου ότι εμείς οι άνθρωποι ζούμε στον μακρόκοσμο και, καταρχήν, δεν μπορούμε να οικοδομήσουμε ένα οπτικό μοντέλο που θα ήταν κατάλληλο για τον μικρόκοσμο. Η σχέση αβεβαιότητας είναι μια έκφραση της αδυναμίας παρατήρησης του μικροκόσμου χωρίς να τον διαταράξουμε. Οποιαδήποτε προσπάθεια να δοθεί μια σαφής εικόνα των μικροφυσικών διεργασιών πρέπει να βασίζεται είτε σε σωματική είτε σε κυματική ερμηνεία. Στην σωματιδιακή περιγραφή, η μέτρηση πραγματοποιείται προκειμένου να ληφθεί μια ακριβής τιμή της ενέργειας και του μεγέθους της κίνησης ενός μικροσωματιδίου, για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της σκέδασης ηλεκτρονίων. Σε πειράματα με στόχο ακριβής ορισμόςΣτη θέση του, αντίθετα, χρησιμοποιείται η επεξήγηση του κύματος, ιδιαίτερα όταν τα ηλεκτρόνια διέρχονται από λεπτές πλάκες ή όταν παρατηρούν την εκτροπή των ακτίνων.

Η ύπαρξη ενός στοιχειώδους κβάντου δράσης χρησιμεύει ως εμπόδιο στον προσδιορισμό ταυτόχρονα και με ίση ακρίβεια μεγεθών που είναι «κανονικά συσχετισμένες», δηλ. θέση και μέγεθος της κίνησης των σωματιδίων.

Η θεμελιώδης αρχή της κβαντικής μηχανικής, μαζί με τη σχέση αβεβαιότητας, είναι η αρχή της συμπληρωματικότητας, στην οποία ο N. Bohr έδωσε την ακόλουθη διατύπωση: «Οι έννοιες των σωματιδίων και των κυμάτων αλληλοσυμπληρώνονται και ταυτόχρονα έρχονται σε αντίθεση μεταξύ τους, είναι συμπληρωματικές εικόνες του τι συμβαίνει»1.

Οι αντιφάσεις στις ιδιότητες σωματιδίων-κυμάτων των μικροαντικειμένων είναι το αποτέλεσμα της ανεξέλεγκτης αλληλεπίδρασης μικροαντικειμένων και μακρο-συσκευών. Υπάρχουν δύο κατηγορίες συσκευών: σε ορισμένες, τα κβαντικά αντικείμενα συμπεριφέρονται σαν κύματα, σε άλλα - σαν σωματίδια. Στα πειράματα, δεν παρατηρούμε την πραγματικότητα ως τέτοια, αλλά μόνο ένα κβαντικό φαινόμενο, συμπεριλαμβανομένου του αποτελέσματος της αλληλεπίδρασης μιας συσκευής με ένα μικροαντικείμενο. Ο M. Born σημείωσε μεταφορικά ότι τα κύματα και τα σωματίδια είναι «προβολές» της φυσικής πραγματικότητας στην πειραματική κατάσταση.

Ένας επιστήμονας που μελετά τον μικρόκοσμο μετατρέπεται έτσι από παρατηρητής σε ηθοποιό, αφού η φυσική πραγματικότητα εξαρτάται από τη συσκευή, δηλ. τελικά από την αυθαιρεσία του παρατηρητή. Επομένως, ο N. Bohr πίστευε ότι ένας φυσικός δεν γνωρίζει την ίδια την πραγματικότητα, αλλά μόνο τη δική του επαφή μαζί της.

Ένα ουσιαστικό χαρακτηριστικό της κβαντικής μηχανικής είναι η πιθανολογική φύση των προβλέψεων της συμπεριφοράς των μικροαντικειμένων, η οποία περιγράφεται χρησιμοποιώντας την κυματική συνάρτηση E. Schrödinger. Η συνάρτηση κύματος καθορίζει τις παραμέτρους της μελλοντικής κατάστασης ενός μικροαντικειμένου με ποικίλους βαθμούς πιθανότητας. Αυτό σημαίνει ότι όταν διεξάγονται τα ίδια πειράματα με τα ίδια αντικείμενα, θα λαμβάνονται διαφορετικά αποτελέσματα κάθε φορά. Ωστόσο, ορισμένες τιμές θα είναι πιο πιθανές από άλλες, π.χ. μόνο η κατανομή πιθανοτήτων των τιμών θα είναι γνωστή.

Λαμβάνοντας υπόψη τους παράγοντες της αβεβαιότητας, της συμπληρωματικότητας και της πιθανότητας, ο N. Bohr έδωσε τη λεγόμενη «Κοπεγχάγη» ερμηνεία της ουσίας της κβαντικής θεωρίας: «Προηγουμένως ήταν γενικά αποδεκτό ότι η φυσική περιγράφει το Σύμπαν. Τώρα ξέρουμε ότι η φυσική περιγράφει μόνο ό,τι μπορούμε να πούμε για το Σύμπαν.»1

Τη θέση του N. Bohr συμμερίστηκαν οι W. Heisenberg, M. Born, W. Pauli και αρκετοί άλλοι λιγότερο γνωστοί φυσικοί. Οι υποστηρικτές της ερμηνείας της κβαντικής μηχανικής της Κοπεγχάγης δεν αναγνώρισαν την αιτιότητα ή τον ντετερμινισμό στον μικρόκοσμο και πίστευαν ότι η βάση της φυσικής πραγματικότητας είναι η θεμελιώδης αβεβαιότητα - ο απροσδιοριστισμός.

Οι εκπρόσωποι της σχολής της Κοπεγχάγης αντιμετώπισαν σφοδρή αντίθεση από τον Γ.Α. Lorentz, M. Planck, M. Laue, A. Einstein, P. Langevin και άλλοι. Ο A. Einstein έγραψε σχετικά στον M. Born: «Στο δικό μας επιστημονικές απόψειςέχουμε εξελιχθεί σε αντίποδες. Πιστεύεις σε έναν Θεό που παίζει ζάρια, και εγώ πιστεύω στην πλήρη νομιμότητα της αντικειμενικής ύπαρξης... Αυτό για το οποίο είμαι ακράδαντα πεπεισμένος είναι ότι στο τέλος θα καταλήξουν σε μια θεωρία στην οποία δεν θα είναι οι πιθανότητες, αλλά τα γεγονότα. συνδεδεμένο." 2. Αντιτάχθηκε στην αρχή της αβεβαιότητας, για τον ντετερμινισμό, και ενάντια στον ρόλο που ανατέθηκε στην πράξη της παρατήρησης στην κβαντική μηχανική. Η περαιτέρω ανάπτυξη της φυσικής έδειξε ότι ο Αϊνστάιν είχε δίκιο, ο οποίος πίστευε ότι η κβαντική θεωρία στην υπάρχουσα μορφή της είναι απλώς ελλιπής: το γεγονός ότι οι φυσικοί δεν μπορούν ακόμη να απαλλαγούν από την αβεβαιότητα δεν υποδηλώνει τους περιορισμούς της επιστημονικής μεθόδου, όπως υποστήριξε ο N. Bohr. αλλά μόνο το ατελές της κβαντομηχανικής . Ο Αϊνστάιν έδινε όλο και περισσότερα νέα επιχειρήματα για να υποστηρίξει την άποψή του.

Το πιο διάσημο είναι το λεγόμενο παράδοξο Einstein-Podolsky-Rosen, ή παράδοξο EPR, με τη βοήθεια του οποίου ήθελαν να αποδείξουν την ατελότητα της κβαντικής μηχανικής. Το παράδοξο είναι ένα σκεπτικό πείραμα: τι θα συνέβαινε αν ένα σωματίδιο που αποτελείται από δύο πρωτόνια διασπωνόταν έτσι ώστε τα πρωτόνια να διαχωρίζονται αντίθετες πλευρές? Λόγω της κοινής τους προέλευσης, οι ιδιότητές τους σχετίζονται ή, όπως λένε οι φυσικοί, συσχετίζονται μεταξύ τους. Σύμφωνα με το νόμο της διατήρησης της ορμής, αν ένα πρωτόνιο πετάει προς τα πάνω, τότε το δεύτερο πρέπει να πετάξει προς τα κάτω. Έχοντας μετρήσει την ορμή του ενός πρωτονίου, θα γνωρίζουμε σίγουρα την ορμή του άλλου, ακόμα κι αν έχει πετάξει στο άλλο άκρο του Σύμπαντος. Υπάρχει μια μη τοπική σύνδεση μεταξύ των σωματιδίων, την οποία ο Αϊνστάιν ονόμασε «η δράση των φαντασμάτων σε απόσταση», στην οποία κάθε σωματίδιο σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή γνωρίζει πού βρίσκεται το άλλο και τι του συμβαίνει.

Το παράδοξο EPR είναι ασύμβατο με την αβεβαιότητα που υποτίθεται στην κβαντική μηχανική. Ο Αϊνστάιν πίστευε ότι υπήρχαν κάποιες κρυφές παράμετροι που δεν ελήφθησαν υπόψη. Ερωτήσεις: υπάρχουν ντετερμινισμός και αιτιότητα στον μικρόκοσμο; Είναι ολοκληρωμένη η κβαντομηχανική; Το αν υπάρχουν κρυφές παράμετροι που δεν λαμβάνει υπόψη έχει αποτελέσει αντικείμενο συζήτησης μεταξύ των φυσικών για περισσότερο από μισό αιώνα και βρήκε την επίλυσή του σε θεωρητικό επίπεδο μόλις στα τέλη του 20ού αιώνα.

Το 1964 ο J.S. Ο Μπέλα υποστήριξε ότι η κβαντική μηχανική προβλέπει μια ισχυρότερη συσχέτιση μεταξύ διασυνδεδεμένων σωματιδίων από ό,τι προέβλεψε ο Αϊνστάιν.

