Panimula

Noong XX siglo. likas na agham na binuo sa isang hindi kapani-paniwalang mabilis na bilis, na tinutukoy ng mga pangangailangan ng pagsasanay. Ang industriya ay humingi ng mga bagong teknolohiya batay sa likas na agham kaalaman.

Ang natural na agham ay ang agham ng mga phenomena at mga batas ng kalikasan. Kasama sa modernong natural na agham ang maraming sangay ng natural na agham: pisika, kimika, biology, pisikal na kimika, biophysics, biochemistry, geochemistry, atbp. Sinasaklaw nito ang malawak na hanay ng mga tanong tungkol sa iba't ibang katangian ng mga bagay ng kalikasan, na maaaring ituring sa kabuuan.

Ang isang malaking sumasanga na puno ng natural na agham ay dahan-dahang lumaki mula sa natural na pilosopiya - ang pilosopiya ng kalikasan, na isang haka-haka na interpretasyon likas na phenomena at mga proseso. Ang progresibong pag-unlad ng eksperimental na natural na agham ay humantong sa unti-unting pag-unlad ng natural na pilosopiya sa natural na kaalaman sa agham, at bilang isang resulta, mga kahanga-hangang tagumpay sa lahat ng mga lugar ng agham at, higit sa lahat, sa natural na agham, na napakayaman sa nakalipas na ika-20 siglo. .

Physics - microcosm, macrocosm, megaworld

Sa kailaliman ng natural na pilosopiya, ipinanganak ang physics - ang agham ng kalikasan, na nag-aaral ng pinakasimpleng at sa parehong oras ang pinaka. Pangkalahatang pag-aari materyal na mundo.

Ang pisika ay ang batayan ng natural na agham. Alinsunod sa iba't ibang mga pinag-aralan na anyo ng bagay, at sa paggalaw nito, nahahati ito sa elementarya na particle physics, nuclear physics, plasma physics, atbp. Ito ay nagpapakilala sa atin ng pinaka-pangkalahatang mga batas ng kalikasan na namamahala sa takbo ng mga proseso sa mundo sa paligid natin at sa Uniberso sa kabuuan.

Ang layunin ng pisika ay hanapin ang mga pangkalahatang batas ng kalikasan at ipaliwanag ang mga partikular na proseso batay sa mga ito. Sa pagsulong natin sa layuning ito, unti-unting lumitaw ang isang marilag at kumplikadong larawan ng pagkakaisa ng kalikasan sa harap ng mga siyentipiko.

Ang mundo ay hindi isang koleksyon ng magkakaibang mga kaganapan na independyente sa bawat isa, ngunit magkakaibang at maraming mga pagpapakita ng isang kabuuan.

Microworld. Noong 1900 Ang German physicist na si Max Planck ay nagmungkahi ng isang ganap na bagong diskarte - quantum, batay sa isang discrete na konsepto. Una niyang ipinakilala ang quantum hypothesis at pinasok ang kasaysayan ng pag-unlad ng pisika bilang isa sa mga tagapagtatag ng kabuuan teorya. Sa pagpapakilala ng konsepto ng quantum ay nagsisimula - ang yugto modernong pisika, na kinabibilangan hindi lamang quantum kundi pati na rin ang mga klasikal na representasyon.

Maraming mga microprocess na nagaganap sa loob ng atom, nucleus at elementarya na mga particle ay ipinaliwanag sa batayan ng quantum mechanics - lumitaw ang mga bagong sangay ng modernong pisika: quantum electrodynamics, quantum theory matibay na katawan, quantum optics at marami pang iba.

Sa mga unang dekada ng XX siglo. pinag-aralan radyaktibidad, at maglagay ng mga ideya tungkol sa istruktura atomic nucleus.

Noong 1938 isang mahalagang pagtuklas ang ginawa: natuklasan ng mga Aleman na radiochemist na sina O. Hahn at F. Strassmann fission ng uranium nuclei kapag na-irradiated sa mga neutron. Ang pagtuklas na ito ay nag-ambag sa mabilis na pag-unlad nuclear physics, ang paglikha ng mga sandatang nuklear At ang pagsilang ng nuclear energy.

Isa sa mga pinakadakilang tagumpay ng pisika noong ika-20 siglo. - ito ay, siyempre, ang paglikha noong 1947. transistor mga natatanging Amerikanong pisiko na sina D. Bardeen, W. Brattain at W. Shockley.

Sa pag-unlad ng semiconductor physics at paglikha ng transistor, bagong teknolohiya- semiconductor, at kasama nito ang isang promising, mabilis na pagbuo ng sangay ng natural na agham - microelectronics.

Ang mga ideya tungkol sa mga atomo at ang kanilang istraktura ay nagbago nang malaki sa nakalipas na daang taon. Sa pagtatapos ng XIX - simula ng XX siglo. ang mga natatanging pagtuklas ay ginawa sa pisika na sumisira sa mga naunang ideya tungkol sa istruktura ng bagay.

Ang pagtuklas ng electron (1897), pagkatapos ay ipinakita ng proton, photon at neutron na ang atom ay may kumplikadong istraktura. Ang pag-aaral ng istraktura ng atom ay nagiging ang pinakamahalagang gawain pisika noong ika-20 siglo. Matapos ang pagtuklas ng electron, proton, photon, at sa wakas, noong 1932, ang neutron, ang pagkakaroon ng isang malaking bilang ng mga bagong elementarya na particle ay itinatag.

Kabilang ang: positron, (electron antiparticle); mesons -- hindi matatag na microparticle; iba't ibang uri ng hyperon - hindi matatag na microparticle na may mass na mas malaki kaysa sa masa ng isang neutron; particle resonances pagkakaroon ng labis maikling panahon buhay (mga 10 -22 -10 -24 s); neutrino - matatag, hindi nagkakaroon singil ng kuryente isang butil na may halos hindi kapani-paniwalang pagkamatagusin; antineutrino - ang antiparticle ng neutrino, na naiiba sa neutrino sa tanda ng lepton charge, atbp.

Ang mga elemento ng elementarya ay kasalukuyang nahahati sa mga sumusunod na klase:

• 1. Ang mga photon ay quanta ng electro magnetic field, ang mga particle na may zero rest mass, ay walang malakas at mahina na pakikipag-ugnayan, ngunit lumahok sa electromagnetic.
• 2. Lepton (mula sa Greek leptos - liwanag), na kinabibilangan ng mga electron, neutrino; lahat sila ay walang malakas na pakikipag-ugnayan, ngunit nakikilahok sa mahinang pakikipag-ugnayan, at pagkakaroon ng singil sa kuryente - gayundin sa pakikipag-ugnayan ng electromagnetic.
• 3. Ang mga meson ay malakas na nakikipag-ugnayan sa mga hindi matatag na particle.
• 4. Baryons (mula sa Griyego. barys - mabigat), na kinabibilangan ng mga nucleon (hindi matatag na mga particle na may mass na mas malaki kaysa sa masa ng isang neutron), hyperon, marami sa mga resonance.
• 5. Humigit-kumulang noong 1963-1964, lumitaw ang isang hypothesis tungkol sa pagkakaroon ng mga quark - mga particle na bumubuo sa mga baryon at meson, na malakas na nakikipag-ugnayan at, sa pamamagitan ng pag-aari na ito, pinagsama ng karaniwang pangalan ng mga hadron.
• 6. Ang mga quark ay may napakakaibang katangian: mayroon silang fractional electric charges, na hindi karaniwan para sa iba pang microparticle, at, tila, ay hindi maaaring umiral sa isang libre, hindi. nakagapos na anyo. Ang bilang ng iba't ibang quark, na naiiba sa bawat isa sa magnitude at tanda ng electric charge at sa ilang iba pang mga tampok, ay umabot na sa ilang sampu.

Megaworld. Ang Big Bang theory. Noong 1946-1948. Binuo ni G. Gamow ang teorya ng mainit na Uniberso (modelo ng Big Bang). Ayon sa modelong ito, ang buong Uniberso 15 bilyong taon na ang nakalilipas (ayon sa iba pang mga pagtatantya 18 bilyong taon) ay na-compress sa isang punto na may walang katapusang mataas na density (hindi bababa sa 10 93 g/cm 3 ). Ang ganitong estado ay tinatawag singularidad, ang mga batas ng pisika dito hindi maaari.

Ang mga dahilan para sa paglitaw ng naturang estado at ang likas na katangian ng pagkakaroon ng bagay sa estadong ito ay nananatiling hindi maliwanag. Ang estado na ito ay naging hindi matatag, na nagresulta sa isang pagsabog at isang tulad ng pagtalon sa paglipat sa isang lumalawak na uniberso.

Sa panahon ng Big Bang, ang Uniberso ay agad na nagpainit hanggang sa napakataas na temperatura na higit sa 10 28 K. Nasa 10 -4 s pagkatapos ng Big Bang, ang density sa Uniberso ay bumaba sa 10 14 g/cm 3 . Sa ganyan mataas na temperatura(sa itaas ng temperatura ng sentro ng pinakamainit na bituin) umiiral ang mga molekula, atomo at maging ang nuclei ng mga atomo hindi pwede.

Ang sangkap ng Uniberso ay nasa anyo ng mga elementarya na particle, kung saan ang mga electron, positron, neutrino, photon ay nanaig, pati na rin ang mga proton at neutron sa medyo maliit na halaga. Ang density ng bagay sa uniberso 0.01 segundo pagkatapos ng pagsabog, sa kabila ng napakataas na temperatura, ay napakalaki: 4,000 milyong beses na mas malaki kaysa sa tubig.

Sa pagtatapos ng unang tatlong minuto pagkatapos ng pagsabog, ang temperatura ng bagay ng Uniberso, na patuloy na bumababa, ay umabot sa 1 bilyong digri (10 9 K). Bumaba din ang density ng bagay, ngunit malapit pa rin sa tubig. Sa ito, kahit na napakataas, temperatura, atomic nuclei ay nagsimulang bumuo, sa partikular, nuclei ng mabigat na hydrogen (deuterium) at helium nuclei.

Gayunpaman, ang bagay ng Uniberso sa pagtatapos ng unang tatlong minuto ay binubuo pangunahin ng mga photon, neutrino at antineutrino. Pagkatapos lamang ng ilang daang libong taon nagsimulang mabuo ang mga atomo, pangunahin ang hydrogen at helium.

Ang mga puwersa ng grabidad ay naging mga kumpol ng gas, na naging materyal para sa paglitaw ng mga kalawakan at mga bituin.

Kaya, ang pisika ng ika-20 siglo ay nagbigay ng mas malalim na pagpapatunay ng ideya ng pag-unlad.

Macroworld. Sa macrophysics, ang mga tagumpay ay maaaring makilala sa tatlong direksyon: sa larangan ng electronics (microcircuits), sa larangan ng paglikha mga laser at ang kanilang mga aplikasyon, mga lugar na may mataas na temperatura na superconductivity.

salita "laser" ay isang abbreviation pariralang Ingles"Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", isinalin bilang amplification ng liwanag bilang resulta ng stimulated (induced) emission . Ang hypothesis ng pagkakaroon ng induced radiation ay iniharap noong 1917 ni A. Einstein.

Ang mga siyentipikong Sobyet na si N.G. Basov at A.M. Prokhorov at, nang nakapag-iisa sa kanila, ang American physicist na si C. Towns ay gumamit ng phenomenon ng induced radiation upang lumikha ng microwave generator ng mga radio wave na may wavelength = 1.27 cm.

Si Ruby ang unang quantum generator. solidong estado laser. Nilikha din: gas, semiconductor, likido, gas-dynamic, singsing (naglalakbay na alon).

Ang mga laser ay natagpuan nang malawak aplikasyon sa agham - ang pangunahing kasangkapan sa nonlinear na optika , kapag ang mga sangkap ay transparent o hindi para sa isang stream ng ordinaryong liwanag, binabago nila ang kanilang mga katangian sa kabaligtaran.

Ginawang posible ng mga laser na magpatupad ng bagong paraan para sa pagkuha ng volumetric at kulay na mga imahe, na tinatawag na holography, at malawakang ginagamit sa medisina, lalo na sa ophthalmology, surgery at oncology, na may kakayahang lumikha ng isang maliit na lugar dahil sa kanilang mataas na monochromaticity at directivity.

