трусики женские украина

На головну

 Фізична концепція природознавства - Філософія

Міністерство освіти і науки Російської Федерації

Набережночелнінскій інститут економіки управління та права

Кафедра філософії

РЕФЕРАТ

З дисципліни: Концепція сучасного природознавства

На тему: Фізична концепція природознавства

Виконав: Кудряшова І.А., Горохова Є.В.

студентки економічного факультету 5210

Перевірила: Замахова Е.Д.

Набережні Челни

2006

ЗМІСТ

ВСТУП .. 3

1. Прості і складні структури, їх взаємодії. 5

2. Взаємодія структур в мікро і макросвіту. 16

3. Принцип тотожності для класичної квантової механіки 20

ВИСНОВОК .. 23

Список використаних джерел ... 25

ВСТУП

Розвиток знання про мікро - і макро - світах постійно веде до відкриття нових структурних елементів і зв'язків між ними, викликає необхідність створення нових наукових понять для їх вираження. При цьому в процесі нашого пізнання ми розкриваємо специфічні риси різних областей матеріального світу і конкретні форми його матеріальної єдності. Сьогодні в науці існують щонайменше два основних розуміння сутності невичерпності матерії: невичерпність, нескінченність матерії розглядається як безмежність її "подільності". Крім того, об'єкти матерії, вступаючи в різноманітні взаємодії, виявляють все нові і нові свої властивості. Оскільки число взаємодіючих об'єктів - величина, яка прагне до нескінченності, то і властивості всіх разом і кожного окремо об'єктів навколишнього світу невичерпні.

З плином часу змінювалася і роль фундаментальних взаємодій. У світі планет, зірок і галактик основну роль грає гравітаційна взаємодія: ними обумовлено рух і в значній мірі еволюція небесних тіл і їх систем. Крім гравітаційного, існують ще три інших види взаємодій: слабке, з яким пов'язаний, наприклад, радіоактивний розпад; сильне, з яким пов'язаний, наприклад, синтез ядер атомів; і електромагнітне, з яким пов'язано, наприклад, взаємодія квантів електромагнітного випромінювання з електронами та іншими зарядженими частинками. Універсальне взаємодія всіх різноманітних видів і станів матерії, їх взаємна обумовленість і взаімопревращаемость - основа множинності зв'язків між ними. Гравітаційні, електромагнітні, слабкі, сильні й інші, ще невідомі види взаємодій, зв'язки між окремим і загальним, випадковим і необхідним і т.д. - Основа різноманіття і невичерпності різних рівнів і структур фрагментів матеріального світу.

Метою даної роботи є вивчення різних видів фундаментальних (фізичних) взаємодій. Дослідження такої можливості представляє величезний інтерес для науки, тому що властивості Всесвіту нерозривно пов'язані з властивостями мікросвіту.

1. Прості і складні структури, їх взаємодії

У навколишньому просторі матерія існує у формі речовини і поля. Речовина в природі знаходиться у вигляді різних структур, які визначають будову і властивості оточуючого нас матеріального світу. Слово "будова" в даному випадку відображає сходи об'єктів, якісно відрізняються або характеризуються ступенем складності.

Рис.1. Структурна будова світу.

Навколишній світ сучасна наука поділяє на три області: мікросвіт, макросвіт і мегасвіт (рис.1). Це стало можливим в результаті багатовікового вивчення природи людиною. Мікросвіт - це область природи, доступна людині за посередництвом приладів (мікроскопи, рентгеноаналіз, микроанализ та ін.). Закономірності тут для нас незрозумілі, і ми екстраполюємо сюди наші поняття. Макросвіт - це область природи, доступна нам, тобто область наших закономірностей. Мегамир нам важко доступний; це область великих об'єктів, великих розмірів і відстаней між ними. Ці закономірності ми вивчаємо опосередковано. У цих областях є наступна ієрархія об'єктів: мікросвіт - це вакуум, елементарні частинки, ядра, атоми, молекули, клітини - прості структури; макросвіт - це макротела (тверді тіла, рідини, гази, плазма), індивід, вид, популяція, співтовариство, біосфера - складні структури; мегамир - це планети, зірки, галактики, Метагалактика, Всесвіт. [2, с.112]

Характеристика мікросвіту. Вакуум. За уявленнями сучасної науки, вакуум - це аж ніяк не порожнеча або "відсутність всякого присутності". Вакуум являє собою фізичний об'єкт, в якому безперервно відбувається народження і знищення віртуальних частинок (матеріалізовані порції енергії). Вакуум є динамічною системою, що володіє якоюсь енергією, яка весь час перерозподіляється між віртуальними (уявними) частками. Однак скористатися енергією вакууму ми не можемо, так як це є щонайнижче енергетичний стан полів. При наявності зовнішнього джерела енергії можна реалізувати порушені стану полів - тоді будуть спостерігатися звичайні (не віртуально) частинки. Вакуум здатний породжувати не тільки частинки, але і світи. Мимовільні флуктуації вакууму народжують всесвіти з різним набором фундаментальних постійних. В одній з таких областей мабуть випадково вийшов набір, придатний для появи розумних істот. У ній ми і живемо. Про інші всесвітів ми поки нічого не знаємо і можемо лише здогадуватися про їх існування.