Το θεώρημα του Bell δηλώνει ότι εάν υπάρχει κάποιο αντικειμενικό Σύμπαν και εάν οι εξισώσεις της κβαντομηχανικής είναι δομικά παρόμοιες με αυτό το Σύμπαν, τότε υπάρχει κάποιο είδος μη τοπικής σύνδεσης μεταξύ δύο σωματιδίων που έρχονται ποτέ σε επαφή. Η ουσία του θεωρήματος του Μπελ είναι ότι δεν υπάρχουν απομονωμένα συστήματα: κάθε σωματίδιο του Σύμπαντος βρίσκεται σε «στιγμιαία» επικοινωνία με όλα τα άλλα σωματίδια. Ολόκληρο το σύστημα, ακόμα κι αν τα μέρη του χωρίζονται από τεράστιες αποστάσεις και δεν υπάρχουν σήματα, πεδία, μηχανικές δυνάμεις, ενέργεια κ.λπ., λειτουργεί ως ενιαίο σύστημα.

Στα μέσα της δεκαετίας του 1980, ο A. Aspect (Πανεπιστήμιο του Παρισιού) δοκίμασε αυτή τη σύνδεση πειραματικά μελετώντας την πόλωση ζευγών φωτονίων που εκπέμπονται από μία μόνο πηγή προς απομονωμένους ανιχνευτές. Κατά τη σύγκριση των αποτελεσμάτων των δύο σειρών μετρήσεων, βρέθηκε συνέπεια μεταξύ τους. Από τη σκοπιά του διάσημου φυσικού D. Bohm, τα πειράματα του A. Aspect επιβεβαίωσαν το θεώρημα του Bell και υποστήριξαν τη θέση των μη τοπικών κρυφών μεταβλητών, την ύπαρξη των οποίων υπέθεσε ο A. Einstein. Στην ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής του D. Bohm, δεν υπάρχει αβεβαιότητα στις συντεταγμένες του σωματιδίου και την ορμή του.

Οι επιστήμονες έχουν προτείνει ότι η επικοινωνία πραγματοποιείται μέσω της μεταφοράς πληροφοριών, φορείς των οποίων είναι ειδικά πεδία.

3. Γενετική κυμάτων

Οι ανακαλύψεις που έγιναν στην κβαντομηχανική είχαν γόνιμο αντίκτυπο όχι μόνο στην ανάπτυξη της φυσικής, αλλά και σε άλλους τομείς της φυσικής επιστήμης, κυρίως της βιολογίας, εντός των οποίων αναπτύχθηκε η έννοια της κυματικής ή κβαντικής γενετικής.

Όταν το 1962 οι J. Watson, A. Wilson και F. Crick έλαβαν το βραβείο Νόμπελ για την ανακάλυψη της διπλής έλικας του DNA που φέρει κληρονομικές πληροφορίες, φαινόταν στους γενετιστές ότι τα κύρια προβλήματα της μετάδοσης γενετικής πληροφορίας ήταν κοντά στην επίλυση. . Όλες οι πληροφορίες καταγράφονται σε γονίδια, το σύνολο των οποίων είναι κυτταρικά χρωμοσώματακαθορίζει το πρόγραμμα ανάπτυξης του οργανισμού. Το καθήκον ήταν να αποκρυπτογραφηθεί ο γενετικός κώδικας, που σήμαινε ολόκληρη την αλληλουχία των νουκλεοτιδίων στο DNA.

Ωστόσο, η πραγματικότητα δεν ανταποκρίθηκε στις προσδοκίες των επιστημόνων. Μετά την ανακάλυψη της δομής του DNA και τη λεπτομερή εξέταση της συμμετοχής αυτού του μορίου στις γενετικές διεργασίες, το κύριο πρόβλημα του φαινομένου της ζωής - οι μηχανισμοί αναπαραγωγής της - παρέμεινε ουσιαστικά άλυτο. Η αποκρυπτογράφηση του γενετικού κώδικα κατέστησε δυνατή την εξήγηση της σύνθεσης των πρωτεϊνών. Οι κλασικοί γενετιστές προήλθαν από το γεγονός ότι τα γενετικά μόρια, το DNA, είναι υλικής φύσης και λειτουργούν σαν ουσία, αντιπροσωπεύοντας μια μήτρα υλικού πάνω στην οποία είναι γραμμένος ένας υλικός γενετικός κώδικας. Σύμφωνα με αυτό, αναπτύσσεται ένας σαρκικός, υλικός και υλικός οργανισμός. Αλλά το ερώτημα του πώς η χωροχρονική δομή ενός οργανισμού κωδικοποιείται στα χρωμοσώματα δεν μπορεί να επιλυθεί με βάση τη γνώση της αλληλουχίας νουκλεοτιδίων. Οι Σοβιετικοί επιστήμονες A.A. Lyubishchev και A.G. Ο Gurvich, πίσω στις δεκαετίες του '20 και του '30, εξέφρασε την ιδέα ότι η εξέταση των γονιδίων ως καθαρά υλικών δομών είναι σαφώς ανεπαρκής για μια θεωρητική περιγραφή του φαινομένου της ζωής.

Α.Α. Ο Lyubishchev, στο έργο του «On the Nature of Heritary Factors», που δημοσιεύτηκε το 1925, έγραψε ότι τα γονίδια δεν είναι ούτε κομμάτια ενός χρωμοσώματος, ούτε μόρια αυτοκαταλυτικών ενζύμων, ούτε ρίζες, ούτε φυσική δομή. Πίστευε ότι το γονίδιο θα έπρεπε να αναγνωριστεί ως πιθανή ουσία. Η καλύτερη κατανόηση των ιδεών του Α.Α. Ο Lyubishchev προωθείται με την αναλογία ενός γενετικού μορίου με μουσική σημειογραφία. Η ίδια η μουσική σημειογραφία είναι υλικό και αντιπροσωπεύει εικονίδια σε χαρτί, αλλά αυτά τα εικονίδια πραγματοποιούνται όχι σε υλική μορφή, αλλά σε ήχους, που είναι ακουστικά κύματα.

Αναπτύσσοντας αυτές τις ιδέες, ο A.G. Ο Gurvich υποστήριξε ότι στη γενετική «είναι απαραίτητο να εισαχθεί η έννοια του βιολογικού πεδίου, οι ιδιότητες του οποίου είναι επίσημα δανεισμένες από φυσικές έννοιες»1. Η κύρια ιδέα του A.G. Ο Gurvich ήταν ότι η ανάπτυξη του εμβρύου γίνεται σύμφωνα με ένα προκαθορισμένο πρόγραμμα και παίρνει τις μορφές που υπάρχουν ήδη στον τομέα του. Ήταν ο πρώτος που εξήγησε τη συμπεριφορά των συστατικών ενός αναπτυσσόμενου οργανισμού στο σύνολό του με βάση τις έννοιες του πεδίου. Είναι στο πεδίο που περιέχονται οι μορφές που παίρνει το έμβρυο κατά την ανάπτυξη. Ο Gurvich ονόμασε την εικονική μορφή που καθορίζει το αποτέλεσμα της αναπτυξιακής διαδικασίας ανά πάσα στιγμή μια δυναμικά προσχηματισμένη μορφή και έτσι εισήγαγε ένα στοιχείο τελεολογίας στην αρχική διατύπωση του πεδίου. Έχοντας αναπτύξει τη θεωρία του κυτταρικού πεδίου, επέκτεινε την ιδέα του πεδίου ως αρχής που ρυθμίζει και συντονίζει την εμβρυϊκή διαδικασία, καθώς και στη λειτουργία των οργανισμών. Έχοντας τεκμηριώσει τη γενική ιδέα του πεδίου, ο Gurvich τη διατύπωσε ως μια καθολική αρχή της βιολογίας. Ανακάλυψε βιοφωτονική ακτινοβολία από κύτταρα.

Ιδέες Ρώσων βιολόγων A.A. Lyubishchev και A.G. Το Gurvich είναι ένα τεράστιο πνευματικό επίτευγμα, μπροστά από την εποχή του. Η ουσία των σκέψεών τους περιέχεται στην τριάδα:

Τα γονίδια είναι δυϊστικά - είναι ουσία και πεδίο ταυτόχρονα.

Τα στοιχεία πεδίου των χρωμοσωμάτων σηματοδοτούν τον χώρο - τον χρόνο του οργανισμού - και έτσι ελέγχουν την ανάπτυξη των βιοσυστημάτων.

Τα γονίδια έχουν αισθητικές-φανταστικές και ρυθμιστικές λειτουργίες του λόγου.

Αυτές οι ιδέες παρέμειναν υποτιμημένες μέχρι την εμφάνιση των έργων του V.P. Kaznacheev στη δεκαετία του '60 του 20ου αιώνα, στην οποία επιβεβαιώθηκαν πειραματικά οι προβλέψεις επιστημόνων σχετικά με την παρουσία μορφών πεδίου μεταφοράς πληροφοριών σε ζωντανούς οργανισμούς. Η επιστημονική κατεύθυνση στη βιολογία, που εκπροσωπείται από τη σχολή του V.P. Kaznacheev, σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα πολλών βασική έρευνασύμφωνα με το λεγόμενο κατοπτρικό κυτταροπαθητικό αποτέλεσμα, που εκφράζεται στο γεγονός ότι τα ζωντανά κύτταρα διαχωρίστηκαν γυαλί χαλαζία, που δεν επιτρέπουν να περάσει ούτε ένα μόριο ύλης, ωστόσο ανταλλάσσουν πληροφορίες. Μετά το έργο του V.P. Kaznacheev, η ύπαρξη ενός καναλιού κύματος σήμανσης μεταξύ των κυττάρων των βιοσυστημάτων δεν ήταν πλέον αμφίβολη.