Pagproseso ng laser ng mga metal. Posibilidad na makakuha ng mga high-power light beam hanggang 10 12 -10 16 sa tulong ng mga laser w/cm 2 kapag nakatuon ang radiation sa isang lugar na may diameter na hanggang 10-100 micron ginagawa ang laser na isang makapangyarihang paraan ng pagpoproseso ng mga optically opaque na materyales na hindi naa-access para sa pagproseso sa pamamagitan ng mga tradisyonal na pamamaraan (gas at arc welding).

Ginagawa nitong posible na magsagawa ng mga bagong teknolohikal na operasyon, halimbawa, pagbabarena napaka makitid na mga channel sa mga matigas na materyales iba't ibang operasyon sa paggawa ng mga microcircuits ng pelikula, pati na rin pagtaas ng bilis pagpoproseso mga detalye.

Sa pagsuntok ng butas sa mga bilog na brilyante ay binabawasan ang oras ng pagproseso ng isang bilog mula 2-3 araw hanggang 2 minuto.

Ang laser ay pinaka-malawak na ginagamit sa microelectronics, kung saan ito ay lalong kanais-nais hinang mga compound, hindi paghihinang.

Physics ng microworld

Mga antas ng istruktura ng bagay sa pisika

(ipasok ang larawan)

Mga antas ng istruktura ng mga sangkap sa microworld

Antas ng molekular- ang antas ng molekular na istraktura ng mga sangkap. Molecule – isang solong sistemang quantum-mechanical na nagsasama ng mga atomo

Antas ng atom- antas estraktura ng mga atom mga sangkap.

Atom - isang istrukturang elemento ng microworld, na binubuo ng isang nucleus at isang electron shell.

Antas ng nucleon- ang antas ng nucleus at ang mga particle ng mga nasasakupan nito.

Nucleon - ang pangkalahatang pangalan ng proton at neutron, na mga bahagi ng atomic nuclei.

Antas ng quark- ang antas ng elementarya na mga particle - quark at lepton

Istruktura ng atom

Ang mga sukat ng mga atom ay humigit-kumulang 10 -10 m.

Ang mga sukat ng nuclei ng mga atomo ng lahat ng elemento ay humigit-kumulang 10 -15 m, na sampu-sampung libong beses na mas maliit kaysa sa laki ng mga atomo

Ang nucleus ng isang atom ay positibo, at ang mga electron na umiikot sa paligid ng nucleus ay nagdadala ng negatibong singil sa kuryente. positibong nuclear charge ay katumbas ng kabuuan negatibong singil ng elektron. Ang atom ay neutral sa kuryente.

Ang planetaryong modelo ng atom ni Rutherford . (ipasok ang larawan)

Ang mga pabilog na orbit ng apat na electron ay ipinapakita.

Ang mga electron sa mga orbit ay hawak ng mga puwersa ng electrical attraction sa pagitan nila at ng nucleus ng isang atom.

Ang isang elektron ay hindi maaaring nasa parehong estado ng enerhiya. Sa shell ng elektron, ang mga electron ay nakaayos sa mga layer. Ang bawat shell ay naglalaman ng isang tiyak na halaga: sa unang layer na pinakamalapit sa nucleus - 2, sa pangalawa - 8, sa pangatlo - 18, sa ikaapat na - 32, atbp. Pagkatapos ng pangalawang layer, ang mga electron orbit ay kinakalkula sa mga sublayer .

Mga antas ng enerhiya ng isang atom at isang kondisyon na imahe ng mga proseso ng pagsipsip at paglabas ng mga photon (tingnan ang larawan)

Kapag lumilipat mula sa mababang antas ng enerhiya patungo sa mas mataas na antas ng enerhiya, ang isang atom ay sumisipsip ng enerhiya (quantum ng enerhiya) na katumbas ng pagkakaiba ng enerhiya sa pagitan ng mga paglipat. Ang isang atom ay naglalabas ng isang dami ng enerhiya kung ang isang elektron sa atom ay lumipat mula sa isang mas mataas na antas ng enerhiya patungo sa isang mas mababa (tumalon).

Pangkalahatang pag-uuri ng mga elementarya na particle

Mga particle ng elementarya- ang mga ito ay hindi nabubulok na mga particle, ang panloob na istraktura ay hindi isang asosasyon ng iba pang mga libreng particle, hindi sila mga atomo o atomic nuclei, maliban sa proton

Pag-uuri

Mga photon

Mga electron

• mga baryon

Neutron

Mga pangunahing katangian ng elementarya na mga particle

Timbang

Lepton (liwanag)

Mesons (medium)

Baryon (mabigat)

Habang buhay

matatag

Quasi-stable (nabubulok sa mahina at electromagnetic na pakikipag-ugnayan)

Resonances (hindi matatag na panandaliang mga particle na nabubulok dahil sa malakas na interaksyon)

Mga pakikipag-ugnayan sa microworld

Malakas na pakikipag-ugnayan nagbibigay malakas na koneksyon at mga neutron sa nuclei ng mga atomo, mga quark sa mga nucleon

Pakikipag-ugnayan ng electromagnetic nagbibigay ng koneksyon ng mga electron sa nuclei, mga atomo sa mga molekula

Mahinang pakikipag-ugnayan nagbibigay ng paglipat sa pagitan ng iba't ibang uri Ang mga quark, sa partikular, ay tumutukoy sa pagkabulok ng mga neutron, nagiging sanhi ng magkaparehong paglipat sa pagitan ng iba't ibang uri ng lepton.

Pakikipag-ugnayan ng gravitational sa microcosm sa layo na 10 -13 cm ay hindi maaaring balewalain, gayunpaman, sa mga distansya ng pagkakasunud-sunod ng 10 -33 cm, ang mga espesyal na katangian ng pisikal na vacuum ay nagsisimulang lumitaw - ang mga virtual na superheavy na particle ay pumapalibot sa kanilang mga sarili ng isang gravitational field na nagpapaikut-ikot sa geometry ng espasyo

Mga katangian ng pakikipag-ugnayan ng mga elementarya na particle

Uri ng pakikipag-ugnayan	Relatibong intensity	Saklaw cm	Mga partikulo kung saan mayroong pakikipag-ugnayan	Particle - mga carrier ng pakikipag-ugnayan
				Pangalan	Mass GeV
malakas			Hadrons (neutrons, protons, mesons)	Mga gluon
electromagnetic			Lahat ng mga katawan at particle na may kuryente	Photon
Mahina			Lahat ng elementarya na particle maliban sa mga photon	Vector obozons W + , W - , Z 0
gravitational			Lahat ng mga particle	Gravitons (hypothetical particle)

Mga antas ng istruktura ng organisasyon ng bagay (patlang)

Patlang

Gravitational (quanta - gravitons)

Electromagnetic (quanta - photons)

Nuclear (quanta - mesons)

Electron - positibo (quantum - electron, positrons)

Mga antas ng istruktura ng organisasyon ng bagay (substance at field)

Magkaiba ang substance at field

Sa pamamagitan ng rest mass

Ayon sa mga batas ng paggalaw

Ayon sa antas ng pagkamatagusin

Ayon sa antas ng konsentrasyon ng masa at enerhiya

Bilang corpuscular at wave entity

Pangkalahatang konklusyon : ang pagkakaiba sa pagitan ng mga substance at field ay wastong nagpapakilala sa totoong mundo sa macroscopic approximation. Ang pagkakaibang ito ay hindi ganap, at sa paglipat sa mga micro-object ay malinaw na inihayag ang relativity nito. Sa microworld, ang mga konsepto ng "mga partikulo" (substance) at "mga alon" (mga patlang) ay kumikilos bilang mga karagdagang katangian na nagpapahayag ng panloob na hindi pagkakapare-pareho ng kakanyahan ng mga micro-object.

Ang mga quark ay bumubuo ng mga elementong elementarya

Ang lahat ng quark ay may fractional electric charge. Nailalarawan ang mga quark kakaiba, alindog at kagandahan.

Ang baryon charge para sa lahat ng quark ay 1/3, para sa kanilang kaukulang antiquarks ito ay 1/3. Ang bawat quark ay may tatlong estado, ang mga estadong ito ay tinatawag na kulay: R - pula, G - berde at B - asul

Ipadala ang iyong mabuting gawa sa base ng kaalaman ay simple. Gamitin ang form sa ibaba

Ang mga mag-aaral, nagtapos na mga estudyante, mga batang siyentipiko na gumagamit ng base ng kaalaman sa kanilang pag-aaral at trabaho ay lubos na magpapasalamat sa iyo.

Naka-host sa http://www.allbest.ru/

Pagsusulit

Microworld: mga konsepto ng modernong pisika

Panimula

Ang microworld ay ang mundo ng napakaliit, hindi direktang nakikitang micro-object. (Ang spatial na sukat, na kinakalkula mula 10-8 hanggang 10-16 cm, at ang habambuhay - mula sa infinity hanggang 10-24 s.)

Ang quantum mechanics (wave mechanics) ay isang teorya na nagtatatag ng paraan ng paglalarawan at mga batas ng paggalaw sa micro level.

Ang pag-aaral ng mga phenomena ng microworld ay humantong sa mga resulta na mahigpit na salungat sa mga karaniwang tinatanggap sa klasikal na pisika at maging ang teorya ng relativity. Nakita ng klasikal na pisika ang layunin nito sa paglalarawan ng mga bagay na umiiral sa kalawakan at sa pagbabalangkas ng mga batas na namamahala sa kanilang mga pagbabago sa panahon. Ngunit para sa mga phenomena tulad ng radioactive decay, diffraction, paglabas ng mga parang multo na linya, maaari lamang igiit ng isa na mayroong ilang posibilidad na ang isang indibidwal na bagay ay ganoon at mayroon itong ganoon at ganoong katangian. Walang lugar sa quantum mechanics para sa mga batas na namamahala sa mga pagbabago sa isang bagay sa paglipas ng panahon.

Ang mga klasikal na mekanika ay nailalarawan sa pamamagitan ng paglalarawan ng mga particle sa pamamagitan ng pagtukoy sa kanilang posisyon at bilis at ang pag-asa ng mga dami na ito sa oras. Sa quantum mechanics, ang magkatulad na mga particle sa ilalim ng magkatulad na mga kondisyon ay maaaring kumilos nang iba.

1. Microworld: mga konsepto ng modernong pisika na naglalarawan sa microworld

Sa panahon ng paglipat sa pag-aaral ng microworld, natagpuan na ang pisikal na katotohanan ay iisa at walang agwat sa pagitan ng bagay at larangan.

Habang nag-aaral ng mga microparticle, nakatagpo ang mga siyentipiko ng isang sitwasyon na kabalintunaan mula sa punto ng view ng klasikal na agham: ang parehong mga bagay ay nagpakita ng parehong wave at corpuscular properties.

Ang unang hakbang sa direksyong ito ay ginawa ng German physicist na si M. Planck. Tulad ng alam mo, sa pagtatapos ng XIX na siglo. sa pisika, nagkaroon ng kahirapan, na tinawag na "ultraviolet catastrophe." Alinsunod sa mga kalkulasyon ayon sa pormula ng klasikal na electrodynamics, ang intensity ng thermal radiation ng isang itim na katawan ay dapat na tumaas nang walang katiyakan, na malinaw na sumasalungat sa eksperimento. Sa kurso ng kanyang trabaho sa pag-aaral ng thermal radiation, na tinawag ni M. Planck na pinakamahirap sa kanyang buhay, dumating siya sa nakamamanghang konklusyon na sa mga proseso ng radiation, ang enerhiya ay maaaring ibigay o masisipsip nang hindi tuloy-tuloy at hindi sa anumang dami, ngunit sa mga kilalang hindi mahahati na bahagi lamang - quanta. Ang enerhiya ng quanta ay tinutukoy sa pamamagitan ng bilang ng mga oscillations ng kaukulang uri ng radiation at ang unibersal na natural na pare-pareho, na ipinakilala ni M. Planck sa agham sa ilalim ng simbolo h: E \u003d h y.

Kung ang pagpapakilala ng quantum ay hindi pa lumikha ng isang tunay na teorya ng quantum, tulad ng paulit-ulit na idiniin ni M. Planck, pagkatapos noong Disyembre 14, 1900, ang araw na nailathala ang formula, ang pundasyon nito ay inilatag. Samakatuwid, sa kasaysayan ng pisika, ang araw na ito ay itinuturing na kaarawan ng quantum physics. At dahil ang konsepto ng isang elementarya na quantum of action ay nagsilbing batayan sa pag-unawa sa lahat ng mga katangian ng atomic shell at atomic nucleus, ang Disyembre 14, 1900 ay dapat isaalang-alang bilang ang kaarawan ng lahat ng atomic physics at ang simula ng bagong panahon mga likas na agham.