Елементарні частинки. За сучасними уявленнями всі елементарні частинки є найменшими "цеглинками", з яких створений навколишній світ. Однак це не означає, що їх властивості прості. Для опису поведінки елементарних частинок використовують найбільш складні фізичні теорії, що представляють синтез теорії відносності та квантової теорії.

Всі відомі елементарні частинки поділяються на дві групи: адрони і лептони. Передбачається, що адрони мають складене будову: складаються з істинно елементарних частинок-кварків. І причому допускається існування шести типів кварків.

Стабільними, тобто живуть у вільному стані необмежено довго частинками, є протон, електрон, фотон і, мабуть, нейтрино всіх типів. Час життя протона складає 1031 років. Самими короткоживущими утвореннями є резонанси - їх час життя порядку 10-23с. У самій природі короткоживучі елементарні освіти можуть грати роль при самих екстремальних умовах існування речовини і поля, наприклад: в "початкових" стадіях еволюції Всесвіту, при утворенні таких астрофізичних об'єктів, як "чорні діри", у формуванні серцевини нейтронних зірок. [2, с.113]

Об'єднання релятивістських і квантових уявлень, здійснене в значній мірі ще в 30-і рр., Привело до одного з найбільш видатних пророкувань у фізиці - відкриття світу античастинок. Частка і відповідна їй античастка мають однакові часи життя, однакові маси, їх електричні заряди рівні, але протилежні за знаком. Найхарактернішим властивістю пари частинка-античастинка є здатність аннигилировать (самознищуватися) при зустрічі з перетворенням в частинки іншого роду. Античастинки можуть збиратися в антиречовину. Незважаючи на мікроскопічну симетрію між частинками і античастинками, у Всесвіті не виявлені області зі скільки-небудь помітним вмістом антиречовини. Частинки і їх античастинки однаково взаємодіють з полем тяжіння, що вказує на відсутність "антигравітації".

Ядра. Атомні ядра - це пов'язані системи протонів і нейтронів (рис.2). Маси ядер завжди дещо менше суми мас вільних протонів і нейтронів, що складають ядро. Це релятивістський ефект, що визначає енергію зв'язку ядра. Відомі ядра із зарядом, рівним від одного заряду протона до 109 зарядів протона і з числом протонів і нейтронів (тобто нуклонів) від 1 до приблизно 260. Особливо стійкими ядрами, тобто володіють найбільшою енергією зв'язку, є ядра з числами протонів і нейтронів 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, званих магічними. Щільність числа частинок в многонуклонних ядрах порядку 1044 нуклонів / м3, а щільність маси 1017 кг / м3. "Радіуси" ядер змінюються від 2 х 10-15 м (ядро гелію) до 7 х 10-15 м (ядро урану). Ядра мають форму витягнутого або сплюснутого еліпсоїда (або ще більш складну).

Ядро як квантова система може перебувати в різних дискретних збуджених станах. В основному стані ядра можуть бути стабільними (стійкими) і нестабільними (радіоактивними). Час, за який з будь-якого макроскопічного кількості нестабільних ядер розпадається половина, називають періодом напіврозпаду. Періоди напіврозпаду відомих нам елементів змінюються в межах приблизно від 1018 років до 10-10 с. [2, с.114]

Рис.2. Ядро атома.

Атоми. Вони складаються з щільного ядра та електронних орбіт. Ядра мають позитивний електричний заряд і оточені роєм негативно заряджених електронів. В цілому атом електронейтрален. Атом є найменша структурна одиниця хімічних елементів. На відміну від "щільною упаковки" ядерних частинок, атомні електрони утворюють вельми пухкі і ажурні оболонки. Існують жорсткі правила "заселеності" електронами орбіт навколо ядра. Електрони, що знаходяться на самих верхніх поверхах "атомного будинку", визначають реакційну здатність атомів, тобто їх здатність вступати в з'єднання з іншими атомами. Тут ми вступаємо в область хімії, і умовність кордонів розділу між фізикою і хімією в даному випадку очевидна. У більшості елементів атоми хімічно нестабільні. Атом стабільний, якщо його зовнішня оболонка заповнена певним числом електронів (2, 8 та ін.). Атоми з незаповненими зовнішніми оболонками вступають в хімічні реакції, утворюючи зв'язки з іншими атомами.