Ταυτόχρονα με τα πειράματα του V.P. Kaznacheev, ο Κινέζος ερευνητής Jiang Kanzhen διεξήγαγε μια σειρά υπεργενετικών πειραμάτων που απηχούσαν την προνοητικότητα του A.L. Lyubishchev και A.G. Γκούρβιτς. Η διαφορά μεταξύ του έργου του Jiang Kanzhen είναι ότι δεν έκανε πειράματα κυτταρικό επίπεδο, αλλά στο επίπεδο του οργανισμού. Προχώρησε από το γεγονός ότι το DNA - γενετικό υλικό - υπάρχει σε δύο μορφές: παθητικό (με τη μορφή DNA) και ενεργό (με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικού πεδίου). Η πρώτη μορφή διατηρεί τον γενετικό κώδικα και διασφαλίζει τη σταθερότητα του σώματος, ενώ η δεύτερη είναι σε θέση να τον αλλάξει επηρεάζοντάς τον με βιοηλεκτρικά σήματα. Ένας Κινέζος επιστήμονας σχεδίασε εξοπλισμό που ήταν ικανός να διαβάζει, να εκπέμπει σε απόσταση και να εισάγει κυματικά υπεργενετικά σήματα από ένα βιοσύστημα δότη σε έναν οργανισμό αποδέκτη. Ως αποτέλεσμα, ανέπτυξε ασύλληπτα υβρίδια, «απαγορευμένα» από την επίσημη γενετική, τα οποία λειτουργούν με όρους μόνο πραγματικών γονιδίων. Έτσι γεννήθηκαν οι χίμαιρες των ζώων και των φυτών: κότες-πάπιες. καλαμπόκι, από τα στάχυα του οποίου φύτρωσαν στάχυα κ.λπ.

Ο εξαιρετικός πειραματιστής Jiang Kanzheng κατανοούσε διαισθητικά ορισμένες πτυχές της πειραματικής κυματικής γενετικής που δημιούργησε και πίστευε ότι οι φορείς της γενετικής πληροφορίας πεδίου ήταν η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία εξαιρετικά υψηλής συχνότητας που χρησιμοποιήθηκε στον εξοπλισμό του, αλλά δεν μπορούσε να δώσει μια θεωρητική αιτιολόγηση.

Μετά πειραματική εργασία V.P. Kaznacheev και Jiang Kanzhen, κάτι που δεν μπορούσε να εξηγηθεί με όρους παραδοσιακής γενετικής, υπήρχε επείγουσα ανάγκη για τη θεωρητική ανάπτυξη του μοντέλου του κυματικού γονιδιώματος, στη φυσική, μαθηματική και θεωρητική βιολογική κατανόηση του έργου του χρωμοσώματος DNA στο πεδίο και διαστάσεις υλικού.

Οι πρώτες προσπάθειες επίλυσης αυτού του προβλήματος έγιναν από τους Ρώσους επιστήμονες P.P. Garyaev, A.A. Berezin και A.A. Vasiliev, ο οποίος έθεσε τα ακόλουθα καθήκοντα:

δείχνουν τη δυνατότητα μιας δυαδικής ερμηνείας του έργου του γονιδιώματος του κυττάρου σε επίπεδα ύλης και πεδίου στο πλαίσιο φυσικών και μαθηματικών μοντέλων.

Δείξτε τη δυνατότητα κανονικών και «ανώμαλων» τρόπων λειτουργίας του γονιδιώματος του κυττάρου χρησιμοποιώντας μήτρες εικόνας κύματος-φάντασμα.

*να βρείτε πειραματικά στοιχεία για την ορθότητα της προτεινόμενης θεωρίας.

Στο πλαίσιο της θεωρίας που ανέπτυξαν, που ονομάζεται κυματική γενετική, προτάθηκαν, τεκμηριώθηκαν και επιβεβαιώθηκαν πειραματικά αρκετές βασικές αρχές, οι οποίες διεύρυναν σημαντικά την κατανόηση του φαινομένου της ζωής και των διεργασιών που συμβαίνουν στη ζωντανή ύλη.

*Τα γονίδια δεν είναι μόνο υλικές δομές, αλλά και κυματικές
μήτρες σύμφωνα με τις οποίες, σαν σύμφωνα με πρότυπα, χτίζεται το σώμα.

Αμοιβαία μεταφορά πληροφοριών μεταξύ των κυττάρων, βοηθώντας το σώμα να σχηματιστεί ως ολόκληρο το σύστημακαι προσαρμόστε συντονισμένη εργασίαόλων των συστημάτων του σώματος, δεν εμφανίζεται μόνο χημικά - μέσω της σύνθεσης διαφόρων ενζύμων και άλλων ουσιών «σήμα». Π.Π. Ο Garyaev πρότεινε και στη συνέχεια απέδειξε πειραματικά ότι τα κύτταρα, τα χρωμοσώματά τους, το DNA, οι πρωτεΐνες τους μεταδίδουν πληροφορίες χρησιμοποιώντας φυσικά πεδία - ηλεκτρομαγνητικά και ακουστικά κύματα και τρισδιάστατα ολογράμματα, που διαβάζονται με χρωμοσωμικό φως λέιζερ και εκπέμπουν αυτό το φως, το οποίο μετατρέπεται σε ραδιοκύματα και μεταδίδει κληρονομικά πληροφορίες στο χώρο του σώματος. Το γονιδίωμα των ανώτερων οργανισμών θεωρείται ως ένας βιοολογραφικός υπολογιστής που σχηματίζει τη χωροχρονική δομή των βιοσυστημάτων. Οι φορείς των μητρών πεδίου πάνω στις οποίες είναι χτισμένος ο οργανισμός είναι τα μέτωπα κύματος που καθορίζονται από τα γονολογογράμματα και τα λεγόμενα σολιτόνια στο DNA - ιδιαίτερο είδοςακουστικά και ηλεκτρομαγνητικά πεδία που παράγονται από τη γενετική συσκευή του ίδιου του οργανισμού και είναι ικανά για ενδιάμεσες λειτουργίες στην ανταλλαγή στρατηγικών ρυθμιστικών πληροφοριών μεταξύ κυττάρων, ιστών και οργάνων του βιοσυστήματος.

Στην κυματική γενετική, επιβεβαιώθηκαν οι ιδέες των Gurvich - Lyubishchev - Kaznacheev - Jiang Kanzhen σχετικά με το επίπεδο πεδίου των γονιδιακών πληροφοριών. Με άλλα λόγια, ο δυϊσμός της συνδυαστικής ενότητας «κύμα - σωματίδιο» ή «ύλη - πεδίο», αποδεκτός στην κβαντική ηλεκτροδυναμική, αποδείχθηκε ότι ήταν εφαρμόσιμος στη βιολογία, κάτι που είχε προβλεφθεί από τον AG κάποτε. Gurvich και Α.Α. Λιουμπίστσεφ. Η γονιδιακή ουσία και το γονιδιακό πεδίο δεν αποκλείουν το ένα το άλλο, αλλά αλληλοσυμπληρώνονται.

Η ζωντανή ύλη αποτελείται από μη ζωντανά άτομα και στοιχειώδη σωματίδια που συνδυάζουν τις θεμελιώδεις ιδιότητες των κυμάτων και των σωματιδίων, αλλά αυτές οι ίδιες ιδιότητες χρησιμοποιούνται από τα βιοσυστήματα ως βάση για την ανταλλαγή πληροφοριών κυματικής ενέργειας. Με άλλα λόγια, τα γενετικά μόρια εκπέμπουν ένα πληροφοριακό-ενεργειακό πεδίο στο οποίο κωδικοποιείται ολόκληρος ο οργανισμός, το φυσικό του σώμα και η ψυχή του.

*Τα γονίδια δεν είναι μόνο αυτό που συνιστά τη λεγόμενη γενετική
τον κώδικα, αλλά και όλα τα άλλα, τα περισσότερα από DNA που ήταν
θεωρήθηκε χωρίς νόημα.

Αλλά είναι ακριβώς αυτό το μεγάλο μέρος των χρωμοσωμάτων που αναλύεται στο πλαίσιο της κυματικής γενετικής ως η κύρια «έξυπνη» δομή όλων των κυττάρων του σώματος: «Οι μη κωδικοποιητικές περιοχές του DNA δεν είναι απλώς σκουπίδια, αλλά δομές που προορίζονται για ορισμένους σκοπό με αδιευκρίνιστο σκοπό.. μη κωδικοποιητικές αλληλουχίες DNA (που είναι το 95-99% του γονιδιώματος) είναι το στρατηγικό πληροφοριακό περιεχόμενο των χρωμοσωμάτων... Η εξέλιξη των βιοσυστημάτων έχει δημιουργήσει γενετικά κείμενα και το γονιδίωμα - βιουπολογιστής - βιουπολογιστής ως οιονεί ευφυές «θέμα», στο επίπεδό του «διαβάζοντας και κατανοώντας» αυτά τα «κείμενα»1. Αυτό το συστατικό του γονιδιώματος, που ονομάζεται υπεργονιδιακό συνεχές, δηλ. υπεργονίδιο, διασφαλίζει την ανάπτυξη και τη ζωή των ανθρώπων, των ζώων, των φυτών και επίσης προγραμματίζει το φυσικό θάνατο. Δεν υπάρχει αιχμηρό και ανυπέρβλητο όριο μεταξύ γονιδίων και υπεργονιδίων· λειτουργούν ως ένα ενιαίο σύνολο. Τα γονίδια παρέχουν «αντίγραφα» υλικού με τη μορφή RNA και πρωτεϊνών και τα υπεργονίδια μεταμορφώνουν εσωτερικά και εξωτερικά πεδία, σχηματίζοντας από αυτά κυματικές δομές στις οποίες κωδικοποιούνται οι πληροφορίες. Η γενετική κοινότητα των ανθρώπων, των ζώων, των φυτών και των πρωτόζωων είναι ότι σε επίπεδο πρωτεΐνης αυτές οι παραλλαγές είναι πρακτικά ίδιες ή ελαφρώς διαφορετικές σε όλους τους οργανισμούς και κωδικοποιούνται από γονίδια που αποτελούν μόνο λίγα τοις εκατό συνολικό μήκοςχρωμοσώματα. Αλλά διαφέρουν στο επίπεδο του «άχρηστου μέρους» των χρωμοσωμάτων, που αποτελεί σχεδόν όλο το μήκος τους.