Ang unang physicist na masigasig na tinanggap ang pagtuklas ng elementary quantum of action at malikhaing binuo ito ay si A. Einstein. Noong 1905 nagdusa siya napakatalino na ideya quantized na pagsipsip at pagbabalik ng enerhiya sa panahon ng thermal radiation sa radiation sa pangkalahatan, at sa gayon ay napatunayan ang bagong teorya ng liwanag.

Ang ideya ng liwanag bilang isang stream ng mabilis na gumagalaw na quanta ay napaka-bold, halos matapang, sa kawastuhan kung saan kakaunti ang naniniwala sa una. Una sa lahat, si M. Planck mismo ay hindi sumang-ayon sa pagpapalawig ng quantum hypothesis sa quantum theory of light, na tinutukoy ang kanyang quantum formula lamang sa mga batas ng thermal radiation ng isang itim na katawan na isinasaalang-alang niya.

Iminungkahi ni A. Einstein na nag-uusap kami tungkol sa natural na regularidad ng isang unibersal na karakter. Nang hindi lumilingon sa mga umiiral na pananaw sa optika, inilapat niya ang hypothesis ni Planck sa liwanag at dumating sa konklusyon na ang corpuscular structure ng liwanag ay dapat kilalanin.

Ang quantum theory of light, o ang photon theory A ni Einstein, ay nagsabi na ang liwanag ay isang wave phenomenon na patuloy na nagpapalaganap sa kalawakan ng mundo. At sa parehong oras, ang liwanag na enerhiya, upang maging epektibo sa pisikal, ay puro lamang sa ilang mga lugar, samakatuwid ang liwanag ay may hindi nagpapatuloy na istraktura. Ang liwanag ay maaaring tingnan bilang isang stream ng hindi mahahati na mga butil ng enerhiya, light quanta, o mga photon. Ang kanilang enerhiya ay tinutukoy ng elementarya na dami ng pagkilos ni Planck at ang kaukulang bilang ng mga oscillations. Ang liwanag ng iba't ibang kulay ay binubuo ng light quanta ng iba't ibang enerhiya.

Ang ideya ni Einstein ng light quanta ay nakatulong upang maunawaan at mailarawan ang kababalaghan ng photoelectric effect, ang kakanyahan nito ay upang patumbahin ang mga electron mula sa bagay sa ilalim ng impluwensya ng mga electromagnetic wave. Ipinakita ng mga eksperimento na ang presensya o kawalan ng photoelectric effect ay natutukoy hindi sa intensity ng incident wave, ngunit sa dalas nito. Kung ipagpalagay natin na ang bawat electron ay na-ejected ng isang photon, kung gayon ang mga sumusunod ay magiging malinaw: ang epekto ay nangyayari lamang kung ang enerhiya ng photon, at samakatuwid ang dalas nito, ay sapat na malaki upang madaig ang mga puwersa ng pagkabit sa pagitan ng electron at matter.

Ang kawastuhan ng interpretasyong ito ng photoelectric effect (para sa gawaing ito, natanggap ni Einstein ang Nobel Prize sa Physics noong 1922) 10 taon mamaya ay nakumpirma sa mga eksperimento ng American physicist na si R.E. Millikan. Natuklasan noong 1923 ng American physicist na si A.Kh. Compton phenomenon (Compton effect), na napapansin kapag nalantad sa napakatigas x-ray sa mga atomo na may mga libreng electron, muli at sa wakas ay nakumpirma na ang quantum theory ng liwanag. Ang teoryang ito ay isa sa pinakapang-eksperimentong nakumpirmang pisikal na teorya. Ngunit ang likas na alon ng liwanag ay matatag na naitatag ng mga eksperimento sa interference at diffraction.

Ang isang kabalintunaan na sitwasyon ay lumitaw: natuklasan na ang liwanag ay kumikilos hindi lamang tulad ng isang alon, kundi pati na rin tulad ng isang stream ng mga corpuscles. Sa mga eksperimento sa diffraction at interference, ang mga katangian ng alon nito ay ipinakita, at sa photoelectric effect, mga corpuscular. Sa kasong ito, ang photon ay naging isang corpuscle ng isang napaka-espesyal na uri. Ang pangunahing katangian ng discreteness nito - ang bahagi ng enerhiya na likas dito - ay kinakalkula sa pamamagitan ng isang purong katangian ng alon - ang dalas ng y (E=Hy).

Tulad ng lahat ng mahusay na natural na siyentipikong pagtuklas, ang bagong doktrina ng liwanag ay may pangunahing teoretikal at epistemological na kahalagahan. Ang lumang posisyon sa pagpapatuloy ng mga natural na proseso, na lubusang inalog ni M. Planck, hindi kasama si Einstein mula sa isang mas malawak na lugar ng mga pisikal na phenomena.

Sa pagbuo ng mga ideya nina M. Planck at A. Einstein, ang Pranses na pisiko na si Louis de Broche noong 1924 ay naglagay ng ideya ng katangian ng alon ah bagay. Sa kanyang akda na "Light and Matter", isinulat niya ang tungkol sa pangangailangang gumamit ng wave at corpuscular representations hindi lamang alinsunod sa mga turo ni A. Einstein sa teorya ng liwanag, kundi pati na rin sa teorya ng bagay.

Nagtalo si L. de Broglie na ang mga katangian ng wave, kasama ang mga katangian ng corpuscular, ay likas sa lahat ng uri ng bagay: mga electron, proton, atom, molekula, at maging ang mga macroscopic na katawan.

Ayon kay de Broglie, anumang katawan na may mass m na gumagalaw sa bilis na V ay tumutugma sa isang alon:

Sa katunayan, ang isang katulad na formula ay kilala nang mas maaga, ngunit may kaugnayan lamang sa light quanta - mga photon.

microworld quantum mechanical genetics physics

2. Mga Pananaw ni M. Planck, Louis De Broglie, E. Schrödinger, W. Heisenberg, N. Bohr at iba pa sa kalikasan ng microworld

Noong 1926, natagpuan ng Austrian physicist na si E. Schrödinger ang isang mathematical equation na tumutukoy sa gawi ng matter waves, ang tinatawag na Schrödinger equation. Ang Ingles na physicist na si P. Dirac ay nag-generalize nito.

Ang matapang na pag-iisip ni L. de Broglie tungkol sa unibersal na "dualismo" ng isang particle at isang alon ay naging posible upang makabuo ng isang teorya sa tulong kung saan posible na masakop ang mga katangian ng bagay at liwanag sa kanilang pagkakaisa. Kasabay nito, ang light quanta ay naging isang espesyal na sandali sa pangkalahatang istraktura ng microworld.

Ang mga alon ng bagay, na orihinal na ipinakita bilang mga proseso ng visual-real wave ng uri ng mga acoustic wave, ay kinuha sa isang abstract mathematical form at, salamat sa German physicist na si M. Born, nakatanggap ng simbolikong kahulugan bilang "probability waves".

Gayunpaman, ang hypothesis ni de Broglie ay nangangailangan ng pang-eksperimentong kumpirmasyon. Ang pinaka-nakakumbinsi na ebidensya ng pagkakaroon ng wave properties ng matter ay ang pagtuklas noong 1927 ng electron diffraction ng mga American physicist na sina C. Davisson at L. Germer. Kasunod nito, isinagawa ang mga eksperimento upang makita ang diffraction ng mga neutron, atoms, at kahit na mga molekula. Sa lahat ng kaso, ganap na sinusuportahan ng mga resulta ang hypothesis ni de Broglie. Ang mas mahalaga ay ang pagtuklas ng mga bagong elementarya na particle na hinulaang batay sa isang sistema ng mga formula na binuo ng wave mechanics.

Ang pagkilala sa wave-particle duality sa modernong pisika ay naging unibersal. Ang anumang materyal na bagay ay nailalarawan sa pagkakaroon ng parehong corpuscular at wave properties.

Ang katotohanan na ang parehong bagay ay lumilitaw bilang isang butil at bilang isang alon ay sumisira sa mga tradisyonal na ideya.

Ang hugis ng isang particle ay nagpapahiwatig ng isang entity na nakapaloob sa isang maliit na volume o isang may hangganang rehiyon ng espasyo, habang ang isang alon ay kumakalat sa malawak na mga rehiyon nito. Sa quantum physics, ang dalawang paglalarawang ito ng realidad ay kapwa eksklusibo, ngunit pantay na kinakailangan upang ganap na mailarawan ang mga phenomena na pinag-uusapan.

Ang huling pagbuo ng quantum mechanics bilang pare-parehong teorya ay dahil sa gawain ng German physicist na si W. Heisenberg, na nagtatag ng uncertainty principle? at ang Danish physicist na si N. Bohr, na nagbalangkas ng prinsipyo ng complementarity, sa batayan kung saan inilarawan ang pag-uugali ng mga micro-object.

Ang esensya ng uncertainty relation ni W. Heisenberg ay ang mga sumusunod. Ipagpalagay na ang gawain ay upang matukoy ang estado ng isang gumagalaw na butil. Kung posible na gamitin ang mga batas ng klasikal na mekanika, kung gayon ang sitwasyon ay magiging simple: kinakailangan lamang upang matukoy ang mga coordinate ng particle at ang momentum nito (momentum). Ngunit ang mga batas ng klasikal na mekanika ay hindi maaaring ilapat sa mga microparticle: imposible, hindi lamang praktikal, ngunit sa pangkalahatan, upang maitatag nang may pantay na katumpakan ang lugar at laki ng paggalaw ng isang microparticle. Isa lamang sa dalawang katangiang ito ang eksaktong matukoy. Sa kanyang aklat na "Physics of the Atomic Nucleus", inihayag ni W. Heisenberg ang nilalaman ng uncertainty relation. Isinulat niya na hindi posible na malaman nang eksakto ang parehong mga parameter sa parehong oras - ang coordinate at ang bilis. Hindi mo malalaman sa parehong oras kung nasaan ang butil, kung gaano kabilis at sa anong direksyon ito gumagalaw. Kung ang isang eksperimento ay naka-set up na nagpapakita kung saan eksakto ang particle sa sandaling ito, kung gayon ang paggalaw ay naaabala sa isang lawak na ang butil ay hindi na matagpuan pagkatapos. Sa kabaligtaran, sa isang tumpak na pagsukat ng bilis, imposibleng matukoy ang lokasyon ng butil.

Mula sa punto ng view ng klasikal na mekanika, ang kawalan ng katiyakan na relasyon ay tila walang katotohanan. Upang mas mahusay na masuri ang kasalukuyang sitwasyon, dapat nating tandaan na tayo, mga tao, ay nabubuhay sa macrocosm at, sa prinsipyo, ay hindi maaaring bumuo ng isang visual na modelo na magiging sapat sa microcosm. Ang kaugnayan ng kawalan ng katiyakan ay isang pagpapahayag ng imposibilidad ng pagmamasid sa microworld nang hindi nilalabag ito. Ang anumang pagtatangka na magbigay ng malinaw na larawan ng mga microphysical na proseso ay dapat umasa sa alinman sa corpuscular o wave interpretation. Sa paglalarawan ng corpuscular, ang pagsukat ay isinasagawa upang makuha ang eksaktong halaga ng enerhiya at ang dami ng paggalaw ng isang microparticle, halimbawa, sa panahon ng pagkalat ng elektron. Sa mga eksperimento na naglalayong tumpak na kahulugan Sa mga lugar, sa kabaligtaran, ginagamit ang isang paliwanag ng alon, lalo na, kapag ang mga electron ay dumaan sa manipis na mga plato o kapag ang mga beam ay pinalihis.

Ang pagkakaroon ng elementary quantum of action ay nagsisilbing hadlang sa pagtatatag nang sabay-sabay at may parehong katumpakan ng mga dami na "canonically related", i.e. ang posisyon at magnitude ng paggalaw ng particle.

Ang pangunahing prinsipyo ng quantum mechanics, kasama ang uncertainty relation, ay ang prinsipyo ng complementarity, kung saan ibinigay ni N. Bohr ang sumusunod na pormulasyon: "Ang mga konsepto ng mga particle at alon ay nagpupuno sa isa't isa at sa parehong oras ay sumasalungat sa isa't isa, sila ay komplementaryong larawan ng mga nangyayari”1.