Молекули. Не всякі атоми здатні з'єднуватися один з Другом. Зв'язок можлива в тому випадку, якщо спільна орбіта цілком заповнена електронами. Така освіта називають молекулою. Молекула є найменша структурна одиниця складного хімічної сполуки. Число можливих комбінацій атомів, що визначають кількість хімічних сполук, складає мільйони. Якісно молекула - це певне речовина, що складається з одного або декількох хімічних елементів, атоми яких за рахунок обмінного хімічної взаємодії об'єднані в частинки. Оскільки електрони в молекулах усуспільнено, атоми втрачають свою індивідуальність. При витраті певної енергії стійка молекула може бути розкладена на атоми. [2, с.114]

Рис.3. Модель атома вуглецю.

Деякі атоми (наприклад, вуглецю і водню) здатні утворювати складні молекулярні ланцюги, які є основою для утворення ще більш складних структур (макромолекул), які проявляють вже біологічні властивості, тобто властивості живого (рис.3).

Клітка. За 3 млрд. Років існування на нашій планеті живе речовина розвинулося в кілька мільйонів видів, але всі вони - від бактерій до вищих тварин - складаються з клітин. Клітина - це організована частина живої матерії: вона засвоює їжу, здатна існувати і зростати, може розділитися на дві, кожна з яких містить генетичний матеріал, ідентичний вихідної клітці. Клітки служать елементарними структурами на онтогенетичної рівні організації життя. Клітина складається з ядра і цитоплазми. Від навколишнього середовища клітина відділена плазматичноїмембраною, яка регулює обмін між внутрішнім і зовнішнім середовищем і служить кордоном клітини. У кожній клітині міститься генетичний матеріал у формі ДНК, регулюючої життєдіяльність і самовідтворення. Розміри клітин вимірюються в мікрометрів (мкм) - мільйонних частках метра і нанометрах (нм) - мільярдних частках. Наприклад, соматична тваринна клітина середніх розмірів має 10-20 мкм в діаметрі, рослинна - 30 - 50 мкм; довжина хлоропласта квіткової рослини - 5-10 мкм, бактерії - 2 мкм. Клітини існують як самостійні організми (найпростіші бактерії) або входять до складу багатоклітинних організмів. Статеві клітини служать для розмноження, соматичні (від грец. Soma - тіло) клітини відрізняються за будовою і функціями (нервові, м'язові, кісткові). Клітини відрізняються своїми розмірами, формою. У клітинах є органели, які виконують свій набір функцій. [2, с.115]

Характеристика макросвіту. Макротела (речовина). За певних умов однотипні атоми і молекули можуть збиратися у величезні сукупності - макроскопічні тіла (речовина). Речовина - вид матерії; це те, з чого складається весь навколишній світ. Речовини складаються з найдрібніших частинок - атомів, молекул, іонів, елементарних частинок, що мають масу і знаходяться в постійному русі і взаємодії. Існує величезна безліч речовин, різних за складом і властивостями. Кожен день вчені-хіміки здійснюють синтез нових сполук, і до теперішнього часу зареєстровано більше 10 млн. Різних речовин, серед яких велику частку складають речовини, отримані штучно. Речовини поділяються на прості, складні, чисті, неорганічні і органічні. Властивості речовин можна пояснити передбачити на основі їх складу і будови.

Речовина просте - складається з частинок (атомів або молекул), утворених атомами одного хімічного елемента. Наприклад, О2 - кисень, О3 - озон, S - сірка, Ne - неон - прості речовини;

Речовина складне - складається з частинок, утворених атомами різних хімічних елементів. Наприклад, H2SO4 - -серная кислота; FeS - сульфід заліза; СН4 - метан - складні речовини. [2, с.116]

Речовина чисте - речовина, що складається з однакових часток (молекул, атомів, іонів), що володіє певними специфічними властивостями. Для очищення речовин від домішок використовують різні методи: перекристаллизацию, дистиляцію, фільтрування.

Речовини неорганічні - це хімічні сполуки, утворені всіма хімічними елементами (крім сполук вуглецю, що відносяться до органічних речовин). Неорганічні речовини утворюються на Землі і в космосі під впливом природних фізико-хімічних факторів. Відомо близько 300 тис. Неорганічних сполук. Вони утворюють практично всю літосферу, гідросферу і атмосферу Землі. До їх складу можуть входити атоми всіх хімічних елементів, відомих у даний час, в різних поєднаннях і кількісних співвідношеннях. Крім того, величезна кількість неорганічних речовин отримують в наукових лабораторіях і на хімічних підприємствах штучно. Всі неорганічні речовини діляться на групи з подібними властивостями (класи неорганічних сполук).