*Οι πληροφορίες των χρωμοσωμάτων δεν επαρκούν για ανάπτυξη
σώμα. Τα χρωμοσώματα αντιστρέφονται φυσικά κατά μήκος κάποιας διάστασης
κινέζικο κενό, το οποίο παρέχει το κύριο μέρος των πληροφοριών για την ανάπτυξη του em
Μπριόνα. Η γενετική συσκευή είναι ικανή από μόνη της και με τη βοήθεια του κενού
δημιουργούν δομές κυμάτων εντολών όπως ολογράμματα, παρέχοντας
επηρεάζουν την ανάπτυξη του οργανισμού.

Σημαντικά για τη βαθύτερη κατανόηση της ζωής ως κοσμοπλανητικού φαινομένου ήταν τα πειραματικά δεδομένα που έλαβε ο Π.Π. Garyaev, ο οποίος απέδειξε την ανεπάρκεια του κυτταρικού γονιδιώματος για την πλήρη αναπαραγωγή του προγράμματος ανάπτυξης του οργανισμού σε συνθήκες απομόνωσης πληροφοριών βιοπεδίου. Το πείραμα συνίστατο στην κατασκευή δύο θαλάμων, σε καθένα από τα οποία δημιουργήθηκαν όλες οι φυσικές συνθήκες για την ανάπτυξη γυρίνων από αυγά βατράχων - η απαραίτητη σύνθεση αέρα και νερού, θερμοκρασία, συνθήκες φωτισμού, λάσπη λίμνης κ.λπ. Οι μόνες διαφορές ήταν ότι ένας θάλαμος ήταν κατασκευασμένος από perma-loy - ένα υλικό που δεν επιτρέπει Ηλεκτρομαγνητικά κύματα, και το δεύτερο είναι κατασκευασμένο από συνηθισμένο μέταλλο, το οποίο δεν αποτελεί εμπόδιο για τα κύματα. Σε κάθε θάλαμο τοποθετήθηκε ίση ποσότητα γονιμοποιημένων αυγών βατράχου. Ως αποτέλεσμα του πειράματος, στον πρώτο θάλαμο εμφανίστηκαν όλα τα φρικιά, τα οποία πέθαναν μετά από λίγες μέρες· στον δεύτερο θάλαμο, οι γυρίνοι εκκολάπτονταν στην εύθετη ώρα και αναπτύχθηκαν κανονικά, οι οποίοι αργότερα μετατράπηκαν σε βατράχια.

Είναι σαφές ότι για φυσιολογική ανάπτυξηαπό τους γυρίνους στον πρώτο θάλαμο τους έλειπε κάποιος παράγοντας που έφερε το μέρος της κληρονομικής πληροφορίας που έλειπε, χωρίς τον οποίο ο οργανισμός δεν μπορούσε να «συναρμολογηθεί» στο σύνολό του. Και εφόσον τα τοιχώματα του πρώτου θαλάμου απέκοψαν τους γυρίνους μόνο από την ακτινοβολία που διείσδυσε ελεύθερα στον δεύτερο θάλαμο, είναι φυσικό να υποθέσουμε ότι το φιλτράρισμα ή η παραμόρφωση του φυσικού υποβάθρου πληροφοριών προκαλεί παραμόρφωση και θάνατο των εμβρύων. Αυτό σημαίνει ότι η επικοινωνία των γενετικών δομών με το εξωτερικό πεδίο πληροφοριών είναι σίγουρα απαραίτητη αρμονική ανάπτυξησώμα. Τα εξωτερικά (εξωβιολογικά) σήματα πεδίου φέρουν επιπλέον, και ίσως βασικές πληροφορίεςστο γονιδιακό συνεχές της Γης.

* Κείμενα DNA και ολογράμματα του χρωμοσωμικού συνεχούς μπορούν να διαβαστούν σε πολυδιάστατες χωροχρονικές και σημασιολογικές εκδόσεις. Υπάρχουν κυματικές γλώσσες του κυτταρικού γονιδιώματος, παρόμοιες με τις ανθρώπινες.

Στην κυματική γενετική, η τεκμηρίωση της ενότητας της δομής φράκταλ (που επαναλαμβάνεται σε διαφορετικές κλίμακες) των αλληλουχιών DNA και του ανθρώπινου λόγου αξίζει ιδιαίτερης προσοχής. Το γεγονός ότι τα τέσσερα γράμματα του γενετικού αλφαβήτου (αδενίνη, γουανίνη, κυτοσίνη, θυμίνη) στα κείμενα του DNA σχηματίζουν δομές φράκταλ ανακαλύφθηκε το 1990 και δεν προκάλεσε κάποια ιδιαίτερη αντίδραση. Ωστόσο, η ανακάλυψη δομών φράκταλ που μοιάζουν με γονίδια στην ανθρώπινη ομιλία προκάλεσε έκπληξη τόσο για τους γενετιστές όσο και για τους γλωσσολόγους. Έγινε φανερό ότι η αποδεκτή και ήδη γνώριμη σύγκριση του DNA με κείμενα, που είχε μεταφορικό χαρακτήρα μετά την ανακάλυψη της ενότητας της δομής του φράκταλ και του ανθρώπινου λόγου, είναι απολύτως δικαιολογημένη.

Μαζί με το προσωπικό του Μαθηματικού Ινστιτούτου της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, η ομάδα του Π.Π. Η Garyaeva ανέπτυξε μια θεωρία φράκταλ αναπαράστασης φυσικών (ανθρώπινων) και γενετικών γλωσσών. Ο πρακτικός έλεγχος αυτής της θεωρίας στο πεδίο των χαρακτηριστικών «ομιλίας» του DNA έδειξε τον στρατηγικά σωστό προσανατολισμό της έρευνας.

Όπως ακριβώς στα πειράματα του Jiang Kanzhen, η ομάδα του P.P. Garyaev, ελήφθη η επίδραση της μετάφρασης και της εισαγωγής υπεργενετικής πληροφορίας κυμάτων από δότη σε δέκτη. Δημιουργήθηκαν συσκευές - γεννήτριες πεδίων soliton, στις οποίες μπορούσαν να εισαχθούν αλγόριθμοι ομιλίας, για παράδειγμα, στα ρωσικά ή αγγλικές γλώσσες. Τέτοιες δομές ομιλίας μετατράπηκαν σε πεδία διαμορφωμένα με σολίτονα - ανάλογα εκείνων που λειτουργούν τα κύτταρα στη διαδικασία των επικοινωνιών κυμάτων. Το σώμα και η γενετική του συσκευή «αναγνωρίζουν» τέτοιες «φράσεις κυμάτων» ως δικές τους και ενεργούν σύμφωνα με τις συστάσεις ομιλίας που εισάγει το άτομο από έξω. Ήταν δυνατό, για παράδειγμα, με τη δημιουργία ορισμένων αλγορίθμων ομιλίας και λόγου, να αποκατασταθούν οι κατεστραμμένοι από την ακτινοβολία σπόροι σιταριού και κριθαριού. Επιπλέον, οι σπόροι των φυτών «κατάλαβαν» αυτή την ομιλία, ανεξάρτητα από τη γλώσσα που μιλούνταν - ρωσικά, γερμανικά ή αγγλικά. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα σε δεκάδες χιλιάδες κύτταρα.

Για να ελεγχθεί η αποτελεσματικότητα των προγραμμάτων διέγερσης της ανάπτυξης σε πειράματα ελέγχου, εισήχθησαν ψευδοκώδικες ομιλίας χωρίς νόημα στο γονιδίωμα του φυτού μέσω γεννητριών, οι οποίοι δεν είχαν καμία επίδραση στον μεταβολισμό των φυτών, ενώ η ουσιαστική είσοδος στα σημασιολογικά στρώματα του βιοπεδίου του φυτικού γονιδιώματος έδωσε το αποτέλεσμα μια απότομη αλλά βραχυπρόθεσμη επιτάχυνση της ανάπτυξης.

Η αναγνώριση της ανθρώπινης ομιλίας από τα γονιδιώματα των φυτών (ανεξαρτήτως γλώσσας) συνάδει πλήρως με τη θέση της γλωσσικής γενετικής για την ύπαρξη μιας πρωτογλώσσας του γονιδιώματος των βιοσυστημάτων στο πρώιμα στάδιαη εξέλιξή τους, κοινή σε όλους τους οργανισμούς και διατηρημένη σε γενική δομήΓονιδιακή δεξαμενή της Γης. Εδώ μπορεί κανείς να δει την αντιστοιχία με τις ιδέες του κλασικού της δομικής γλωσσολογίας N. Chomsky, ο οποίος πίστευε ότι όλες οι φυσικές γλώσσες έχουν μια βαθιά έμφυτη καθολική γραμματική, αμετάβλητη για όλους τους ανθρώπους και, πιθανώς, για τις δικές τους υπεργενετικές δομές.

συμπέρασμα

Θεμελιωδώς νέα σημεία στη μελέτη του μικροκόσμου ήταν:

· Κάθε στοιχειώδες σωματίδιο έχει και σωματικές και κυματικές ιδιότητες.

· Η ύλη μπορεί να μετατραπεί σε ακτινοβολία (η εκμηδένιση ενός σωματιδίου και ενός αντισωματιδίου παράγει ένα φωτόνιο, δηλαδή ένα κβάντο φωτός).