Ang mga kontradiksyon ng mga katangian ng corpuscular-wave ng mga micro-object ay resulta ng hindi nakokontrol na interaksyon ng mga micro-object at macro-device. Mayroong dalawang klase ng mga aparato: sa ilang mga bagay na quantum ay kumikilos tulad ng mga alon, sa iba naman ay kumikilos sila tulad ng mga particle. Sa mga eksperimento, hindi namin napapansin ang katotohanan, ngunit isang quantum phenomenon lamang, kabilang ang resulta ng pakikipag-ugnayan ng isang device sa isang micro-object. M. Born figuratively noted that waves and particles are "projections" of physical reality on the experimental situation.

Ang isang scientist na nag-iimbestiga sa microworld ay nagiging isang aktor mula sa isang observer, dahil ang pisikal na katotohanan ay nakasalalay sa device, i.e. sa huli ay mula sa pagpapasya ng nagmamasid. Samakatuwid, naniniwala si N. Bohr na ang pisisista ay hindi nakikilala ang katotohanan mismo, ngunit ang kanyang sariling pakikipag-ugnay lamang dito.

Ang isang mahalagang katangian ng quantum mechanics ay ang probabilistikong katangian ng mga hula ng pag-uugali ng mga microobject, na inilalarawan gamit ang wave function ng E. Schrödinger. Tinutukoy ng wave function ang mga parameter ng hinaharap na estado ng micro-object na may iba't ibang antas ng posibilidad. Nangangahulugan ito na kapag nagsasagawa ng parehong mga eksperimento sa parehong mga bagay, magkakaibang mga resulta ang makukuha sa bawat oras. Gayunpaman, ang ilang mga halaga ay magiging mas malamang kaysa sa iba, i.e. tanging ang pamamahagi ng posibilidad ng mga halaga ang malalaman.

Isinasaalang-alang ang mga salik ng kawalan ng katiyakan, komplementaridad at posibilidad, ibinigay ni N. Bohr ang tinatawag na "Copenhagen" na interpretasyon ng kakanyahan ng quantum theory: "Dati ay itinuturing na ang pisika ay naglalarawan sa Uniberso. Alam na natin ngayon na inilalarawan lamang ng pisika ang masasabi natin tungkol sa uniberso.

Ang posisyon ni N. Bohr ay ibinahagi ni W. Heisenberg, M. Born, W. Pauli at ilang iba pang hindi gaanong kilalang pisiko. Ang mga tagapagtaguyod ng interpretasyon ng Copenhagen ng quantum mechanics ay hindi nakilala ang sanhi o determinismo sa microcosm at naniniwala na ang pangunahing kawalan ng katiyakan, indeterminism, ay sumasailalim sa pisikal na katotohanan.

Ang mga kinatawan ng paaralan ng Copenhagen ay mahigpit na tinutulan ni G.A. Lorentz, M. Planck, M. Laue, A. Einstein, P. Langevin at iba pa. Isinulat ito ni A. Einstein kay M. Born: “Sa aming siyentipikong pananaw kami ay umunlad sa mga antipode. Naniniwala ka sa Diyos na naglalaro ng dice, at ako - sa kumpletong regularidad ng obhetibong umiiral ... Ang lubos kong pinaniniwalaan ay sa huli ay titigil sila sa isang teorya kung saan hindi ang mga probabilidad, ngunit ang mga katotohanan ay natural na magkakaugnay. Nagsalita siya laban sa prinsipyo ng kawalan ng katiyakan, para sa determinismo, laban sa tungkulin na itinalaga sa pagkilos ng pagmamasid sa quantum mechanics. Ang karagdagang pag-unlad ng pisika ay nagpakita ng kawastuhan ni Einstein, na naniniwala na ang quantum theory sa kasalukuyang anyo nito ay hindi kumpleto: ang katotohanan na ang mga pisiko ay hindi pa maaaring maalis ang kawalan ng katiyakan ay hindi nagpapahiwatig ng mga limitasyon ng siyentipikong pamamaraan, gaya ng sinabi ni N. Bohr, ngunit ang hindi kumpleto lamang ng quantum mechanics. Si Einstein ay nagdala ng higit at higit pang mga argumento upang suportahan ang kanyang pananaw.

Ang pinakatanyag ay ang tinatawag na Einstein-Podolsky-Rosen na kabalintunaan, o ang EPR na kabalintunaan, kung saan nais nilang patunayan ang hindi pagkakumpleto ng quantum mechanics. Ang kabalintunaan ay isang eksperimento sa pag-iisip: ano ang mangyayari kung ang isang particle na binubuo ng dalawang proton ay nabubulok upang ang mga proton ay nakakalat sa magkabilang panig? Dahil sa kanilang karaniwang pinagmulan, ang kanilang mga pag-aari ay magkakaugnay o, gaya ng sinasabi ng mga physicist, nauugnay sa isa't isa. Ayon sa batas ng konserbasyon ng momentum, kung ang isang proton ay lumipad pataas, kung gayon ang pangalawa ay dapat bumaba. Sa pamamagitan ng pagsukat ng momentum ng isang proton, tiyak na malalaman natin ang momentum ng isa, kahit na lumipad ito sa kabilang dulo ng uniberso. Mayroong hindi lokal na koneksyon sa pagitan ng mga particle, na tinawag ni Einstein na "ang pagkilos ng mga multo sa malayo", kung saan ang bawat particle sa anumang oras ay alam kung nasaan ang isa at kung ano ang nangyayari dito.

Ang kabalintunaan ng EPR ay hindi tugma sa kawalan ng katiyakan na nai-postulate sa quantum mechanics. Naniniwala si Einstein na mayroong ilang mga nakatagong parameter na hindi isinasaalang-alang. Mga Tanong: mayroon bang determinismo at sanhi sa larangan ng microworld; kumpleto na ba ang quantum mechanics; kung mayroong mga nakatagong parameter na hindi nito isinasaalang-alang, ay naging paksa ng mga talakayan ng mga pisiko sa loob ng higit sa kalahating siglo at natagpuan ang kanilang solusyon sa antas ng teoretikal lamang sa pagtatapos ng ika-20 siglo.

Noong 1964 J.S. Pinatunayan ni Bela ang posisyon ayon sa kung saan hinuhulaan ng quantum mechanics ang isang mas malakas na ugnayan sa pagitan ng magkatalinong mga particle kaysa sa binanggit ni Einstein.

Ang teorama ni Bell ay nagsasaad na kung mayroong ilang layunin na uniberso, at kung ang mga equation ng quantum mechanics ay structurally katulad sa uniberso na iyon, kung gayon mayroong ilang uri ng di-lokal na koneksyon sa pagitan ng dalawang particle na kailanman nakipag-ugnayan. Ang kakanyahan ng teorama ni Bell ay walang mga nakahiwalay na sistema: ang bawat butil ng Uniberso ay nasa "madalian" na koneksyon sa lahat ng iba pang mga particle. Ang buong sistema, kahit na ang mga bahagi nito ay pinaghihiwalay ng malalaking distansya at walang mga signal, mga patlang, mekanikal na pwersa, enerhiya, atbp., ay gumagana bilang isang solong sistema.

Noong kalagitnaan ng dekada 1980, napatunayan ng A. Aspect (University of Paris) ang koneksyon na ito nang eksperimental sa pamamagitan ng pag-aaral ng polarization ng mga pares ng mga photon na ibinubuga ng isang source sa direksyon ng mga nakahiwalay na detector. Ang paghahambing ng mga resulta ng dalawang serye ng mga sukat ay nagpakita ng kasunduan sa pagitan nila. Mula sa pananaw ng sikat na physicist na si D. Bohm, kinumpirma ng mga eksperimento ng A. Aspect ang teorama ni Bell at sinusuportahan ang mga posisyon ng mga di-lokal na nakatagong mga variable, ang pagkakaroon nito ay iminungkahi ni A. Einstein. Sa interpretasyon ng quantum mechanics ni D. Bohm, walang katiyakan sa mga coordinate ng isang particle at momentum nito.

Iminungkahi ng mga siyentipiko na ang komunikasyon ay isinasagawa sa pamamagitan ng paghahatid ng impormasyon, ang mga carrier na kung saan ay mga espesyal na larangan.

3. Wave genetics

Ang mga pagtuklas na ginawa sa quantum mechanics ay nagkaroon ng mabungang epekto hindi lamang sa pag-unlad ng physics, kundi pati na rin sa iba pang mga lugar ng natural na agham, lalo na sa biology, kung saan nabuo ang konsepto ng wave, o quantum, genetics.

Nang noong 1962 sina J. Watson, A. Wilson at F. Crick ay tumanggap ng Nobel Prize para sa pagtuklas ng DNA double helix na nagdadala ng namamana na impormasyon, tila sa mga geneticist na ang mga pangunahing problema ng paghahatid ng genetic na impormasyon ay malapit nang malutas. Ang lahat ng impormasyon ay naitala sa mga gene, ang kabuuan nito ay nasa mga cell chromosome tinutukoy ang programa ng pag-unlad ng organismo. Ang gawain ay upang maintindihan ang genetic code, na nangangahulugang ang buong pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa DNA.

Gayunpaman, ang katotohanan ay hindi naabot ang mga inaasahan ng mga siyentipiko. Matapos ang pagtuklas ng istraktura ng DNA at isang detalyadong pagsasaalang-alang ng pakikilahok ng molekula na ito sa mga proseso ng genetic, ang pangunahing problema ng kababalaghan ng buhay - ang mga mekanismo ng pagpaparami nito - ay nanatili, sa katunayan, hindi isiniwalat. Ang pag-decipher sa genetic code ay naging posible upang ipaliwanag ang synthesis ng mga protina. Ang mga klasikal na geneticist ay nagmula sa katotohanan na ang mga genetic molecule, DNA, ay may likas na materyal at gumagana tulad ng isang sangkap, na kumakatawan sa isang materyal na matrix kung saan nakasulat ang isang materyal na genetic code. Alinsunod dito, ang isang karnal, materyal at materyal na organismo ay binuo. Ngunit ang tanong kung paano naka-encode ang spatio-temporal na istraktura ng isang organismo sa mga chromosome ay hindi malulutas sa batayan ng kaalaman sa pagkakasunud-sunod ng nucleotide. Ang mga siyentipikong Sobyet na si A.A. Lyubishchev at A.G. Si Gurvich, noong 1920s at 1930s, ay nagpahayag ng ideya na ang pagsasaalang-alang ng mga gene bilang puro materyal na istruktura ay malinaw na hindi sapat para sa isang teoretikal na paglalarawan ng kababalaghan ng buhay.

A.A. Si Lyubishchev, sa kanyang akda na "On the Nature of Hereditary Factors", na inilathala noong 1925, ay sumulat na ang mga gene ay hindi mga piraso ng chromosome, o mga molekula ng autocatalytic enzymes, o mga radical, o isang pisikal na istraktura. Naniniwala siya na ang gene ay dapat kilalanin bilang isang potensyal na sangkap. Ang isang mas mahusay na pag-unawa sa mga ideya ng A.A. Ang Lyubishchev ay pinadali ng pagkakatulad ng isang genetic molecule na may musical notation. Ang musikal na notasyon mismo ay materyal at kumakatawan sa mga icon sa papel, ngunit ang mga icon na ito ay natanto hindi sa isang materyal na anyo, ngunit sa mga tunog, na mga acoustic wave.

Pagbuo ng mga ideyang ito, A.G. Nagtalo si Gurvich na sa genetika "kinakailangang ipakilala ang konsepto ng isang biyolohikal na larangan, ang mga katangian nito ay pormal na hiniram mula sa mga pisikal na representasyon"1. Ang pangunahing ideya ng A.G. Gurvich ay na ang pag-unlad ng embryo ay nangyayari ayon sa isang paunang natukoy na programa at kumukuha ng mga anyo na nasa larangan na nito. Siya ang unang nagpaliwanag ng pag-uugali ng mga bahagi ng isang umuunlad na organismo sa kabuuan batay sa mga konsepto sa larangan. Nasa larangan na ang mga anyo na kinuha ng embryo sa proseso ng pag-unlad ay nakapaloob. Tinawag ni Gurvich ang virtual na anyo na tumutukoy sa resulta ng proseso ng pag-unlad sa anumang sandali na isang dynamic na preformed form at sa gayon ay ipinakilala ang isang elemento ng teleolohiya sa paunang pagbabalangkas ng larangan. Ang pagkakaroon ng pagbuo ng teorya ng larangan ng cell, pinalawak niya ang ideya ng larangan bilang isang prinsipyo na kumokontrol at nag-uugnay sa proseso ng embryonic sa paggana din ng mga organismo. Ang pagkakaroon ng pagpapatunay sa pangkalahatang ideya ng larangan, binuo ito ni Gurvich bilang isang unibersal na prinsipyo ng biology. Natuklasan nila ang biophoton radiation ng cell.