Речовини органічні - це сполуки вуглецю з деякими іншими елементами: воднем, киснем, азотом, сіркою. З сполук вуглецю до органічних не належать оксиди вуглецю, вугільна кислота і її солі, що є неорганічними сполуками. Назва "органічні" ці сполуки отримали в зв'язку з тим, що перші представники цієї групи речовин були виділені з тканин організмів. Довгий час вважалося, що подібні з'єднання не можна синтезувати в пробірці, поза живого організму. Однак у першій половині XIX ст. вченим вдалося отримати штучно речовини, які раніше витягували тільки з тканин тварин і рослин або продуктів їх життєдіяльності: сечовину, жир і цукристих речовин. Це послужило доказом можливості штучного отримання органічних речовин і початком нових наук - органічної хімії і біохімії. Органічні речовини мають ряд властивостей, що відрізняють їх від неорганічних речовин: вони нестійкі до дії високих температур; Реакції з їх участю протікають повільно і вимагають особливих умов. До органічних сполук відносяться нуклеїнові кислоти, білки, вуглеводи, ліпіди, гормони, вітаміни і багато інших речовин, що грають основну роль в Побудові і життєдіяльності рослинних і тваринних організмів. Їжа, паливо, багато ліків, одяг - все це складається з органічних речовин. В даний час відомо більше 10 млн. Органічних сполук, що мають природне походження, а крім того, буквально щодня в світі виробляється штучний синтез органічних речовин, для багатьох з яких поки не знайдена область практичного застосування. [2, с.116]

Структурні рівні матерії наведені в таблиці 1.

Таблиця 1.

Структурні рівні матерії.

 Неорганічна природа Жива природа Суспільство

 Субмікроелементарний

 Мікроелементарну

 Ядерний

 Атомний

 Молекулярний

 Макрорівень

 Мегауровень (планети,

 зведная-планетні системи,

 галактики)

 Метауровень

 Біологічний

 Клітинний

 Мікроорганічних

 Органи і тканини

 Організм в цілому

 Популяція

 Біогеоценоз

 Біосфера

 Індивід

 Сім'я

 Колективи

 Великі соціальні

 групи (класи, нації)

 Держава

 (Громадянське суспільство)

 Системи держави

 Людство в цілому

 Ноосфера

Індивід. Життя завжди представлена ??у вигляді дискретних індивідуумів. Це однаковою мірою притаманне мікроорганізмам, рослинам, грибам і тваринам, хоча в зазначених царствах індивіди мають різне морфологічне зміст. Так, одноклітинні складаються з ядра, цитоплазми, безлічі органел і мембран, макромолекул і т.д. Складність індивідуума у ??багатоклітинних у багато разів вище, оскільки він утворений з мільйонів і мільярдів клітин. Але одноклітинних і багатоклітинних особини мають системної організацією і регуляцією і виступають як єдине ціле. Індивід (індивідуум, особина) - елементарна неподільна одиниця життя на Землі. Розділити індивід на частини без втрати "індивідуальності" неможливо. Звичайно, у ряді випадків питання про визначення кордонів індивіда, особи не настільки простий і самоочевидний. З еволюційної точки зору індивідуумом слід вважати все морфофизиологические одиниці, що походять від однієї зиготи, гамети, спори, нирки та індивідуально підлягають дії елементарних факторів. На онтогенетичної рівні одиницею життя служить індивід з моменту її виникнення до смерті. Через оцінку індивідуума в процесі природного відбору відбувається перевірка життєздатності даного генотипу. Індивіди в природі не абсолютно ізольовані один від одного, а об'єднані більш високим рангом біологічної організації на популяційно-видовому рівні. [2, с.117].

Вигляд. Сутність біологічної концепції виду полягає у визнанні того, що види реальні, складаються з популяцій, а всі особини виду мають загальну генетичну програму, яка виникла в ході попередньої еволюції. Види визначаються не стільки відмінностями, скільки відокремленістю. З біологічної концепції виду випливають критерії, що дозволяють відрізняти один вид від іншого: 1. Морфологічний критерій виду є характеристика особливостей будови, сукупність його ознак. Дуже важливо для виду виявлення розриву в безперервному зміну прізнака.2. Генетичний критерій стверджує, що кожен вид має властивий йому набір хромосом, що характеризується певним числом хромосом, їх структурою та диференціальної окраской.3. Еколого-географічний критерій виду включає як ареал проживання, так і безпосередню середовище проживання виду - його екологічну нішу.4. До найважливішою характеристикою виду, розмножується статевим шляхом, відноситься репродуктивна ізоляція. Вона є результатом еволюції всієї генетичної системи даного виду і охороняє його від проникнення генетичної інформації ззовні. Отже, кожен критерій окремо недостатній для визначення виду, тільки в сукупності вони дозволяють точно з'ясувати видову приналежність живого організму. Найбільш істотною характеристикою виду є те, що він являє собою генетично єдину систему. [2, с.117]

Таким чином, вид - сукупність географічно й екологічно близьких популяцій, здатних у природних умовах схрещуватися між собою, мають єдиний генетичний фонд, що володіють загальними морфофізіологічні ознаками, біологічно ізольованих від популяцій інших видів.