· Μπορείτε να προβλέψετε τη θέση και την ορμή ενός στοιχειώδους σωματιδίου μόνο με μια συγκεκριμένη πιθανότητα.

· Μια συσκευή που μελετά την πραγματικότητα την επηρεάζει.

· Η ακριβής μέτρηση είναι δυνατή μόνο όταν εκπέμπεται ένα ρεύμα σωματιδίων, αλλά όχι ένα μόνο σωματίδιο.

Βιβλιογραφία

1. Π.Π. Goryaev, «Γενετικός κώδικας κυμάτων», M., 1997.

2. Γ. Ιντλής, «Επανάσταση στην αστρονομία, τη φυσική και την κοσμολογία», Μ., 1985.

3. Α.Α. Γκορέλοφ. «Έννοιες σύγχρονη φυσική επιστήμη«μάθημα διάλεξης,

4. Μόσχα "Κέντρο" 2001

5. V.I. Lavrinenko, V.P. Ratnikov, «Έννοιες της σύγχρονης φυσικής επιστήμης», M., 2000.

6. Έννοιες της σύγχρονης φυσικής επιστήμης: Εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια / Εκδ. καθ. V.N. Λαβρινένκο, καθ. V.P. Ρατνίκοβα. -- 3η έκδ., αναθεωρημένη. και επιπλέον -- Μ.: ΕΝΟΤΗΤΑ-DANA, 2006.

Δημοσιεύτηκε στο Allbest.ru

Παρόμοια έγγραφα

Θεωρία της ατομικής-μοριακής δομής του κόσμου. Αντικείμενα του μικροκόσμου: ηλεκτρόνιο, θεμελιώδη σωματίδια, φερμιόνια, λεπτόνια, αδρόνια, άτομο, ατομικός πυρήνας και μόριο. Ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής και των φαινομένων του μικροκόσμου. Έννοιες του μικροκόσμου και κβαντική μηχανική.

περίληψη, προστέθηκε 26/07/2010


Η εμφάνιση μη κλασικών εννοιών στη φυσική. Η κυματική φύση του ηλεκτρονίου. Το πείραμα των Davisson και Germer (1927). Χαρακτηριστικά της κβαντομηχανικής περιγραφής του μικροκόσμου. Μηχανική μήτρας Heisenberg. Ηλεκτρονική δομή ατόμων και μορίων.

παρουσίαση, προστέθηκε 22/10/2013


Η ιστορία της γέννησης της κβαντικής θεωρίας. Ανακάλυψη του φαινομένου Compton. Το περιεχόμενο των εννοιών των Rutherford και Bohr σχετικά με τη δομή του ατόμου. Βασικές αρχές της κυματικής θεωρίας του Broglie και της αρχής της αβεβαιότητας του Heisenberg. Δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου.

περίληψη, προστέθηκε 25/10/2010


Φυσικές έννοιες της αρχαιότητας και του Μεσαίωνα. Ανάπτυξη της φυσικής στη σύγχρονη εποχή. Μετάβαση από τις κλασικές στις σχετικιστικές έννοιες στη φυσική. Η έννοια της ανάδυσης της τάξης από το χάος από τον Εμπεδοκλή και τον Αναξαγόρα. Σύγχρονη φυσική του μακρο- και του μικροκόσμου.

περίληψη, προστέθηκε 27/12/2016


Ιστορία της ανάπτυξης της κβαντικής θεωρίας. Κβαντική εικόνα πεδίου του κόσμου. Βασικές αρχές κβαντομηχανικής περιγραφής. Η αρχή της παρατηρησιμότητας, η σαφήνεια των κβαντομηχανικών φαινομένων. Σχέση αβεβαιότητας. Η αρχή της συμπληρωματικότητας του N. Bohr.

περίληψη, προστέθηκε 22/06/2013


Θερμική ακτινοβολία, κβαντική υπόθεση Planck. Κβαντικές ιδιότητες ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Ο τύπος του Αϊνστάιν για το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Δυαλισμός σωματιδίων-κύματος ύλης. Σχέσεις αβεβαιότητας Heisenberg. Στατική εξίσωση Schrödinger.

φροντιστήριο, προστέθηκε 05/06/2013


Οι κύριοι εκπρόσωποι της φυσικής. Βασικοί φυσικοί νόμοι και έννοιες. Έννοιες της κλασικής φυσικής επιστήμης. Ατομιστική έννοια της δομής της ύλης. Σχηματισμός μηχανικής εικόνας του κόσμου. Η επίδραση της φυσικής στην ιατρική.

περίληψη, προστέθηκε 27/05/2003


Φυσική έννοια των κυμάτων de Broglie. Σχέση αβεβαιότητας Heisenberg. Δυαδικότητα σωματιδίων-κύματος ιδιοτήτων σωματιδίων. Συνθήκη για την κανονικοποίηση της κυματικής συνάρτησης. Η εξίσωση Schrödinger ως η βασική εξίσωση της μη σχετικιστικής κβαντικής μηχανικής.

παρουσίαση, προστέθηκε 14/03/2016


Αρχές μη κλασικής φυσικής. Σύγχρονες ιδέες για την ύλη, τον χώρο και τον χρόνο. Βασικές ιδέες και αρχές της κβαντικής φυσικής. Σύγχρονες ιδέες για στοιχειώδη σωματίδια. Η δομή του μικροκόσμου. Θεμελιώδεις φυσικές αλληλεπιδράσεις.

περίληψη, προστέθηκε 30/10/2007


Προσδιορισμός του κέντρου βάρους του μορίου και περιγραφή της εξίσωσης Schrödinger για την πλήρη κυματική συνάρτηση του μορίου. Υπολογισμός της ενέργειας ενός μορίου και σύνταξη εξίσωσης για το δονητικό μέρος της μοριακής κυματικής συνάρτησης. Κίνηση ηλεκτρονίων και μοριακή φασματοσκοπία.

Σύντομη περίληψη της σύγχρονης φυσικής του μικροκόσμου :

1 . Ο μικρόκοσμος αποτελείται από δύο τύπους σωματιδίων, τα οποία διαφέρουν κυρίως σε μέγεθος: από τα σωματίδια του εξαιρετικά μικροκόσμου ( Για παράδειγμα , φωτόνιο ) και τα σωματίδια του μικροκόσμου ( Για παράδειγμα , ηλεκτρόνιο ). Ο εξαιρετικά μικρό κόσμος είναι τρεις τάξεις μεγέθους μικρότερος από τα σωματίδια του μικροκόσμου . Συνήθως 10 στη μείον δέκατη όγδοη δύναμη .

2. Άρα έχουμε τρεις κατευθύνσεις κίνησης σωματιδίων ( ρύζι .1 ) Και , αντίστοιχα , τρεις θέσεις για χωράφια : βαρυτικό πεδίο , ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο . Σε αυτή τη βάση, μπορούμε να μιλήσουμε για την ενιαία φύση και των τριών πεδίων και αυτό , ότι και τα τρία πεδία είναι αχώριστα το ένα από το άλλο στον μικρόκοσμο . ( Υπάρχουν ουσίες στη φύση , δημιουργώντας ξεχωριστά μαγνητικά πεδία ή ηλεκτρικά πεδία ). Ως συνέπεια αυτής της δήλωσης, εάν ένας αγωγός για ηλεκτρικό ρεύμα εισάγεται σε ένα μαγνητικό πεδίο , τότε δεν μπορεί να επηρεαστεί ηλεκτρικό πεδίο , που είναι πάντα ορθογώνιο ως προς το μαγνητικό πεδίο .

3. Ας το προσέξουμε αυτό , ότι κάθε σωματίδιο του μικροκόσμου έχει τρεις ακόμη βαθμούς ελευθερίας , που χρησιμοποιούνται για περιστροφική κίνηση . Βλέπε εικ. 1 . Λέει ο φυσικός Χόπκινς , ότι ο χώρος μπορεί να μεταμορφωθεί σε χρόνο και το αντίστροφο . Πώς να κατανοήσετε αυτή τη δήλωση ? Γνωρίζουμε το νόμο της διατήρησης της ενέργειας , που διαβάζει : το άθροισμα της κινητικής και της δυναμικής ενέργειας ενός σώματος είναι σταθερό . Η κίνηση ενός σωματιδίου στο χώρο του μικρόκοσμου είναι ταλαντωτική . Η ταλαντωτική κίνηση είναι το αποτέλεσμα της προσθήκης δύο κινήσεων : μεταφραστική και περιστροφική . Η κινηματική ενέργεια είναι η ενέργεια της μεταφορικής κίνησης , και δυναμικό είναι η αποθηκευμένη ενέργεια ενός σώματος ακίνητου στο χώρο με διαφορετικούς τρόπους . Η μεταγραφική κίνηση πραγματοποιείται στο χώρο , και περιστροφικές στο χρόνο και αυτές οι κινήσεις έχουν μαθηματικές οριακές συνθήκες , για το οποίο μας είπε ο φυσικός Χόπκινς .

4. πιστεύω , ότι όλα τα σωματίδια του υπερμικρόκοσμου διαφέρουν μεταξύ τους μόνο στη συχνότητα δόνησης . Για παράδειγμα , υπεριώδες και υπέρυθρο φως : το ίδιο φωτόνιο , αλλά με διαφορετικές συχνότητες . πιστεύω , ότι η συχνότητα είναι μια μορφή αποθήκευσης ενέργειας , Τ .μι. Η συχνότητα καθορίζει την ποσότητα της κινητικής και δυναμικής ενέργειας ενός σωματιδίου . Αφού ο τύπος του Αϊνστάιν λαμβάνει υπόψη μόνο την κινητική ενέργεια ενός κινούμενου σωματιδίου , τότε αυτός ο τύπος χρειάζεται προσαρμογή . Προφανώς , Κατά μάζα ενός σωματιδίου πρέπει να κατανοήσουμε τη συγκεκριμένη μάζα , Τ . μι . μάζα όγκου που δημιουργείται από τη συχνότητα δόνησης : η μάζα του σωματιδίου πρέπει να διαιρεθεί με το γινόμενο του πλάτους δόνησης και την περιοχή του μήκους κύματος ή τη μαθηματική προσδοκία αυτού του κύματος.