Ang mga ideya ng mga biologist ng Russia na si A.A. Lyubishchev at A.G. Ang Gurvich ay isang napakalaking tagumpay sa intelektwal na nauna sa panahon nito. Ang kakanyahan ng kanilang mga iniisip ay nasa triad:

Ang mga gene ay dualistic - sila ay bagay at larangan sa parehong oras.

Ang mga elemento ng field ng chromosome ay minarkahan ang espasyo - ang oras ng organismo - at sa gayon ay kinokontrol ang pagbuo ng mga biosystem.

Ang mga gene ay may aesthetic-figurative at speech regulatory functions.

Ang mga ideyang ito ay nanatiling minamaliit hanggang sa paglitaw ng mga gawa ni V.P. Kaznacheev noong 60s ng XX siglo, kung saan ang mga hula ng mga siyentipiko tungkol sa pagkakaroon ng mga field form ng paghahatid ng impormasyon sa mga buhay na organismo ay nakumpirma na eksperimento. Ang pang-agham na direksyon sa biology, na kinakatawan ng paaralan ng V.P. Kaznacheev, ay nabuo bilang isang resulta ng marami pangunahing pananaliksik ayon sa tinatawag na mirror cytopathic effect, na ipinahayag sa ang katunayan na ang mga buhay na mga cell, pinaghiwalay baso ng kuwarts, na hindi hinahayaan ang isang molekula ng bagay na dumaan, gayunpaman ay nagpapalitan ng impormasyon. Matapos ang gawain ng V.P. Kaznacheev, ang pagkakaroon ng wave sign channel sa pagitan ng mga cell ng biosystems ay wala nang pagdududa.

Kasabay ng mga eksperimento ng V.P. Kaznacheev, ang Chinese researcher na si Jiang Kanzheng ay nagsagawa ng isang serye ng mga supergenetic na eksperimento na sumasalamin sa foresight ng A.L. Lyubishchev at A.G. Gurvich. Ang pagkakaiba sa pagitan ng gawain ni Jiang Kanzheng ay hindi siya nagsagawa ng mga eksperimento antas ng cellular ngunit sa antas ng organismo. Siya ay nagpatuloy mula sa katotohanan na ang DNA - ang genetic na materyal - ay umiiral sa dalawang anyo: passive (sa anyo ng DNA) at aktibo (sa anyo ng isang electromagnetic field). Ang unang anyo ay nagpapanatili ng genetic code at tinitiyak ang katatagan ng katawan, habang ang pangalawa ay magagawang baguhin ito sa pamamagitan ng pag-impluwensya nito sa mga bioelectric signal. Isang Chinese scientist ang nagdisenyo ng kagamitan na may kakayahang magbasa, magpadala sa malayo at mag-inject ng mga wave supergenetic signal mula sa isang donor biosystem sa isang acceptor organism. Bilang isang resulta, naglabas siya ng hindi maiisip na mga hybrid, "ipinagbabawal" ng opisyal na genetika, na nagpapatakbo sa mga tuntunin ng mga materyal na gene lamang. Ito ay kung paano ipinanganak ang mga chimera ng hayop at halaman: manok-itik; mais, mula sa mga cobs kung saan lumago ang mga tainga ng trigo, atbp.

Ang natitirang eksperimentong si Jiang Kanzheng ay intuitive na naunawaan ang ilang aspeto ng experimental wave genetics na aktwal na nilikha niya at naniniwala na ang mga carrier ng field gene information ay microwave electromagnetic radiation na ginamit sa kanyang kagamitan, ngunit hindi siya makapagbigay ng theoretical justification.

Pagkatapos gawaing pang-eksperimento V.P. Kaznacheev at Jiang Kanzheng, na hindi maipaliwanag sa mga tuntunin ng tradisyonal na genetika, mayroong isang kagyat na pangangailangan para sa teoretikal na pag-unlad ng modelo ng wave genome, sa pisikal-matematika at teoretikal-biyolohikal na pag-unawa sa gawain ng DNA chromosome sa larangan at tunay na sukat.

Ang mga unang pagtatangka upang malutas ang problemang ito ay ginawa ng mga siyentipikong Ruso na si P.P. Garyaev, A.A. Berezin at A.A. Vasiliev, na nagtakda ng mga sumusunod na gawain:

ipakita ang posibilidad ng isang dualistic na interpretasyon ng gawain ng cell genome sa mga antas ng bagay at larangan sa loob ng balangkas ng pisikal at matematikal na mga modelo;

upang ipakita ang posibilidad ng normal at "abnormal" na mga mode ng pagpapatakbo ng cell genome gamit ang phantom-wave figurative-sign matrice;

* makahanap ng pang-eksperimentong patunay ng kawastuhan ng iminungkahing teorya.

Sa loob ng balangkas ng teoryang binuo nila, na tinatawag na wave genetics, maraming mga pangunahing probisyon ang iniharap, pinatunayan at nakumpirma sa eksperimento, na makabuluhang pinalawak ang pag-unawa sa kababalaghan ng buhay at ang mga prosesong nagaganap sa buhay na bagay.

* Ang mga gene ay hindi lamang mga materyal na istruktura, kundi pati na rin ang alon
matrices, ayon sa kung saan, na parang sa pamamagitan ng mga template, ang isang organismo ay binuo.

Mutual transmission ng impormasyon sa pagitan ng mga cell, na tumutulong sa pagbuo ng katawan bilang kumpletong sistema at ayusin well-coordinated na gawain ng lahat ng mga sistema ng katawan, ay nangyayari hindi lamang sa pamamagitan ng mga kemikal na paraan - sa pamamagitan ng synthesis ng iba't ibang mga enzyme at iba pang mga "signal" na sangkap. P.P. Iminungkahi ni Garyaev at pagkatapos ay pinatunayan ng eksperimento na ang mga cell, ang kanilang mga chromosome, DNA, mga protina ay nagpapadala ng impormasyon gamit ang mga pisikal na larangan - mga electromagnetic at acoustic wave at tatlong-dimensional na hologram na binabasa ng laser chromosome light at nagpapalabas ng liwanag na ito, na nagiging mga radio wave at nagpapadala ng namamana na impormasyon sa espasyo ng katawan. Ang genome ng mas matataas na organismo ay itinuturing bilang isang bioholographic na computer na bumubuo sa space-time na istraktura ng mga biosystem. Bilang mga carrier ng field matrice, kung saan itinayo ang katawan, may mga wave front na itinakda ng genoholograms, at ang tinatawag na mga soliton sa DNA -- espesyal na uri acoustic at electromagnetic field na ginawa ng genetic apparatus ng organismo mismo at may kakayahang intermediary function para sa pagpapalitan ng strategic regulatory information sa pagitan ng mga cell, tissues at organs ng biosystem.

Sa wave genetics, ang mga ideya ni Gurvich - Lyubishchev - Kaznacheev - Jiang Kanzhen tungkol sa field level ng gene information ay nakumpirma. Sa madaling salita, ang dualism ng pagsasama-sama ng "alon - particle" o "substance - field", na tinanggap sa quantum electrodynamics, ay naging applicable sa biology, na hinulaan noong panahong iyon ni AG. Gurvich at AA. Lyubishchev. Ang gene-substance at gene-field ay hindi kapwa eksklusibo, ngunit kapwa komplementaryo.

Ang buhay na bagay ay binubuo ng mga walang buhay na atomo at elementarya na mga particle, na pinagsasama ang mga pangunahing katangian ng mga alon at mga particle, ngunit ang parehong mga katangian ay ginagamit ng mga biosystem bilang batayan para sa pagpapalitan ng impormasyon ng enerhiya ng alon. Sa madaling salita, ang mga genetic molecule ay nagpapalabas ng isang information-energetic field kung saan ang buong organismo, ang pisikal na katawan at kaluluwa nito ay naka-encode.

*Ang mga gene ay hindi lamang ang bumubuo sa tinatawag na geneti
checkky code, ngunit pati na rin ang lahat ng iba pa, karamihan ng DNA na dati
ay itinuturing na walang kabuluhan.

Ngunit ito ang malaking bahagi ng mga chromosome na sinusuri sa loob ng balangkas ng wave genetics bilang pangunahing "intelektuwal" na istraktura ng lahat ng mga selula ng katawan: "Ang mga non-coding na rehiyon ng DNA ay hindi lamang basura (basura), ngunit mga istraktura na inilaan para sa ilang layunin na may hindi malinaw na layunin sa ngayon .. non-coding DNA sequence (at ito ay 95--99% ng genome) ay ang madiskarteng impormasyon na nilalaman ng mga chromosome ... Ang ebolusyon ng mga biosystem ay lumikha ng mga genetic na teksto at ang genome - isang biocomputer - isang biocomputer bilang isang quasi-intelligent na "paksa", sa antas nito "pagbabasa at pag-unawa sa "mga" tekstong ito "1. Ang bahaging ito ng genome, na tinatawag na supergeno-continuum, i.e. supergene, tinitiyak ang pag-unlad at buhay ng mga tao, hayop, halaman, at pati na rin ang mga programa ng natural na pagkamatay. Walang matalim at hindi malulutas na hangganan sa pagitan ng mga gene at supergenes; kumikilos sila sa kabuuan. Ang mga gene ay nagbibigay ng materyal na "mga replika" sa anyo ng RNA at mga protina, at ang mga supergene ay nagbabago ng panloob at panlabas na mga patlang, na bumubuo ng mga istruktura ng alon mula sa kanila, kung saan ang impormasyon ay naka-encode. Ang genetic commonality ng mga tao, hayop, halaman, at protozoa ay nakasalalay sa katotohanan na sa antas ng mga protina, ang mga variant na ito ay halos hindi naiiba o bahagyang naiiba sa lahat ng mga organismo at na-encode ng mga gene na bumubuo lamang ng ilang porsyento. Kabuuang haba mga chromosome. Ngunit naiiba sila sa antas ng "junk part" ng mga chromosome, na bumubuo sa halos buong haba nito.

*Ang sariling impormasyon ng mga chromosome ay hindi sapat para sa pag-unlad
organismo. Ang mga chromosome sa ilang dimensyon ay nababaligtad sa pisikal
sky vacuum, na nagbibigay ng pangunahing bahagi ng impormasyon para sa pagbuo ng em
bryon. Ang genetic apparatus ay may kakayahan sa sarili nito at sa tulong ng isang vacuum
bumuo ng mga istruktura ng command wave tulad ng mga hologram, pagbibigay
chivayuschie pag-unlad ng organismo.

Ang pang-eksperimentong datos na nakuha ng P.P. Garyaev, na nagpatunay ng kakulangan ng cell genome para sa buong pagpaparami ng programa ng pag-unlad ng katawan sa mga kondisyon ng biofield informational isolation. Ang eksperimento ay binubuo sa katotohanan na ang dalawang silid ay itinayo, sa bawat isa kung saan ang lahat ng mga likas na kondisyon ay nilikha para sa pagbuo ng mga tadpoles mula sa palaka spawn - ang kinakailangang komposisyon ng hangin at tubig, temperatura, mga kondisyon ng pag-iilaw, pond silt, atbp. Ang kaibahan lang ay ang isang silid ay gawa sa perma-loy, isang materyal na hindi pumapasok mga electromagnetic wave, at ang pangalawa - mula sa ordinaryong metal, na hindi hadlang sa mga alon. Ang isang pantay na halaga ng fertilized frog itlog ay inilagay sa bawat silid. Bilang resulta ng eksperimento, ang mga freak ay lumitaw nang buo sa unang silid, na namatay pagkatapos ng ilang araw, sa pangalawang silid na mga tadpoles ay napisa at nabuo nang normal, na kalaunan ay naging mga palaka.