Популяція. Сукупність особин одного виду, які тривалий населяють певний простір, що розмножуються шляхом вільного схрещування і в тій чи іншій мірі ізольованих один від одного, називають популяцією. У генетичному сенсі популяція - це просторово-часова група перехресних між собою особин одного виду. Популяція є елементарною біологічної структурою, здатною до еволюційних змін. Популяції виявляються елементарними одиницями, а види - якісними етапами процесу еволюції. Сукупність генотипів усіх особин популяції утворює генофонд. Популяції і види, незважаючи на те що складаються з безлічі особин, цілісні. Цілісність популяцій і видів пов'язана з взаємодією особин в популяціях і підтримується обміном генетичного матеріалу в процесі статевого розмноження. Популяції і види завжди існують в певному середовищі, що включає як біотичні, так і абіотичні компоненти. Конкретна середу протікання процесу еволюції, що йде в окремих популяціях, - спільнота, біоценоз. [2, с.118]

Співтовариство. Популяції різних видів завжди утворюють в біосфері Землі складні спільноти - біоценози. Біоценоз - сукупність рослин, тварин, грибів і прокаріот, що населяють ділянку суші або водоймища і знаходяться в певних відносинах між собою. Разом з конкретними ділянками земної поверхні, займаними биоценозами, і атмосферою співтовариство становить екосистему. Екосистема - взаємообумовлених комплекс живих і відсталих компонентів, пов'язаних між собою обміном речовин і енергій. Біогеоценоз - це така екосистема, усередині якої не проходять биогенетические, мікрокліматичні, грунтові та гідрологічні кордону. Біогеноценоз - одна з найбільш складних природних систем. Зовні помітні кордону біогеоценозів найчастіше збігаються з межами рослинних угруповань. Всі групи екосистеми - продукт спільного історичного розвитку видів, що розрізняються за систематичним положенням. Первинною основою для складання біогеоценозів служать рослини і прокаріоти - продуценти органічної речовини (автотрофи). У ході еволюції до заселення рослинами і мікроорганізмами певного простору біосфери не могло бути й мови про заселення його тваринами. Рослини і прокаріоти представляють життєве середовище для тварин-гетеротрофів. Біогеоценози - середовище для еволюції входять до них популяцій. Популяції різних видів у біогеоценозах впливають один на одного за принципом прямого і зворотного зв'язку. В цілому життя біогеоценозу регулюється в основному силами, що діють всередині самої системи, тобто можна говорити про саморегуляції біогеоценозу. Автономність і саморегуляція біогеоценозу визначають його ключове положення в біосфері нашої планети як елементарної одиниці на биогеоценотическом рівні.

Біосфера. Взаємозв'язок різних спільнот, обмін між ними речовиною та енергією дозволяють розглядати всі живі організми Землі і середовище їх проживання як одну дуже протяжну і різноманітну екосистему - біосферу. Біосфера - ті частини земних оболонок (літо-, гідро - і атмосфери), які протягом геологічної історії піддавалися впливу живих організмів і несуть сліди їх життєдіяльності. Біогеоценози, що утворюють в сукупності біосферу нашої планети, взаємопов'язані кругообігом речовин і енергії. У цьому круговороті життя на Землі виступає як провідний компонент біосфери. Біогеоценоз є незамкнуту систему, яка має енергетичні "входи" і "виходи", що зв'язують сусідні біогеоценози. Обмін речовин між сусідніми биогеоценозами може здійснюватися в газоподібному, рідкої і твердої фазах, а також у формі живої речовини (міграції Тварин). Крім живої речовини в складі біосфери є відстале (неживе) речовина, а також складні за своєю природою біокосні тіла. До їх складу входять як живі організми, так і видозмінене неживе речовина. До біокосні тіл відносяться грунти, мули, природні води. [2, с.119] 2. Взаємодія структур в мікро і макросвіту

Багато основоположні концепції сучасного природознавства прямо або опосередковано пов'язані з описом фундаментальних взаємодій. Взаємодія і рух - найважливіші атрибути матерії, без яких неможливо її існування. Взаємодія обумовлює об'єднання різних матеріальних об'єктів в системи, тобто системну організацію матерії. Багато властивостей матеріальних об'єктів похідні від їх взаємодії, є результатом їх структурних зв'язків між собою і взаємодій із зовнішнім середовищем.