5. Κάθε στοιχειώδες σωματίδιο του μικρόκοσμου περιέχει τον δικό του συγκεκριμένο τύπο υπερμικροσωματιδίων με τη δική του συχνότητα. Για παράδειγμα , Τα ηλεκτρόνια περιέχουν φωτόνια της ίδιας συχνότητας ( με το νέο όνομα: “ βίων ”), αλλά η συχνότητα του εκπεμπόμενου φωτονίου προσαρμόζεται στις συνθήκες της συγκεκριμένης τροχιάς του ηλεκτρονίου . Το Σχήμα 4 παρέχει στοιχεία αυτής της υπόθεσης. : όλα τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα πρέπει να έχουν το ίδιο μήκος και πλάτος σε μια συγκεκριμένη τροχιά . Όμως η μετάβαση από τροχιά σε άλλη τροχιά συνοδεύεται από αλλαγή στις παραμέτρους συχνότητας : Τ . μι . πλάτος και μήκος κύματος . Κάθε τροχιά έχει τη δική της επίπεδο ενέργειαςδυναμικό en επ gii , ως συνέπεια του νόμου της διατήρησης της ενέργειας . Λόγος σελ μι Η βολική διαφυγή της ενέργειας κουάρκ από ένα στοιχειώδες σωματίδιο του μικροκόσμου μπορεί να προκαλέσει φαινόμενα συντονισμού .

Ένα μπλοκ ηλεκτρονίων σε τροχιά έχει ροπή , που είναι το γινόμενο της μάζας των ηλεκτρονίων και της τροχιακής ακτίνας , που οδηγεί σε περιστροφή των ίδιων των τροχιών . Κάθε τροχιά ηλεκτρονίων σε ένα άτομο είναι εγγενώς ένα ηλεκτρικό κλειστό κύκλωμα και επομένως δημιουργεί ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο γύρω από τον εαυτό του. Επομένως, η ταχύτητα των ηλεκτρονίων σε τροχιά είναι η ίδια , όπως σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα . Αυτό το πεδίο εμποδίζει τα ηλεκτρόνια να πλησιάσουν τα πρωτόνια του πυρήνα . Η κατεύθυνση των γραμμών του μαγνητικού πεδίου μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τον κανόνα gimlet .

7 . Η φυσική βιβλιογραφία το δείχνει , ότι το ηλεκτρόνιο έχει σπιν 2. Πράγματι , Όταν ένα φωτόνιο απελευθερώνεται, περιστρέφεται κατά 90 μοίρες , Τ . μι . κατά 1 / 2 η πλάτη επιστρέφει στην αρχική της θέση , που δίνει 1 ακόμα / 2 πίσω . Μετά αλλάζει την άκρη της στροφής και πάλι 1 / 2 και 1 / 2 , Τ . μι . Το συνολικό γύρισμα είναι 2 .

7. Το Σύμπαν μας - φυσικά κλειστό χώρο . Περιορίζεται από φυσικές σταθερές : Για παράδειγμα , η ταχύτητα του φωτός είναι 300.000 km/s ή το όριο θερμοκρασίας είναι 273 , 16 βαθμοί Κελσίου . Επομένως, υπακούει στο Νόμο της Διατήρησης της Ενέργειας και επομένως υπάρχει ήδη εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια . Πώς μπορεί να εξηγηθεί αυτό το γεγονός; , ότι η κίνηση των πλανητών σε τροχιές δεν έχει σταματήσει ? Υποθέτοντας , ότι οι πλανήτες κινούνται με αδράνεια μετά την ώθηση της Έκρηξης , τότε αυτή η ενέργεια για δισεκατομμύρια χρόνια θα χαθεί σε κάποιο βαθμό λόγω των συναντήσεων με μετεωρίτες και τον ηλιακό άνεμο. Σημείωση , τι κάνουν τα σωματίδια του εξαιρετικά μικροκόσμου όταν κινούνται ταλαντευτικές κινήσειςγύρω από την τροχιά του, Τ . μι . Η κίνησή τους είναι μια ταλαντωτική διαδικασία ορισμένης συχνότητας . Η ταλαντωτική διαδικασία στη φύση είναι η μετάβαση της δυναμικής ενέργειας σε κινητική ενέργεια και πίσω. Από αυτό προκύπτει ότι , ότι η κίνηση οποιουδήποτε σώματος σε κλειστό χώρο πρέπει να χρησιμοποιεί ένα απόθεμα δυναμικής ενέργειας μέσω του μηχανισμού της συχνότητας.

Δεν ξέρουμε γιατί υπάρχουν θερμοκρασίες , όρια κενού και περιορισμένη ταχύτητα φωτός . Ίσως υπάρχει κρυόπλασμα , κάτι σαν μαύρη τρύπα , συμβασιούχος ene Π giyu σε κάποιο βαθμό , μετά από την οποία συμβαίνει το Big Bang .

8. Πειραματικά, οι επιστήμονες δεν κατάφεραν να φτάσουν την ταχύτητα του φωτός ή τη θερμοκρασία μηδέν Kelvin. . Τους έφεραν μόνο πιο κοντά σε αυτά τα όρια κατά ένα ασυμπτωτικά μικρό ποσό . Αυτά τα πειράματα απαιτούσαν τεράστια δαπάνη ενέργειας . Έτσι διαπιστώθηκε ότι , ότι στην περιοχή των μικρών ποσοτήτων προκύπτει τεράστιο ενεργειακό κόστος . Γνωρίζουμε από την κλασική φυσική τον τύπο της δύναμης φά όταν αλληλεπιδρούν οι μάζες : Μ 1 Μ 2 Οπου r είναι η απόσταση μεταξύ των μαζών :

F = m 1 *Μ 2 /r^ 2 . Το βάρος ενός πρωτονίου ή ηλεκτρονίου είναι περίπου 0 , 91 * 10 στην ισχύ μείον 31 κιλά ( η μάζα είναι μια τάξη μεγέθους μικρότερη ), πυκνότητα 6 , 1 * 10 έως την 17η δύναμη κιλά / Μ ^ 3 . Απόσταση μεταξύ σωματιδίων σε ασθενή αλληλεπίδραση ( 2 * 10 με μείον 1 5 βαθμούς ) m και με ισχυρή αλληλεπίδραση ( 10 στη μείον 18η δύναμη ) γνωστός . Ωστόσο, κατά τον υπολογισμό της δύναμης έλξης αυτών των σωματιδίων, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη το γεγονός , ότι κάθε μικροσωματίδιο είναι ένα μικροταλαντούμενο κύκλωμα . Κοίτα ο εξήγηση του σημείου 10. Η εφαρμογή του τύπου της κλασικής φυσικής στους υπολογισμούς της αλληλεπίδρασης των σωματιδίων του μικροκόσμου μας δείχνει ότι , ότι δεν υπάρχουν όρια μεταξύ της κλασικής φυσικής και της κβαντικής ή σχετικιστικής .

9. Φορτισμένα αντικείμενα , Για παράδειγμα , ηλεκτρόνια προκαλούν όχι μόνο ηλεκτροστατικό πεδίο, αλλά και ηλεκτρικό ρεύμα. Υπάρχει σημαντική διαφορά στα δύο αυτά φαινόμενα. Για την ανάδυση ηλεκτροστατικού πεδίου απαιτούνται σταθερά φορτία, κάπως σταθερά στο χώρο, και για την ανάδυση ηλεκτρικού ρεύματος, αντίθετα, απαιτείται η παρουσία ελεύθερων, ακαθόριστων φορτισμένων σωματιδίων, τα οποία στο ηλεκτροστατικό πεδίο στατικών φορτίων έρχονται σε κατάσταση διατεταγμένη κίνηση κατά μήκος των γραμμών πεδίου . Για παράδειγμα , ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΚΚΕΝΩΣΗ ΣΤΑΤΙΚΟΣ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ , συγκεντρωμένος σε ένα σύννεφο - αστραπή . Αυτή η κίνηση είναι ηλεκτρική ενέργεια .

10. Υπάρχει όμως και ένας άλλος λόγος για την εμφάνιση ηλεκτρικού ρεύματος . Κάθε σωματίδιο τύπου ultra και μικροηλεκτρονίου έχει τη δική του συχνότητα δόνησης και , ως εκ τούτου , είναι ένα μικροταλαντούμενο κύκλωμα , στην οποία ισχύει ο τύπος του Joseph Thomson :

f = 1/2 P είναι η τετραγωνική ρίζα του L*C, Οπου L = 2*EL/I εις το τετραγωνο και

C = 2* Ec/U εις το τετραγωνο , όπου Ε 1 γ και ε 1L είναι η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου και της μαγνητικής ροής, αντίστοιχα . Ο τύπος δείχνει μια σταθερή σχέση μεταξύ ΜΕΓΑΛΟ( στον Ερρίκο , ) Και ντο ( σε φαράντ , τα οποία μετατρέπονται σε εκατοστά ).

( μονάδα επαγωγής σε Σύστημα GHS; 1 εκ = 1·10 -9 gn ( Αυτεπαγωγής ), εκ , cm ... χωρητικότητα, Εκατοστόμετρο - μονάδα χωρητικότητας σε Σύστημα GHS = 1·10 -12 στ ( φαράντ ), εκ . )

Αν οι διαστάσεις αυτών των μεγεθών είναι σε εκατοστά , τότε ο παρονομαστής αυτού του τύπου είναι η περιφέρεια . Ως εκ τούτου , το ηλεκτρικό πεδίο γύρω από ένα ηλεκτρόνιο είναι μια σειρά ομοαξονικών κύκλων . Με την αύξηση της ακτίνας του κύκλου, η ταχύτητα κίνησης ενός εξαιρετικά μικροσωματιδίου θα πρέπει να αυξάνεται από την περίοδο , δηλαδή τη συχνότητα δόνησης των ηλεκτρονίων -φά συνεχής . Η συνέπεια αυτού η κατανάλωση κινητικής ενέργειας για πιο μακρινά σωματίδια αυξάνεται και η ικανότητά τους να επάγουν ηλεκτρικό ρεύμα στον αγωγό μειώνεται.