Ito ay malinaw na para sa normal na pag-unlad tadpoles sa unang silid, wala silang ilang kadahilanan na nagdadala ng nawawalang bahagi ng namamana na impormasyon, kung wala ang organismo ay hindi maaaring "mabuo" sa kabuuan nito. At dahil ang mga dingding ng unang silid ay pinutol lamang ang mga tadpoles mula sa radiation na malayang tumagos sa pangalawang silid, natural na ipagpalagay na ang pagsala o pagbaluktot ng background ng natural na impormasyon ay nagdudulot ng deformity at pagkamatay ng mga embryo. Nangangahulugan ito na ang mga komunikasyon ng mga istrukturang genetic na may panlabas na larangan ng impormasyon ay, siyempre, kinakailangan para sa maayos na pag-unlad organismo. Ang mga panlabas na (exobiological) na signal ng field ay nagdadala ng karagdagang, at marahil kahit na pangunahing impormasyon sa geno-continuum ng Earth.

* Ang mga DNA text at hologram ng chromosome continuum ay mababasa sa multidimensional na spatio-temporal at semantic na mga bersyon. Mayroong mga wave language ng cell genome, katulad ng mga tao.

Sa wave genetics, ang pagpapatibay ng pagkakaisa ng fractal (uulit ang sarili sa iba't ibang mga antas) na istraktura ng mga pagkakasunud-sunod ng DNA at pagsasalita ng tao ay nararapat na espesyal na pansin. Ang katotohanan na ang apat na letra ng genetic alphabet (adenine, guanine, cytosine, thymine) ay bumubuo ng mga fractal na istruktura sa mga teksto ng DNA ay natuklasan noong 1990 at hindi naging sanhi ng isang espesyal na reaksyon. Gayunpaman, ang pagtuklas ng mga gene-like fractal na istruktura sa pagsasalita ng tao ay naging sorpresa sa parehong mga geneticist at linguist. Ito ay naging malinaw na ang tinatanggap at nakagawiang paghahambing ng DNA sa mga teksto, na may metaporikal na karakter pagkatapos ng pagtuklas ng pagkakaisa ng fractal na istraktura at pagsasalita ng tao, ay ganap na nabigyang-katwiran.

Kasama ang mga kawani ng Mathematical Institute ng Russian Academy of Sciences, ang pangkat ng P.P. Binuo ni Garyaeva ang teorya ng fractal na representasyon ng natural (tao) at genetic na mga wika. Ang isang praktikal na pagsubok ng teoryang ito sa larangan ng "pagsasalita" na mga katangian ng DNA ay nagpakita ng madiskarteng tamang oryentasyon ng pananaliksik.

Tulad ng sa mga eksperimento ni Jiang Kanzheng, ang grupo ng P.P. Garyaev, ang epekto ng pagsasalin at pagpapakilala ng wave supergenetic na impormasyon mula sa donor hanggang sa acceptor ay nakuha. Ang mga aparato ay nilikha - mga generator ng mga patlang ng soliton kung saan posible na magpasok ng mga algorithm ng pagsasalita, halimbawa, sa Russian o Ingles. Ang ganitong mga istruktura ng pagsasalita ay naging mga soliton modulated field - mga analogue ng mga cell na nagpapatakbo sa proseso ng mga komunikasyon sa alon. Ang organismo at ang genetic apparatus nito ay "kinikilala" ang gayong "mga parirala ng alon" bilang kanilang sarili at kumikilos alinsunod sa mga rekomendasyon sa pagsasalita na ipinakilala ng tao mula sa labas. Posible, halimbawa, sa pamamagitan ng paglikha ng ilang partikular na pagsasalita, mga pandiwang algorithm, upang maibalik ang mga buto ng trigo at barley na nasira ng radiation. Bukod dito, ang mga buto ng halaman ay "naunawaan" ang pagsasalita na ito, anuman ang wika kung saan ito binibigkas - Ruso, Aleman o Ingles. Ang mga eksperimento ay isinagawa sa libu-libong mga cell.

Upang subukan ang pagiging epektibo ng mga programa ng wave na nagpapasigla sa paglaki sa mga eksperimento sa pagkontrol, ang mga walang kahulugan na speech pseudocode ay ipinakilala sa genome ng halaman sa pamamagitan ng mga generator, na hindi nakakaapekto sa metabolismo ng halaman sa anumang paraan, habang ang semantic entry sa biofield semantic layer ng genome ng halaman ay nagbigay. ang epekto ng isang matalim, ngunit panandaliang pagbilis ng paglago.

Ang pagkilala sa pagsasalita ng tao sa pamamagitan ng mga genome ng halaman (anuman ang wika) ay ganap na naaayon sa posisyon ng linguistic genetics tungkol sa pagkakaroon ng proto-language ng genome ng mga biosystem sa maagang yugto kanilang ebolusyon, karaniwan sa lahat ng mga organismo at napanatili sa pangkalahatang istraktura gene pool ng lupa. Dito makikita ng isang tao ang pagsusulatan sa mga ideya ng klasiko ng structural linguistics na si N. Chomsky, na naniniwala na ang lahat ng mga likas na wika ay may malalim na likas na unibersal na gramatika, hindi nagbabago para sa lahat ng mga tao at, marahil, para sa kanilang sariling mga supergenetic na istruktura.

Konklusyon

Ang pangunahing mga bagong punto sa pag-aaral ng microworld ay:

· Ang bawat elementary particle ay may parehong corpuscular at wave properties.

· Ang bagay ay maaaring mag-transform sa radiation (paglipol ng isang particle at isang antiparticle ay gumagawa ng isang photon, ibig sabihin, isang quantum ng liwanag).

· Posibleng hulaan ang lokasyon at momentum ng elementary particle lamang na may tiyak na posibilidad.

· Ang isang aparato na nagsisiyasat sa katotohanan ay nakakaapekto dito.

· Ang tumpak na pagsukat ay posible lamang kapag naglalabas ng isang stream ng mga particle, hindi isang solong particle.

Bibliograpiya

1. P.P. Goryaev, "Wave genetic code", M., 1997.

2. G. Idlis, "Rebolusyon sa astronomiya, pisika at kosmolohiya", M., 1985.

3. A.A. Gorelov. "Mga konsepto modernong natural na agham"kurso ng lecture,

4. Moscow "Center" 2001

5. V.I. Lavrinenko, V.P. Ratnikov, "Mga Konsepto ng modernong natural na agham", M., 2000.

6. Mga konsepto ng modernong natural na agham: Textbook para sa mga unibersidad / Ed. ang prof. V.N. Lavrinenko, prof. V.P. Ratnikov. -- 3rd ed., binago. at karagdagang -- M.: UNITI-DANA, 2006.

Naka-host sa Allbest.ru

Mga Katulad na Dokumento

Teorya ng atomic at molekular na istraktura ng mundo. Mga bagay sa Microworld: electron, pangunahing mga particle, fermion, lepton, hadron, atom, atomic nucleus at molekula. Pag-unlad ng quantum mechanics at phenomena ng microworld. Mga konsepto ng microworld at quantum mechanics.

abstract, idinagdag 07/26/2010


Ang paglitaw ng mga di-klasikal na ideya sa pisika. Wave na katangian ng electron. Eksperimento nina Davisson at Germer (1927). Mga tampok ng quantum-mechanical na paglalarawan ng microworld. Heisenberg matrix mechanics. Elektronikong istraktura ng mga atomo at molekula.

pagtatanghal, idinagdag noong 10/22/2013


Ang kasaysayan ng pinagmulan ng quantum theory. Pagtuklas ng epekto ng Compton. Ang nilalaman ng mga konsepto ng Rutherford at Bohr tungkol sa istraktura ng atom. Mga pangunahing probisyon ng teorya ng alon ni Broglie at prinsipyo ng kawalan ng katiyakan ni Heisenberg. Corpuscular-wave dualism.

abstract, idinagdag noong 10/25/2010


Mga pisikal na representasyon ng sinaunang panahon at Middle Ages. Ang pag-unlad ng pisika sa modernong panahon. Paglipat mula sa klasikal hanggang sa relativistikong mga konsepto sa pisika. Ang konsepto ng paglitaw ng kaayusan mula sa kaguluhan nina Empedocles at Anaxagoras. Modernong pisika ng macro- at microworld.

abstract, idinagdag 12/27/2016


Kasaysayan ng pag-unlad ng quantum theory. Quantum-field na larawan ng mundo. Pangunahing mga prinsipyo ng quantum mechanical na paglalarawan. Ang prinsipyo ng observability, visibility ng quantum mechanical phenomena. Kaugnayan ng kawalan ng katiyakan. Complementarity prinsipyo ng N. Bohr.

abstract, idinagdag noong 06/22/2013


Thermal radiation, ang quantum hypothesis ni Planck. Quantum properties ng electromagnetic radiation. Ang formula ni Einstein para sa photoelectric effect. Corpuscular-wave dualism ng matter. Mga relasyon sa kawalan ng katiyakan ng Heisenberg. Nakatigil na Schrödinger equation.

tutorial, idinagdag noong 05/06/2013


Ang mga pangunahing kinatawan ng pisika. Pangunahing pisikal na batas at konsepto. Mga konsepto ng klasikal na natural na agham. Atomistic na konsepto ng istraktura ng bagay. Pagbuo ng isang mekanikal na larawan ng mundo. Ang impluwensya ng pisika sa medisina.

abstract, idinagdag 05/27/2003


Ang pisikal na kahulugan ng mga alon ng de Broglie. Ang kaugnayan ng kawalan ng katiyakan ng Heisenberg. Corpuscular-wave duality ng mga katangian ng particle. Kondisyon ng normalisasyon ng pag-andar ng alon. Ang Schrödinger equation bilang pangunahing equation ng non-relativistic quantum mechanics.

pagtatanghal, idinagdag 03/14/2016


Mga prinsipyo ng di-klasikal na pisika. Mga modernong ideya tungkol sa bagay, espasyo at oras. Mga pangunahing ideya at prinsipyo ng quantum physics. Mga modernong ideya tungkol sa elementarya na mga particle. Ang istraktura ng microcosm. Pangunahing pisikal na pakikipag-ugnayan.

abstract, idinagdag 10/30/2007


Pagpapasiya ng sentro ng grabidad ng isang molekula at paglalarawan ng Schrödinger equation para sa kabuuang function ng wave ng isang molekula. Pagkalkula ng enerhiya ng molekula at ang pagbabalangkas ng equation ng vibrational na bahagi ng molecular wave function. Electron motion at molecular spectroscopy.

Buod ng modernong pisika ng microworld :

1 . Ang microworld ay binubuo ng dalawang uri ng mga particle, na pangunahing naiiba sa laki: mga particle ng ultra micro world ( Halimbawa , photon ) at mga particle ng microworld ( Halimbawa , elektron ). Ang ultra micro world ay tatlong order ng magnitude na mas maliit kaysa sa mga particle ng micro world . Karaniwan 10 hanggang minus ikalabing walong kapangyarihan .

2. Kaya mayroon kaming tatlong direksyon ng paggalaw ng butil ( kanin .1 ) At , ayon sa pagkakabanggit , tatlong margin space : larangan ng gravitational , electric at magnetic field . Sa batayan na ito, masasabi ng isa ang pinag-isang kalikasan ng lahat ng tatlong larangan at iyon , na ang lahat ng tatlong larangan ay hindi mapaghihiwalay sa isa't isa sa microcosm . ( May mga bagay sa kalikasan , paglikha ng mga magnetic field o electric nang hiwalay ). Bilang resulta ng pahayag na ito, kung ang isang conductor para sa electric current ay ipinakilala sa isang magnetic field , tapos hindi maapektuhan electric field , na laging orthogonal sa magnetic field .

3. Pansinin natin yan , na ang bawat butil ng microworld ay may tatlong higit pang antas ng kalayaan , na ginagamit para sa rotational movement . Tingnan ang fig. 1 . Ang sabi ng physicist na si Hopkins , na puwang ay maaaring pumasa sa oras at vice versa . Paano maunawaan ang pahayag na ito ? Alam natin ang batas ng konserbasyon ng enerhiya , na nagbabasa : pare-pareho ang kabuuan ng kinetic at potensyal na enerhiya ng isang katawan . Ang paggalaw ng isang particle sa espasyo ng microworld ay oscillatory . Ang oscillatory motion ay ang resulta ng pagdaragdag ng dalawang galaw : pagsasalin at rotational . Ang kinematic energy ay ang enerhiya ng translational motion , at ang potensyal ay ang nakaimbak na enerhiya ng isang katawan na hindi gumagalaw sa kalawakan sa iba't ibang paraan . Ang paggalaw ng pagsasalin ay isinasagawa sa kalawakan , at rotational sa oras at ang mga paggalaw na ito ay may mathematical boundary conditions , tungkol sa sinabi sa amin ng physicist na si Hopkins .