У природі існують якісно різні системи зв'язаних об'єктів. Ядра - пов'язані системи протонів і нейтронів; атоми - пов'язані ядра і електрони; макротела - сукупність атомів і молекул; Сонячна система - зв'язка "планет і масивної зірки; галактика -" зв'язка "зірок. Наявність пов'язаних систем об'єктів говорить про те, що має існувати щось таке, що скріплює частини системи в ціле. Щоб" зруйнувати "систему частково або повністю, потрібно затратити енергію . Взаємний вплив частин системи або структурних одиниць відбувається за допомогою полів (гравітаційного, електричного, магнітного та інших) і характеризується енергією взаємодії. В даний час прийнято вважати, що будь-які взаємодії яких завгодно об'єктів можуть бути зведені до обмеженого класу чотирьох основних фундаментальних взаємодій: сильному, електромагнітному, слабкому і гравітаційному (в тому числі і між елементарними частинками). Інтенсивність взаємодії прийнято характеризувати за допомогою так званої константи взаємодії, яка являє собою безрозмірний параметр, що визначає ймовірність процесів, обумовлених даним видом взаємодії. [2, с.134]

Ставлення значень констант дає відносну інтенсивність відповідних взаємодій (табл.2). Коротко охарактеризуємо кожен з цих чотирьох видів взаємодій: гравітаційне, електромагнітне, сильне, слабке. [2, с.134]

Гравітаційні взаємодії (тяжіння). Тяжіння тіл до Землі, існування Сонячної системи, зоряних систем (галактик) обумовлено взаємодією сил тяжіння, або інакше - гравітаційними взаємодіями. Ці взаємодії універсальні, тобто застосовні до будь мікро - і макрооб'єктів. Однак вони істотні лише для тел величезних астрономічних мас і для формування структури й еволюції Всесвіту як цілого. Гравітаційні взаємодії дуже швидко слабшають для об'єктів з малими масами і практично не грають ролі для ядерних і атомних систем. Прояви гравітації кількісно були вивчені одними з перших. Це не випадково, бо джерелом гравітації є маси тіл, а дальність гравітаційної взаємодії не обмежена. Константа взаємодії має значення порядку 10-39. Радіус дії не обмежений (г = ?). Гравітаційна взаємодія є універсальним, йому піддаються всі без винятку елементарні частинки. Однак у процесах мікросвіту гравітаційна взаємодія відчутною ролі не грає. Характеристики видів взаємодій наведені в табл.2.

Електромагнітна взаємодія пов'язане з електричними і магнітними полями. Електричне поле виникає при наявності електричних зарядів, а Магнітне поле - при їх русі. У природі існують як позитивні, так і негативні заряди, що і визначає характер електромагнітної взаємодії. Наприклад, при русі зарядів залежно від їх знаку та напрямки руху між ними виникає або тяжіння, або відштовхування. Різні агрегатні стани речовини, явище тертя, пружні та інші властивості речовини визначаються переважно силами міжмолекулярної взаємодії, яке за своєю природою є електромагнітним. Електромагнітна взаємодія описується фундаментальними законами електростатики та електродинаміки: законом Кулона, законом Ампера та ін. Його найбільш загальний опис дає електромагнітна теорія Максвелла, заснована на фундаментальних рівняннях, що зв'язують електричне і магнітне поля. Константа взаємодії дорівнює 10-3. Радіус дії не обмежений (г = ?).

Сильні (ядерні) взаємодії. Наявність в ядрах однаково заряджених протонів і нейтральних частинок говорить про те, що повинні існувати взаємодії, які набагато інтенсивніше електромагнітних, бо інакше ядро ??не могло утворитися. Ці взаємодії (їх називають сильними), проявляються лише в межах ядра. Цей вид взаємодії забезпечує зв'язок нуклонів в ядрі. Константа сильної взаємодії має величину порядку 1. Найбільша відстань, на якому виявляється сильна взаємодія (радіус дії г), становить приблизно 10-13 см.