Ας προσέξουμε όμως το Σχ. 3 , πού εμφανίζεται , ότι τα διανύσματα Ε 1 Με και Ε 1L χωρισμένα στο χώρο και αμοιβαία ορθογώνια . Αυτή η περίσταση πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την επαγωγή ηλεκτρικού ρεύματος σε έναν αγωγό . Αν εφαρμόσουμε το νόμο της διατήρησης της ενέργειας στις ποσότητες Ε 1L και Ε 1 Με , τότε Ε 1L είναι η κινητική ενέργεια ενός κινούμενου ρεύματος ηλεκτρονίων -ΕΓΩ, ΕΝΑ μι 1 c είναι η δυναμική ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου σε συνάρτηση με την ισχύ του U. Ενέργεια Ε1 μεγάλο Και E1c αντιδραστικός . Στην περίπτωση των σωματιδίων του μικροκόσμου, τα διανύσματά τους είναι ορθογώνια ως προς τον άξονα συντεταγμένων του OS , αλλά βρίσκονται σε διαφορετικά επίπεδα ορθογώνιων συντεταγμένων . (ΝΤΟ κοιτάξτε το ρύζι . 2 ). Και τα δύο διανύσματα χωρίζονται στο χώρο . Επομένως, η αμοιβαία εκμηδένιση τους δεν συμβαίνει και η συχνότητα των μικροσωματιδίων δεν διασπάται με την πάροδο του χρόνου .

Στα ηλεκτρικά κυκλώματα, η αντίδραση συνήθως συμβολίζεται με Χ , και τη συνολική αντίσταση σε κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος Ζ, ενεργητική αντίσταση - R και το άθροισμα όλων των αντιστάσεων ονομάζεται σύνθετη αντίσταση . Z = R+jX

Το μέγεθος της σύνθετης αντίστασης είναι ο λόγος του πλάτους τάσης και ρεύματος, ενώ φάση είναι η διαφορά μεταξύ των φάσεων τάσης και ρεύματος.

Αν Χ >0 η αντίδραση λέγεται ότι είναι επαγωγική

Αν Χ =0 η σύνθετη αντίσταση λέγεται ότι είναι καθαρά ωμική (ενεργή)

ΕΕ αν Χ <0 говорят, что реактивное сопротивлние является ёмкостным .

Σε πραγματικό ταλαντευτικό κύκλωμα , μεταχειρισμένος , Για παράδειγμα , στη ραδιομηχανική , μπορούμε να αντισταθμίσουμε την επαγωγική ενέργεια με χωρητική αντιδραστική ενέργεια γιατί με χωρητική αντιδραστικότητα το διάνυσμα ρεύματος οδηγεί την τάση και με επαγωγική αντίδραση το διάνυσμα ρεύματος υστερεί κατά 90 μοίρες πίσω από την τάση και βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο αλλά όχι την ίδια στιγμή. Δεδομένου ότι ένα από τα χαρακτηριστικά της επαγωγής είναι η ικανότητα να διατηρείται σταθερό το ρεύμα που ρέει μέσω αυτής, τότε όταν ρέει το ρεύμα φορτίου, αλλαγή φάσης μεταξύ ρεύματος και τάσης (το ρεύμα «υστερεί» από την τάση κατά μια γωνία φάσης). Διαφορετικά σημάδια ρεύματος και τάσης κατά την περίοδο της μετατόπισης φάσης, κατά συνέπεια, οδηγούν σε μείωση της ενέργειας των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων των επαγωγών, η οποία αναπληρώνεται από το δίκτυο. Για τους περισσότερους βιομηχανικούς καταναλωτές, αυτό σημαίνει τα εξής: κατά μήκος των δικτύων μεταξύ της πηγής ηλεκτρικής ενέργειας και του καταναλωτή, εκτός από την ενεργό ενέργεια που κάνει χρήσιμο έργο, ρέει και αντιδραστική ενέργεια που δεν εκτελεί χρήσιμη εργασία.

Από τα παραπάνω προκύπτει ότι , τι δ Για την ύπαρξη ηλεκτρικού ρεύματος είναι απαραίτητη η παροχή ενέργειας από το εξωτερικό στον αγωγό με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικός χωράφια.

Συμπληρωματική εξήγηση . Χωρητικότητα R αυξάνεται με τον αριθμό των στροφών του ηλεκτρομαγνήτη .

R = 1/(2 π * C * f), Οπου φά- συχνότητα , Και ΝΤΟ- χωρητικότητα .

Επαγωγή L=N 2 * μ *A/l,

Οπου ΜΕΓΑΛΟ- επαγωγή , Ν- αριθμός στροφών του αγωγού καλωδίων, µ - συντελεστής μαγνητικής διαπερατότητας πυρήνα , ΕΝΑ- όγκος πυρήνα , λ - μέσο μήκος πυρήνα .

f = 1/(2 π * √ (L * C))

Ως εκ τούτου , R = 1/(4π 2 *C*N*√( μ*A/l)).

Για να κατανοήσουμε τις ιδιότητες ενός φωτονίου, ας κάνουμε ένα απλό πείραμα. Ας ρίξουμε δύο μπάλες ίδιου βάρους από το ίδιο ύψος σε μια ατσάλινη πλάκα. Η μία μπάλα είναι από πλαστελίνη και η άλλη είναι μπάλα- ατσάλι. Είναι εύκολο να παρατηρήσετε ότι το μέγεθος της ανάκαμψης από την πλάκα είναι διαφορετικό για αυτούς και είναι μεγαλύτερο για μια ατσάλινα μπάλα. Το μέγεθος της επαναφοράς καθορίζεται από την ελαστική παραμόρφωση των υλικών της μπάλας. Τώρα ας κατευθύνουμε μια δέσμη φωτός στη σόμπαένα , δηλαδή μια ροή φωτονίων. Είναι γνωστό από την οπτική ότι η γωνία πρόσπτωσης της δέσμης είναι αυστηρά ίση με τη γωνία ανάκλασης. Όταν δύο σώματα συγκρούονται, ανταλλάσσουν ενέργεια ανάλογα με τις μάζες τους. Στην περίπτωση μιας δέσμης φωτονίων, η τελευταία αλλάζει μόνο το διάνυσμα της κίνησης. Δεν προκύπτει από αυτό το γεγονός ότι υπάρχει μια ασυνήθιστα υψηλή τιμή ελαστικής παραμόρφωσης του φωτονίου, δηλ. υπερελαστικότητα; Εξάλλου, γνωρίζουμε το φαινόμενο της υπερπλαστικότητας κάποιων κραμάτων.

11. Ποιος είναι ο ρόλος της ελαστικής παραμόρφωσης στον μικρόκοσμο; Γνωρίζουμε ότι ένα συμπιεσμένο ελατήριο έχει δυναμική ενέργεια, όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος της, τόσο μεγαλύτερη είναι η ελαστική παραμόρφωση του ελατηρίου. Γνωρίζουμε ότι κατά τη διαδικασία ταλάντωσης, η δυναμική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια και αντίστροφα. Είναι επίσης γνωστό ότι όλα τα σωματίδια του μικροκόσμου υφίστανται ταλαντωτική κίνηση, δηλαδή έχουν τη δική τους συχνότητα ταλάντωσης, η οποία δημιουργεί ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο γύρω από το σωματίδιο. Έτσι, κάθε σωματίδιο του μικρόκοσμου είναι ένα μικροταλαντούμενο κύκλωμα όπως ένα κύκλωμα ταλάντωσης ραδιομηχανικής. Επομένως, το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο πρέπει να δημιουργήσει μια ροπή στο σωματίδιο:M = r Εγώ *ΦΑ Εγώ , Εγώ - που είναι ένα ορισμένο σημείο εφαρμογής αυτής της ροπής Σημειώστε ότι η συχνότητα του μικροσωματιδίου δεν αλλάζει με το χρόνο Επομένως το μέγεθος της ροπής και το μέγεθος του ηλεκτρικού ρεύματος που το προκαλεί δεν αλλάζουν με το χρόνο. Και αυτό είναι δυνατό μόνο στην περίπτωση της υπεραγωγιμότητας!

Αυτή η ροπή περιστρέφει το σωματίδιο γύρω από τους άξονες X και Y διαδοχικά, δημιουργώντας ελαστική στρεπτική παραμόρφωση. Αυτές οι υπερελαστικές παραμορφώσεις επαναφέρουν το σωματίδιο στην αρχική του κατάσταση. Με αυτόν τον τρόπο δημιουργείται μια ταλαντωτική κίνηση του σωματιδίου με τη μετάβαση της δυναμικής ενέργειας που είναι εγγενής στην ελαστική στρεπτική παραμόρφωση στην κινητική ενέργεια της κίνησης του σωματιδίου στο χώρο κατά μήκος του άξοναΖ .