4. naniniwala ako , na ang lahat ng mga particle ng ultra microcosm ay naiiba sa bawat isa lamang sa pamamagitan ng dalas ng oscillation . Halimbawa , ultra violet at infrared na ilaw : ang parehong photon , ngunit may iba't ibang dalas . naniniwala ako , ang dalas na iyon ay isang anyo ng pag-iimbak ng enerhiya , T .e. Tinutukoy ng dalas ang magnitude ng kinetic at potensyal na enerhiya ng particle . Dahil ang formula ni Einstein ay isinasaalang-alang lamang ang kinetic energy ng isang gumagalaw na particle , pagkatapos ang formula na ito ay kailangang itama . parang , ang masa ng isang particle ay dapat na maunawaan bilang ang tiyak na masa , T . e . ang masa ng volume na nilikha ng dalas ng oscillation : ang masa ng butil ay dapat nahahati sa produkto ng amplitude ng oscillation at ang lugar ng wavelength o ang matematikal na inaasahan ng alon na ito.

5. Ang bawat elementary particle ng microworld ay naglalaman ng sarili nitong partikular na uri ng ultra micro particle na may sariling frequency. Halimbawa , ang isang electron ay naglalaman ng mga photon ng parehong frequency ( sa bagong pangalan: “ mga bion ”), ngunit ang dalas ng emitted photon ay nababagay sa mga kondisyon ng isang partikular na orbit ng electron . Ang Figure 4 ay ang patunay ng haka-haka na ito : lahat ng electromagnetic wave ay dapat na may parehong haba at amplitude sa isang partikular na orbit . Ngunit ang paglipat mula sa orbit patungo sa isa pang orbit ay sinamahan ng pagbabago sa mga parameter ng dalas : T . e . amplitudes at wavelength . Ang bawat orbit ay may sariling antas ng enerhiya potensyal en ep sige , bilang resulta ng batas ng konserbasyon ng enerhiya . Dahilan p e ng regular na paglabas ng isang energy quark mula sa isang elementary particle ng microworld, maaaring magkaroon ng resonance phenomena .

Ang isang bloke ng mga electron sa orbit ay may metalikang kuwintas , na produkto ng masa ng mga electron at ang radius ng orbit , na humahantong sa pag-ikot ng mga orbit mismo . Ang bawat orbit ng mga electron sa isang atom ay mahalagang isang electrical closed circuit at samakatuwid ay lumilikha ng isang electromagnetic field sa paligid nito.. Samakatuwid, ang bilis ng mga electron sa orbit ay pareho , parang nasa electric circuit . Pinipigilan ng field na ito ang mga electron mula sa paglapit sa mga proton ng nucleus. . Ang direksyon ng mga linya ng magnetic field ay maaaring matukoy ng panuntunan ng gimlet .

7 . Ang pisikal na panitikan ay nagsasaad na , na ang electron ay may spin 2. Sa katunayan , kapag ang isang photon ay ibinubuga, ito ay umiikot ng 90 degrees , T . e . para sa 1 / 2 likod ay bumalik sa panimulang posisyon , na nagbibigay ng 1 pa / 2 likod . Susunod, binabago ang mukha ng pag-ikot at muli 1 / 2 at 1 / 2 , T . e . ang kabuuang pag-ikot ay 2 .

7. Ang ating Uniberso - pisikal na nakapaloob na espasyo . Ito ay limitado sa pamamagitan ng mga pisikal na pare-pareho : Halimbawa , ang bilis ng liwanag sa 300,000 km bawat segundo o isang limitasyon ng temperatura na 273 , 16 degrees Celsius . Samakatuwid, ang Batas ng Pagtitipid ng Enerhiya ay natutupad dito at samakatuwid ito ay umiral na sa bilyun-bilyong taon. . Paano maipapaliwanag ng isang tao ang katotohanan , na ang paggalaw ng mga planeta sa mga orbit ay hindi tumigil ? Ipagpalagay , na ang mga planeta ay gumagalaw sa pamamagitan ng inertia pagkatapos ng momentum ng Bang , kung gayon ang enerhiya na ito sa loob ng bilyun-bilyong taon ay mawawala sa ilang lawak dahil sa mga pagpupulong sa mga meteorite at solar wind. Tandaan , ano ang ginagawa ng mga particle ng ultra micro world kapag gumagalaw mga oscillatory na paggalaw sa paligid nito, T . e . ang kanilang paggalaw ay isang oscillatory na proseso ng isang tiyak na dalas . Ang isang oscillatory na proseso sa kalikasan ay isang paglipat ng potensyal na enerhiya sa kinetic energy at vice versa. Kaya naman sinusunod iyon , na ang paggalaw ng anumang katawan sa isang saradong espasyo ay dapat gumamit ng stock ng potensyal na enerhiya sa tulong ng mekanismo ng dalas.

Hindi natin alam kung bakit may temperatura , mga limitasyon ng vacuum at limitado ang bilis ng liwanag . Posibleng may cryoplasma , parang black hole , nakaka-constrict ng enerhiya p gyu sa ilang lawak , pagkatapos nito nangyari ang Big Bang .

8. Sa eksperimento, hindi naabot ng mga siyentipiko ang bilis ng liwanag o ang temperatura ng zero Kelvin . Lumalapit lang sila sa mga limitasyong ito sa pamamagitan ng isang maliit na halaga na asymptotically. . Ang mga eksperimentong ito ay nangangailangan ng malaking paggasta ng enerhiya. . Kaya, ito ay itinatag , na sa rehiyon ng maliliit na halaga mayroong malaking gastos sa enerhiya . Alam natin mula sa klasikal na pisika ang pormula ng puwersa F sa interaksyon ng masa :m 1 M 2 saan r ay ang distansya sa pagitan ng masa :

F=m 1 *M 2 /r^ 2 . Ang bigat ng isang proton o electron ay humigit-kumulang 0 , 91 * 10 hanggang sa kapangyarihan na minus 31 kg ( mas mababa ang timbang ), density 6 , 1 * 10 hanggang ika-17 na power kg / m ^ 3 . Distansya sa pagitan ng mga particle sa mahinang pakikipag-ugnayan ( 2 * 10 hanggang minus 1 5 degrees ) m at may malakas na pakikipag-ugnayan ( 10 hanggang minus 18 na kapangyarihan ) kilala . Gayunpaman, kapag kinakalkula ang kaakit-akit na puwersa ng mga particle na ito, dapat isaalang-alang ng isa ang katotohanan , na ang bawat micro particle ay isang micro oscillatory circuit . Tingnan mo o pagpapaliwanag ng talata 10. Ang aplikasyon ng formula ng klasikal na pisika sa mga kalkulasyon ng pakikipag-ugnayan ng mga particle ng microworld ay nagpapakita sa amin na , na walang mga hangganan sa pagitan ng klasikal na pisika at quantum o relativistic .

9. mga bagay na sinisingil , Halimbawa , mga electron ay ang sanhi ng hindi lamang isang electrostatic field, ngunit din ng isang electric current. Mayroong isang makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang phenomena na ito. Para sa paglitaw ng isang electrostatic field, ang mga hindi gumagalaw na singil sa anumang paraan ay naayos sa kalawakan ay kinakailangan, at para sa paglitaw ng isang electric current, sa kabaligtaran, ang pagkakaroon ng libre, hindi naayos na sisingilin na mga particle ay kinakailangan, na sa electrostatic field ng mga hindi gumagalaw na singil dumating sa isang estado maayos na paggalaw sa mga linya ng field . Halimbawa , paglabas ng kuryente static na kuryente , puro sa isang thundercloud - kidlat . Ang kilusang ito ay kuryente .

10. Ngunit may isa pang dahilan para sa paglitaw ng electric current . Ang bawat ultra at micro particle ng uri ng elektron ay may sariling dalas ng oscillation at , kaya naman , ay isang micro oscillatory circuit , kung saan naaangkop ang formula ni Joseph Thomson :

f = 1/2 Ang P ay ang square root ng L*C, saan L = 2*EL/I parisukat at

C = 2*Ec/U parisukat , kung saan E 1 c at e 1L ay ang enerhiya ng electric field at magnetic flux, ayon sa pagkakabanggit . Ang formula ay nagpapakita ng isang pare-parehong relasyon sa pagitan ng L( kay Henry , ) At C ( sa farads , na kung saan ay na-convert sa sentimetro ).

( yunit ng inductance sa sistema GHS; 1 cm = 1 10 -9 gn( Henry ), cm , cm ... kapasidad, sentimetro - yunit ng kapasidad sa sistema GHS = 1 10 -12 f( farads ), cm . )

Kung ang mga sukat ng mga dami na ito ay nasa sentimetro , kung gayon ang denominator ng formula na ito ay ang circumference ng bilog . Kaya naman , ang electric field sa paligid ng electron ay isang serye ng mga coaxial circle . Sa pagtaas ng radius ng bilog, ang bilis ng ultra micro particle ay dapat tumaas, mula noong panahon , iyon ay, ang dalas ng oscillation ng elektron -f pare-pareho . Ang kinahinatnan nito ang pagkonsumo ng kinetic energy para sa mas malayong mga particle ay tumataas at ang kanilang kakayahang mag-udyok ng electric current sa conductor ay bumababa.

Ngunit tingnan natin ang Figure 3. , kung saan ito ipinapakita , na ang mga vectors E 1 Sa at E 1L hiwalay sa espasyo at kapwa orthogonal . Ang pangyayaring ito ay dapat isaalang-alang kapag nag-iinduce ng electric current sa isang konduktor . Kung ilalapat natin ang batas ng konserbasyon ng enerhiya sa mga dami E 1L at E 1 Sa , tapos E 1L ay ang kinetic energy ng gumagalaw na electron stream -ako, A E 1 c ay ang potensyal na enerhiya ng electric field bilang isang function ng lakas nito U. Enerhiya E1 L At E1c reaktibo . Sa kaso ng isang particle ng microcosm, ang kanilang mga vector ay orthogonal sa coordinate axis ng OS , ngunit nasa iba't ibang mga eroplano ng orthogonal coordinates . (C motri rice . 2 ). Ang parehong mga vector ay pinaghiwalay sa espasyo . Samakatuwid, ang kanilang mutual annihilation ay hindi nangyayari at ang dalas ng microparticle ay hindi nabubulok sa oras. .

Sa mga de-koryenteng circuit, ang reactance ay karaniwang tinutukoy na X , at ang kabuuang paglaban sa mga circuit ng AC Z, aktibong paglaban - R at ang kabuuan ng lahat ng resistensya ay tinatawag na impedance . Z = R+jX

Ang impedance modulus ay ang ratio ng boltahe at kasalukuyang amplitudes, habang ang phase ay ang pagkakaiba sa pagitan ng boltahe at kasalukuyang mga phase.

Kung X >0 sabihin ang reactance ay inductive

Kung X =0 sabihin na ang impedance ay purong resistive (aktibo)

EU kung X <0 говорят, что реактивное сопротивлние является ёмкостным .

Sa isang tunay na oscillatory circuit , ginamit , Halimbawa , sa radio engineering , maaari nating tumbasan ang reactive inductive energy gamit ang capacitive reactive energy nito, dahil sa reactive capacitance ang kasalukuyang vector ay nangunguna sa boltahe, at sa inductive resistance ang kasalukuyang vector ay nahuhuli sa boltahe ng 90 degrees at sila ay nasa parehong eroplano ngunit hindi sabay-sabay.. Dahil ang isa sa mga tampok ng inductance ay ang kakayahang panatilihing hindi nagbabago ang kasalukuyang dumadaloy dito, kung gayon kapag ang daloy ng load ay dumadaloy, pagbabago ng bahagi sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe (ang kasalukuyang "lags" sa likod ng boltahe sa pamamagitan ng isang anggulo ng phase). Iba't ibang mga palatandaan ng kasalukuyang at boltahe para sa panahon ng phase shift, bilang isang resulta, ay humantong sa isang pagbawas sa enerhiya ng electromagnetic field ng inductances, na kung saan ay replenished mula sa network. Para sa karamihan ng mga pang-industriyang consumer, nangangahulugan ito ng sumusunod: kasama ang mga network sa pagitan ng pinagmumulan ng kuryente at ng consumer, bilang karagdagan sa aktibong enerhiya na gumagawa ng kapaki-pakinabang na trabaho, dumadaloy din ang reaktibong enerhiya na hindi gumagawa ng kapaki-pakinabang na trabaho.