Слабка взаємодія. Ця взаємодія відповідально за всі види ?-розпаду ядер (включаючи е-захват), за багато розпади елементарних часток, а також за всі процеси взаємодії нейтрино з речовиною. Константа взаємодії дорівнює по порядку величини 10-15. Слабка взаємодія, як і сильне, є короткодействующим. Як зазначалося, з великого списку елементарних частинок тільки електрон, протон, фотон і нейтрино всіх типів є стабільними. Під впливом "внутрішніх причин" нестабільні вільні частки за ті чи інші характерні часи перетворюються на інші частинки. Повільні розпади з характерним часом 10-10-10-6с відбуваються за рахунок так званої слабкої взаємодії, тоді як швидкий розпад (10-16с) відбувається під впливом електромагнітних взаємодій. [2, с.135]

Зазвичай для кількісного аналізу перерахованих взаємодій використовують дві характеристики: безрозмірну константу взаємодії, визначальну величину взаємодії, і сила взаємодії (табл.2).

Таблиця 2.

Взаємодія в природі.

За даними табл.2 видно, що константа гравітаційної взаємодії найменша. Гравітаційна взаємодія в класичному уявленні в процесах мікросвіту істотної ролі не грає, проте в макропроцессах йому належить визначальна роль: Наприклад, рух планет Сонячної системи відбувається в суворій відповідності з законами гравітаційної взаємодії.

Сильна взаємодія відповідає за стійкість ядер і поширюється тільки в межах розмірів ядра. Чим сильніше взаємодіють нуклони в ядрі, тим воно стійкіше, тим більше його енергія зв'язку. Вона визначається роботою, яку необхідно здійснити, щоб розділити нуклони і видалити їх один від одного на такі відстані, при яких взаємодія стає рівним нулю. Із зростанням розміру ядра енергія зв'язку зменшується. Так, ядра елементів, що знаходяться в кінці таблиці Менделєєва, нестійкі і можуть розпадатися. Такий процес називається радіоактивним розпадом. [2, с.136].

Взаємодія між атомами і молекулами має переважно електромагнітну природу. Таким взаємодією пояснюється утворення різних агрегатних станів речовини: твердого, рідкого і газоподібного. Наприклад, між молекулами речовини в твердому стані взаємодія у вигляді тяжіння проявляється набагато сильніше, ніж між тими ж молекулами в газоподібному стані.

Якщо розглядати тільки елементарні частинки, то інтенсивність різних взаємодій по відношенню до сильних розподіляється наступним чином: сильне ~ 1, електромагнітне ~ 10-3, слабке ~ 10-15, гравітаційне ~ 10-39.

У питаннях будови і розвитку світу як цілого роль гравітації стає визначальною. Дослідження ж конкретних небесних об'єктів (зірок, пульсарів, квазарів і ін.) Неможливо без залучення всіх видів фундаментальних взаємодій.

Безсумнівно, наведена класифікація взаємодій відображає сучасний рівень розвитку науки. У майбутньому, можливо, взаємодії будуть або об'єднані, або їх залишиться менше, якщо виявляться зв'язки між константами взаємодії. Наприклад, вже вдалося описати в рамках єдиної теорії електромагнітне і слабке взаємодії. Між константами взаємодії та характеристиками Всесвіту існує якась дивовижна залежність. Наприклад, відношення радіуса Метагалактики (R = 5х1027 см) до розмірів атома дорівнює відношенню електромагнітних і гравітаційних сил, що діють між елементарними частинками. [2, с.137] 3. Принцип тотожності для класичної квантової механіки

Особливості та специфіка взаємодій між компонентами складних мікро - і макросістем, а також зовнішніх взаємодій між ними призводять до величезного їх різноманіття. Для мікро - та макросістем характерна індивідуальність: кожна система описується притаманною тільки їй сукупністю всіляких властивостей. Можна назвати істотні відмінності між ядром водню і урану, хоча обидва вони відносяться до мікросистем. Чи не менше відмінностей між Землею і Марсом, хоча ці планети належать одній і тій же Сонячній системі. [5, с.47]

Однак можна говорити про тотожність елементарних частинок. Тотожні частинки мають однаковими фізичними властивостями: масою, електричним зарядом, спіном та іншими внутрішніми характеристиками (квантовими числами). Наприклад, всі електрони Всесвіту вважаються тотожними. Поняття про тотожних частках як про принципово нерозпізнаних частках - чисто квантово-механічне. Тотожні частки підкоряються принципу тотожності.

Принцип тотожності - фундаментальний принцип квантової механіки, згідно з яким стану системи частинок, що виходять один з одного перестановкою тотожних частинок місцями, не можна розрізнити ні в якому експерименті. Такі стани повинні розглядатися як один фізичний стан.