Ο μηχανισμός μιας τέτοιας μετάβασης μπορεί να φανταστεί ως το στρίψιμο ενός σωλήνα πάστας. Μάλιστα, η μεταβολή του όγκου οδηγεί στην εξώθηση της πάστας από την οπή του σωλήνα, που βρίσκεται κάθετα στο επίπεδο συστροφής του σωλήνα. Αυτή η εσωτερική ώθηση προκαλεί το σωματίδιο να κινηθεί κατά μήκος του άξοναΖ. Εμφανίζεται ένας νανοκινητήρας υψηλής απόδοσης. Κάτι παρόμοιο μπορεί να παρατηρηθεί στον λεγόμενο τροχό του πλυντηρίου. Εάν ο άξονας ενός τέτοιου τροχού δεν είναι σταθερός, τότε αντί για έναν περιστρεφόμενο τροχό θα έχουμε μια μεταφορική κίνηση κύλισης.Για την εφαρμογή αυτού του κινητήρα, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί ένα υλικό με ασυνήθιστα υψηλές τιμές ελαστικής στρεπτικής παραμόρφωσης. Τότε θα ανοίξει το μονοπάτι για να ταξιδέψετε με την ταχύτητα του φωτός.

12. Τέτοιες εξαιρετικά υψηλές ιδιότητες των μικροσωματιδίων προκύπτουν σε υλικά σε θερμοκρασίες κοντά στο μηδέν Kelvin. Δεν συστέλλεται περιοδικά η ύλη σε κάποιο είδος μαύρης τρύπας, που αντιπροσωπεύει το κρυόπλασμα σε θερμοκρασία Kelvin; Δεν είναι αυτή η ύλη, χάρη στις υπερφυσικές της ιδιότητες, συσσωρευτής δυναμικής ενέργειας, η οποία, όταν φτάσει σε ένα κρίσιμο επίπεδο, μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια από μια Έκρηξη;

Θεμελιώδεις ανακαλύψεις στον τομέα της φυσικής του τέλους του XIX - των αρχών του XX αιώνα. ανακάλυψε ότι η φυσική πραγματικότητα είναι ενοποιημένη και έχει τόσο κυματικές όσο και σωματικές ιδιότητες. Μελετώντας τη θερμική ακτινοβολία, ο M. Planck κατέληξε στο συμπέρασμα ότι στις διαδικασίες ακτινοβολίας η ενέργεια δεν απελευθερώνεται σε καμία ποσότητα και συνεχώς, αλλά μόνο σε ορισμένα τμήματα - κβάντα.

Το κβαντικό είναι το μικρότερο σταθερό τμήμα της ακτινοβολίας.

Ο Αϊνστάιν επέκτεινε την υπόθεση του Planck για τη θερμική ακτινοβολία στην ακτινοβολία γενικά και τεκμηρίωσε μια νέα θεωρία του φωτός - τη θεωρία των φωτονίων. Η δομή του φωτός είναι σωματιδιακή. Η φωτεινή ενέργεια συγκεντρώνεται σε ορισμένα σημεία, και επομένως το φως έχει μια διακοπτόμενη δομή - μια ροή φωτεινών κβαντών, δηλ. φωτόνια. Ένα φωτόνιο είναι ένα ειδικό σωματίδιο (σωμάτιο). Ένα φωτόνιο είναι ένα κβάντο ενέργειας ορατού και αόρατου φωτός, ακτινοβολίας ακτίνων Χ και γάμμα, που έχει ταυτόχρονα τις ιδιότητες ενός σωματιδίου και ενός κύματος, δεν έχει μάζα ηρεμίας, έχει την ταχύτητα του φωτός και υπό ορισμένες συνθήκες δημιουργεί ένα ποζιτρόνιο. + ζεύγος ηλεκτρονίων. Αυτή η θεωρία του Αϊνστάιν εξήγησε το φαινόμενο του φωτοηλεκτρικού φαινομένου - το χτύπημα ηλεκτρονίων από την ύλη υπό την επίδραση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Η παρουσία ενός φωτοηλεκτρικού φαινομένου καθορίζεται από τη συχνότητα του κύματος και όχι από την έντασή του. Για τη δημιουργία της θεωρίας των φωτονίων, ο Α. Αϊνστάιν έλαβε το βραβείο Νόμπελ το 1922. Αυτή η θεωρία επιβεβαιώθηκε πειραματικά 10 χρόνια αργότερα από τον Αμερικανό φυσικό R.E. Milliken.

Παράδοξο: το φως συμπεριφέρεται και ως κύμα και ως ρεύμα σωματιδίων. Οι κυματικές ιδιότητες εμφανίζονται κατά τη διάρκεια της περίθλασης και της παρεμβολής, οι σωματικές ιδιότητες - κατά τη διάρκεια του φωτοηλεκτρικού φαινομένου.

Η νέα θεωρία του φωτός οδήγησε τον N. Bohr στην ανάπτυξη της θεωρίας του ατόμου. Βασίζεται σε 2 αξιώματα:

1. Κάθε άτομο έχει πολλές σταθερές τροχιές ηλεκτρονίων, η κίνηση κατά μήκος της οποίας επιτρέπει στο ηλεκτρόνιο να υπάρχει χωρίς ακτινοβολία.

2. Όταν ένα ηλεκτρόνιο μετακινείται από τη μια στατική κατάσταση στην άλλη, το άτομο εκπέμπει ή απορροφά ένα μέρος της ενέργειας.

Αυτό το ατομικό μοντέλο εξήγησε καλά το άτομο υδρογόνου, αλλά δεν εξήγησε τα άτομα πολλών ηλεκτρονίων, γιατί Τα θεωρητικά αποτελέσματα διέφεραν από τα πειραματικά δεδομένα. Αυτές οι αποκλίσεις εξηγήθηκαν στη συνέχεια από τις κυματικές ιδιότητες των ηλεκτρονίων. Αυτό σήμαινε ότι το ηλεκτρόνιο, ως σωματίδιο, δεν είναι μια συμπαγής σφαίρα ή ένα σημείο, έχει μια εσωτερική δομή που αλλάζει ανάλογα με την κατάστασή του. Ένα μοντέλο ατόμου, που απεικονίζει τη δομή του με τη μορφή τροχιών στις οποίες κινούνται τα ηλεκτρόνια, δημιουργήθηκε στην πραγματικότητα για λόγους σαφήνειας· δεν μπορεί να εκληφθεί κυριολεκτικά. (Αυτή είναι μια αναλογία σχέσεων, όχι αντικειμένων.) Στην πραγματικότητα, τέτοιες τροχιές δεν υπάρχουν· τα ηλεκτρόνια δεν κατανέμονται ομοιόμορφα σε ένα άτομο, αλλά με τέτοιο τρόπο ώστε η μέση πυκνότητα φορτίου να είναι μεγαλύτερη σε ορισμένα σημεία και μικρότερη σε άλλα. Η τροχιά του ηλεκτρονίου ονομάζεται τυπικά καμπύλη που συνδέει τα σημεία μέγιστης πυκνότητας. Είναι αδύνατο να αναπαραστήσουμε οπτικά τις διεργασίες που συμβαίνουν σε ένα άτομο με τη μορφή μηχανικών μοντέλων. Η κλασική φυσική δεν μπορεί να εξηγήσει ούτε τα πιο απλά πειράματα για τον προσδιορισμό της δομής του ατόμου.

Το 1924, ο Γάλλος φυσικός Louis de Broglie, στο έργο του "Light and Matter", εξέφρασε την ιδέα των κυματικών ιδιοτήτων όλης της ύλης. Ο Αυστριακός φυσικός E. Schrödinger και ο Άγγλος φυσικός P. Dirac έδωσαν τη μαθηματική περιγραφή του. Αυτή η ιδέα κατέστησε δυνατή την κατασκευή μιας θεωρίας που καλύπτει τις σωματικές και κυματικές ιδιότητες της ύλης στην ενότητά τους. Σε αυτή την περίπτωση, τα κβάντα φωτός γίνονται μια ειδική δομή του μικροκόσμου.

Έτσι, η δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου οδήγησε στη δημιουργία της κβαντικής μηχανικής. Βασίζεται σε δύο αρχές: την αρχή των σχέσεων αβεβαιότητας, που διατυπώθηκε από τον W. Heisenberg το 1927. Η αρχή της συμπληρωματικότητας του N. Bohr. Η αρχή του Heisenberg λέει: στην κβαντομηχανική δεν υπάρχουν καταστάσεις στις οποίες η θέση και η ορμή θα είχαν μια εντελώς καθορισμένη τιμή· είναι αδύνατο να γνωρίζουμε ταυτόχρονα και τις δύο παραμέτρους - θέση και ταχύτητα, δηλαδή είναι αδύνατο να προσδιοριστούν τόσο η θέση όσο και ορμή ενός μικροσωματιδίου με ίση ακρίβεια.

Ο N. Bohr διατύπωσε την αρχή της συμπληρωματικότητας ως εξής: «Οι έννοιες των σωματιδίων και των κυμάτων αλληλοσυμπληρώνονται και ταυτόχρονα έρχονται σε αντίθεση μεταξύ τους, είναι συμπληρωματικές εικόνες αυτού που συμβαίνει». Οι αντιφάσεις στις ιδιότητες κυμάτων σωματιδίων των μικροαντικειμένων είναι το αποτέλεσμα της ανεξέλεγκτης αλληλεπίδρασης μικροσωματιδίων με συσκευές: σε ορισμένες συσκευές, τα κβαντικά αντικείμενα συμπεριφέρονται σαν κύματα, σε άλλες - σαν σωματίδια. Λόγω της σχέσης των αβεβαιοτήτων, τα σωματιδιακά και κυματικά μοντέλα για την περιγραφή ενός κβαντικού αντικειμένου δεν έρχονται σε αντίθεση μεταξύ τους, επειδή ποτέ δεν εμφανίζονται ταυτόχρονα. Έτσι, ανάλογα με το πείραμα, ένα αντικείμενο δείχνει είτε τη σωματική του φύση είτε την κυματική φύση του, αλλά όχι και τα δύο ταυτόχρονα. Συμπληρώνοντας το ένα το άλλο, και τα δύο μοντέλα του μικροκόσμου μας επιτρέπουν να αποκτήσουμε τη συνολική εικόνα του.