Mula sa itaas ay sinusundan iyon , ano d Para sa pagkakaroon ng isang electric current sa konduktor, kinakailangan na magbigay ng enerhiya mula sa labas sa anyo electromagnetic mga patlang.

Karagdagang paliwanag . Kapasidad R tumataas sa bilang ng mga pagliko ng electromagnet .

R = 1/(2 π*C*f), saan f- dalas , At C- kapasidad .

Inductance L=N 2 * μ *A/l,

saan L- inductance ,N- bilang ng mga pagliko ng wire conductor, µ - core permeability coefficient , A- pangunahing dami ,l- average na haba ng core .

f = 1/(2 π*√(L*C))

Kaya naman , R = 1/(4π 2 * C * N * √( μ * A / l)).

Upang maunawaan ang mga katangian ng isang photon, magsasagawa kami ng isang simpleng eksperimento. Ihulog natin ang dalawang bola na may parehong timbang, mula sa parehong taas, sa isang bakal na plato. Isang plasticine ball at ang isa pang bola- bakal. Madaling makita na ang halaga ng rebound mula sa plato ay iba para sa kanila at mas malaki para sa bolang bakal. Ang halaga ng rebound ay tinutukoy ng nababanat na pagpapapangit ng mga materyales ng mga bola. Ngayon magpadala tayo ng sinag ng liwanag sa kalana , ibig sabihin, ang flux ng mga photon. Ito ay kilala mula sa optika na ang anggulo ng saklaw ng isang sinag ay mahigpit na katumbas ng anggulo ng pagmuni-muni. Kapag nagbanggaan ang dalawang katawan, nagpapalitan sila ng enerhiya ayon sa kanilang masa. Sa kaso ng isang photon beam, binabago lamang ng huli ang motion vector. Hindi sumusunod mula sa katotohanang ito ang konklusyon tungkol sa hindi pangkaraniwang mataas na halaga ng nababanat na pagpapapangit ng photon, ibig sabihin, tungkol sa superelasticity. Pagkatapos ng lahat, pamilyar tayo sa hindi pangkaraniwang bagay ng sobrang plasticity ng ilang mga haluang metal.

11. Ano ang papel ng elastic deformation sa microcosm? Alam namin na ang isang naka-compress na spring ay may potensyal na enerhiya, ang halaga ng kung saan ay mas malaki, mas mataas ang nababanat na pagpapapangit ng tagsibol. Alam namin na sa panahon ng isang oscillatory na proseso, ang potensyal na enerhiya ay na-convert sa kinetic energy at vice versa. Alam din na ang lahat ng mga particle ng microworld ay nagsasagawa ng oscillatory motion, ibig sabihin, mayroon silang sariling dalas ng oscillation, na lumilikha ng electromagnetic field sa paligid ng particle. Kaya, ang bawat particle ng microcosm ay isang micro oscillatory circuit tulad ng isang radio engineering oscillatory circuit. Samakatuwid, ang electromagnetic field ay dapat lumikha ng isang metalikang kuwintas sa butil:M=r i *F i , ako - kung saan ang isang tiyak na punto ng aplikasyon ng sandaling ito. Tandaan na ang dalas ng microparticle ay hindi nagbabago sa oras. Samakatuwid, ang magnitude ng torque at ang magnitude ng electric current na nagdudulot nito ay hindi nagbabago sa paglipas ng panahon. At ito ay posible lamang sa kaso ng superconductivity!

Ang metalikang kuwintas na ito ay paikutin ang particle sa paligid ng X at Y axes nang sunud-sunod, na lumilikha ng isang nababanat na torsional deformation. Ang mga superelastic deformation na ito ay nagbabalik ng particle sa orihinal nitong estado. Kaya, ang isang oscillatory motion ng isang particle ay nilikha sa paglipat ng potensyal na enerhiya na naka-embed sa elastic deformation ng torsion sa kinetic energy ng paggalaw ng particle sa espasyo kasama ang axis.Z .

Ang mekanismo ng naturang paglipat ay maaaring isipin bilang pag-twist ng isang tubo ng i-paste. Sa katunayan, ang pagbabago sa dami ay humahantong sa pagpilit ng i-paste mula sa butas ng tubo, na matatagpuan patayo sa eroplano ng pag-twist ng tubo. Ang panloob na momentum na ito ay nagiging sanhi ng paggalaw ng particle sa axisZ. Mayroong mataas na kahusayan na nanoengine. Ang isang bagay na katulad ay maaaring maobserbahan sa tinatawag na gulong ng damit na panloob. Kung ang axis ng naturang gulong ay hindi naayos, pagkatapos ay sa halip na isang umiikot na gulong, makukuha natin ang paggalaw ng translational rolling nito. Upang maipatupad ang makina na ito, kinakailangan upang lumikha ng isang materyal na may hindi pangkaraniwang mataas na halaga ng elastic torsion deformation . Pagkatapos ay magbubukas ang landas upang maglakbay sa bilis ng liwanag.

12. Ang ganitong napakataas na katangian ng microparticle ay nangyayari sa mga materyales sa temperaturang malapit sa zero Kelvin. Hindi mahalaga ang pana-panahong pag-urong sa ilang uri ng black hole, na cryoplasm sa temperatura ng Kelvin. Hindi ba ang bagay na ito, salamat sa mga sobrang pag-aari, isang nagtitipon ng potensyal na enerhiya, na, kapag umabot ito sa isang kritikal na antas, ay binago sa kinetic energy sa pamamagitan ng pagsabog?

Mga pangunahing pagtuklas sa larangan ng pisika noong huling bahagi ng ika-19 - unang bahagi ng ika-20 siglo. natuklasan na ang pisikal na realidad ay isa at may parehong wave at corpuscular properties. Sa pagsisiyasat ng thermal radiation, dumating si M. Planck sa konklusyon na sa mga proseso ng radiation, ang enerhiya ay hindi ibinibigay sa anumang dami at patuloy, ngunit sa ilang mga bahagi lamang - quanta.

Ang quantum ay ang pinakamaliit na pare-parehong bahagi ng radiation.

Pinalawak ni Einstein ang hypothesis ni Planck ng thermal radiation sa radiation sa pangkalahatan at pinatunayan ang isang bagong doktrina ng liwanag - ang photon theory. Ang istraktura ng liwanag ay corpuscular. Ang liwanag na enerhiya ay puro sa ilang mga lugar, at samakatuwid ang liwanag ay may hindi tuluy-tuloy na istraktura - isang stream ng light quanta, i.e. mga photon. Ang photon ay isang espesyal na particle (corpuscle). Ang photon ay isang dami ng enerhiya ng nakikita at hindi nakikitang liwanag, X-ray at gamma radiation, na sabay na may mga katangian ng isang particle at wave, walang rest mass, may bilis ng liwanag, sa ilalim ng ilang mga kundisyon ay bumubuo ng isang pares ng positron + elektron. Ipinaliwanag ng teoryang ito ni Einstein ang kababalaghan ng photoelectric effect - pag-knock out ng mga electron mula sa bagay sa ilalim ng impluwensya ng electromagnetic waves. Ang pagkakaroon ng photoelectric effect ay tinutukoy ng dalas ng alon, at hindi sa intensity nito. Para sa paglikha ng teorya ng photon, natanggap ni A. Einstein ang Nobel Prize noong 1922. Ang teoryang ito ay eksperimento na nakumpirma makalipas ang 10 taon ng American physicist na si R.E. Millikan.

Kabalintunaan: ang liwanag ay kumikilos pareho tulad ng isang alon at tulad ng isang stream ng mga particle. Ang mga katangian ng alon ay ipinakita sa pamamagitan ng diffraction at interference, corpuscular - sa pamamagitan ng photoelectric effect.

Ang bagong teorya ng liwanag ay humantong kay N. Bohr na bumuo ng teorya ng atom. Ito ay batay sa 2 postulates:

1. Ang bawat atom ay may ilang nakatigil na mga orbit ng mga electron, ang paggalaw na nagbibigay-daan sa electron na umiral nang walang radiation.

2. Kapag ang isang electron ay pumasa mula sa isang nakatigil na estado patungo sa isa pa, ang atom ay naglalabas o sumisipsip ng isang bahagi ng enerhiya.

Ang modelong ito ng atom ay ipinaliwanag nang mabuti ang hydrogen atom, ngunit hindi nito ipinaliwanag ang maraming-electron na mga atomo, dahil ang mga resulta ng teoretikal ay hindi sumang-ayon sa data ng pang-eksperimento. Ang mga pagkakaibang ito ay kasunod na ipinaliwanag ng mga katangian ng alon ng mga electron. Nangangahulugan ito na ang elektron, bilang isang particle, ay hindi isang solidong bola o isang punto, mayroon itong panloob na istraktura na nagbabago depende sa estado nito. Ang modelo ng isang atom, na naglalarawan sa istraktura nito sa anyo ng mga orbit kung saan gumagalaw ang mga electron ng punto, ay talagang nilikha para sa kalinawan, hindi ito maaaring kunin nang literal. (Ito ay isang pagkakatulad ng mga relasyon, hindi mga bagay.) Sa katotohanan, walang ganoong mga orbit, ang mga electron ay ipinamamahagi sa atom nang hindi pantay, ngunit sa paraan na ang average na density ng singil ay mas malaki sa ilang mga punto at mas mababa sa iba. Ang orbit ng isang electron ay pormal na tinatawag na isang kurba na nag-uugnay sa mga punto ng pinakamataas na density. Imposibleng mailarawan ang mga prosesong nagaganap sa atom sa anyo ng mga mekanikal na modelo. Hindi maipaliwanag ng klasikal na pisika kahit ang pinakasimpleng mga eksperimento upang matukoy ang istraktura ng atom.

Noong 1924, ang Pranses na pisiko na si Louis de Broglie, sa kanyang akdang "Light and Matter", ay nagpahayag ng ideya ng mga katangian ng alon ng lahat ng bagay. Ang Austrian physicist na si E. Schrödinger at ang English physicist na si P. Dirac ay nagbigay ng mathematical description nito. Ang ideyang ito ay naging posible na bumuo ng isang teorya na sumasaklaw sa mga katangian ng corpuscular at wave ng bagay sa kanilang pagkakaisa. Kasabay nito, ang light quanta ay naging isang espesyal na istraktura ng microworld.

Kaya, ang wave-particle duality ay humantong sa paglikha ng quantum mechanics. Ito ay nakabatay sa dalawang prinsipyo: ang prinsipyo ng uncertainty relation, na binuo ni W. Heisenberg noong 1927; complementarity prinsipyo ng N. Bohr. Ang prinsipyo ng Heisenberg ay nagsasabi: sa quantum mechanics walang ganoong mga estado kung saan ang lokasyon at momentum ay magkakaroon ng ganap na tiyak na halaga, imposibleng sabay na malaman ang parehong mga parameter - coordinate at velocity, iyon ay, imposibleng matukoy ang parehong posisyon. at momentum ng isang microparticle na may pantay na katumpakan.

N. Bohr formulated the principle of complementarity as follows: "The concept of particles and waves complement each other and at the same time contradict each other, they are complementary pictures of what is happening." Ang mga kontradiksyon ng mga katangian ng corpuscular-wave ng mga micro-object ay resulta ng hindi makontrol na pakikipag-ugnayan ng microparticle sa mga device: sa ilang mga device, ang mga quantum object ay kumikilos tulad ng mga alon, sa iba - tulad ng mga particle. Dahil sa kawalan ng katiyakan, ang corpuscular at wave na mga modelo para sa paglalarawan ng isang quantum object ay hindi nagkakasalungatan, dahil hindi kailanman lilitaw sa parehong oras. Kaya, depende sa eksperimento, ipinapakita ng object ang alinman sa corpuscular o wave nature nito, ngunit hindi pareho nang sabay-sabay. Sa pagpupuno sa isa't isa, ang parehong mga modelo ng microworld ay nagbibigay-daan sa isa na makuha ang pangkalahatang larawan nito.