Цей принцип - одне з основних відмінностей між класичною і квантовою механікою. У класичній механіці завжди можна простежити за рухом окремих частинок по траєкторіях і таким чином відрізнити частинки одну від іншої. У квантовій механіці тотожні частинки повністю позбавлені індивідуальності. Стан частинки в квантовій механіці описується хвильової функцією, що дозволяє визначити лише ймовірність знаходження частинки в даній точці простору. Має сенс говорити лише про ймовірність знаходження в ній частинки. [5, с.48]

Емпіричним фактом, який і складає сутність принципу тотожності, є те, що в природі розрізняють лише два класи хвильових функцій для систем тотожних часток: симетричні хвильові функції, у яких при перестановці просторових і спінових координат будь-якої пари тотожних частинок хвильова функція не змінюється, і антисиметричні хвильові функції, при аналогічній перестановці змінюють знак.

Принцип тотожності і витікаючі з нього вимоги симетрії хвильових функцій для системи тотожних частинок приводять до найважливішого квантовому ефекту, який не має аналога в класичній теорії, - існуванню обмінної взаємодії. Одним з перших успіхів квантової механіки було пояснення німецьким фізиком В. Гейзенбергом (1901 - 1976) наявності двох станів атома гелію - орто - і Парагель, засноване на принципі тотожності. [5, с.48]

ВИСНОВОК

Сучасна наука оточуючий нас світ структурно розділяє на мікро-, макро - і мегасвіти. Принаймні зростання розмірів мікросвіт має наступну структуру: вакуум, елементарні частинки, ядра, атоми, молекули, клітини. Макросвіт має наступну структуру: речовина індивід, вид, популяція, співтовариство, біосфера. У мегамир входять: планети, зірки, Галактика, Метагалактика, Всесвіт.

У сучасній науці все більш чітко відбивається думка про складну микроструктуре вакууму. Застосування квантової теорії до електромагнітного поля і полях, що описує частинки у вакуумі, привело Дирака до передбачення існування античастинок і формуванню нового погляду на порожнечу.

Ядра - це зв'язані системи протонів і нейтронів, тобто елементарних частинок. Атом є найменша структурна одиниця хімічного елемента. З розвитком науки було встановлено, що атом має "планетарну" модель будови, тобто складається з ядра і обертаються навколо нього електронних орбіт. Вчення про атомістичної будову матерії, пов'язане з делимостью речовин, зародилося ще в давнину. Молекула є найменшою структурною одиницею складного хімічної сполуки - речовини.

За певних умов однотипні атоми і молекули можуть збиратися у величезні сукупності - макроскопічні тіла (речовина). Проста речовина є атомарним, складне - молекулярним.

Вид - це група перехресних між собою організмів, які не можуть схрещуватися з представниками інших таких груп. На Землі існує 500 тис. Видів рослин і 1,5 млн. Видів тварин, у тому числі хребетних - 70 тис., Птахів - 16 тис., Ссавців - 12 540 видів.

Популяцією називається група організмів, які стосуються одного або близьким видам, що займає певну область, звану місцем життя. Співтовариством, або біоценозом, називають сукупність рослин і тварин, що населяють ділянку середовища проживання. Сукупність спільноти і середовища носить назву екологічної системи, або біогеоценозу. Біосферу можна визначити як систему біогеоценозів або живих спільнот, тобто сукупність живих організмів, обмежену в просторі і в часі, що мешкає на поверхні Землі, а також взаємодії живих систем з середовищем їх проживання.

Сучасна наука будь-які взаємодії структур навколишнього світу зводить до чотирьох основних фундаментальних взаємодій: сильному, електромагнітному, слабкому і гравітаційному. Сильна взаємодія є найбільш інтенсивним і обумовлює зв'язок між протонами і нейтронами в атомних ядрах, але діє на коротких відстанях. Електромагнітна взаємодія проявляється між зарядженими тілами; воно менш інтенсивно, але радіус його дії не обмежений. Слабка взаємодія виникає між субатомними частками; ще менш інтенсивне і короткодіючі, воно викликає повільно протікають процеси з елементарними частинками, зокрема, з так званими квазічастинками. Гравітаційна взаємодія найменш інтенсивно і проявляється при взаємодії великих мас, радіус його дії не обмежений.

Список використаних джерел

1. Горєлов А.А. Концепції сучасного природознавства. - М .: Центр, 2002. - 208 с.

2. Гусейханов М.К., Раджабов О.Р. Концепції сучасного природознавства: Підручник. - М .: Видавничо-торгова корпорація "Дашков і К °", 2004. - 692 с.

3. Карпенків С.Х. Концепції сучасного природознавства. - М .: ГУП "Видавництво" Вища школа ", 2000

4. Найдиш В.М. Концепції сучасного природознавства: Навчальний посібник. - М .: Гарадарікі, 2003. - 476.

5. Рузавин Г.І. Концепції сучасного природознавства: Підручник для вузів. - М .: Культура і спорт, ЮНИТИ, 1999. - 288 с.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка