Микромир и материя

16 Янв 2014 | Автор: | Комментариев нет »

Содержание

 1. Корпускулярно-волновой дуализм, соотношение неопределенностей и вероятностный характер законов микромира 3

2. Философское понятие материи. Закон сохранения материи 6

3. Устойчивость атомных ядер. Радиоактивность 12

Список литературы 17

1. Корпускулярно-волновой дуализм, соотношение неопределенностей и вероятностный характер законов микромира

 Французский ученый Луи де Бройль (1892 - 1987), осознавая существующую в природе симметрию и развивая представления о двойственной корпускулярно-волновой природе света, выдвинул в 1923 г. гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Он утверждал, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также волновыми свойствами.

Согласно де Бройлю, с каждым микрообъектом связываются, с одной стороны, корпускулярные характеристики - энергия E и импульс p, а с другой стороны - волновые характеристики - частота и длина волны.

Так как дифракционная картина исследовалась для потока электронов, то необходимо было доказать, что волновые свойства присущи каждому электрону в отдельности. Это удалось экспериментально подтвердить в 1948 г. советскому физику В. А. Фабриканту. Он показал, что даже в случае столь слабого электронного пучка, когда каждый электрон проходит через прибор независимо от других, возникающая при длительной экспозиции дифракционная картина не отличается от дифракционных картин, получаемых при короткой экспозиции для потоков электронов в десятки миллионов раз более интенсивных [9, c. 174].

Современная трактовка корпускулярно-волнового дуализма может быть выражена словами физика В. А. Фока (1898 - 1974): «Можно сказать, что для атомного объекта существует потенциальная возможность проявлять себя, в зависимости от внешних условий, либо как волна, либо как частица, либо промежуточным образом. Именно в этой потенциальной возможности различных проявлений свойств, присущих микрообъекту, и состоит дуализм волна - частица. Всякое иное, более буквальное, понимание этого дуализма в виде какой-нибудь модели неправильно».

Корпускулярно-волновой дуализм – свойство любой микрочастицы обнаруживать признаки частицы (корпускулы) и волны. Наиболее ярко корпускулярно-волновой дуализм проявляется у элементарных частиц. Электрон, нейтрон, фотон в одних условиях ведут себя как хорошо локализованные в пространстве материальные объекты (частицы), двигающиеся с определёнными энергиями и импульсами по классическим траекториям, а в других – как волны, что проявляется в их способности к интерференции и дифракции. Так электромагнитная волна, рассеиваясь на свободных электронах, ведёт себя как поток отдельных частиц – фотонов, являющихся квантами электромагнитного поля (Комптона эффект), причём импульс фотона даётся формулой р = h/, где – длина электромагнитной волны, а h – постоянная Планка. Эта формула сама по себе – свидетельство дуализма. В ней слева – импульс отдельной частицы (фотона), а справа – длина волны фотона [9, c. 175].

Дуализм электронов, которые мы привыкли считать частицами, проявляется в том, что при отражении от поверхности монокристалла наблюдается дифракционная картина, что является проявлением волновых свойств электронов. Количественная связь между корпускулярными и волновыми характеристиками электрона та же, что и для фотона: р = h/ (р – импульс электрона, а – его длина волны де Бройля).

Корпускулярно-волновой дуализм лежит в основе квантовой физики.

Все наше мироздание является многомерным, но соткано из фотонов, которые на уровне микромира характеризуются корпускулярно-волновым единством.

1. На уровне микромира фотоны порождают семейства элементарных частиц, которые также характеризуются корпускулярно-волновым единством.

2. На уровне макромира Материя любая система характеризуется структурно-функциональным единством.

3. На уровне мегамира Материя характеризуется уже единством Вещества и Поля

Рычажные весы двойственного отношения характеризуют законы сохранения Материи на всех уровнях ее организации.

Рычажные весы отражают статику уравновешенности двойственного отношения "прерывности-непрерывности" Материи.

Те особенности, которые всегда считались присущими только явлениям микромира, также легко можно рассмотреть с позиций газовой динамики эфира. Такими особенностями являлись корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц, принцип неопределенности Гейзенберга и вероятностный характер законов микромира [6, c. 188].

Корпускулярно-волновой дуализм, лежащий в основе квантовой механики, - это положение о том, что в поведении микрообъектов проявляются корпускулярные и волновые черты. Как будет показано далее при разборе конкретных эффектов, вихревые образования обладают в своем большинстве характерными особенностями и частиц, и волн. Свойства частиц обусловлены прежде всего тем, что вихревые образования устойчивы и локализованы в пространстве, т. е. обычно отделяются от всей среды пограничным слоем. Свойства волн слабо сжатых вихрей обусловлены возможностью сложения потоков в вихрях, а также волновыми свойствами вихрей при их взаимодействиях с другими телами, в том числе и с вихрями. Для сильно сжатых вихрей некоторые волновые свойства исчезают, что находит отражение в физических явлениях. Так, для некоторых частиц возможно явление дифракции, но невозможно явление интерференции, характерное для частиц, образуемых вихрями слабосжатого эфира.

Принцип неопределенности, выдвинутый Гейзенбергом в 1927 г., утверждает невозможность одновременного точного определения координат центра инерции частицы и ее импульса. В основе этого положения лежит представление о волновой функции (y-функции) уравнения квантовой механики как о плотности вероятности нахождения частицы в данной области пространства. Однако некоторые исследователи, как об этом уже упоминалось, показали, что y-функцию можно интерпретировать как плотность среды в данной точке пространства, при этом интегрирование по всему объему дает значение массы частицы. Такое толкование y-функции вполне соответствует эфиродинамике, поскольку каждая частица представляет собой вихревое образование. В этом случае для соотношения неопределенности не остается места, и можно использовать обычные соотношения механики с учетом, конечно, того обстоятельства, что вихревое образование не имеет четких границ.

Во многих случаях правда, вихревые образования в эфире отделены от среды пограничным слоем, позволяющим более четко определить границу распространения вихрей [6, c. 189].

Принцип неопределенности Гейзенберга в этом случае приобретает не принципиальное, а чисто методологическое значение, связанное с наличием у экспериментатора конкретных измерительных средств. В будущем в связи с появлением новых средств измерения, опирающихся не на электромагнитные кванты, а на иные методы, этот принцип в значительной степени потеряет и свое методологическое значение.

2. Философское понятие материи. Закон сохранения материи

 «Материя» - одно из фундаментальнейших понятий философии. Однако в различных философских системах его содержание понимается по-разному. Для идеалистической философии, например, характерно то, что она или совсем отвергает существование материи или отрицает ее объективность. Так, выдающийся древнегреческий философ Платон рассматривает материю как проекцию мира идей. Сама по себе материя у Платона ничто. Для того, чтобы превратиться в реальность, в ней должна воплотиться какая-нибудь идея.

У последователя Платона, Аристотеля, материя тоже существует лишь как возможность, которая превращается в действительность только в результате соединения ее с какой-либо формой. Формы же в конечном итоге берут свое начало от Бога.

У Г. Гегеля материя появляется в результате деятельности абсолютной идеи, абсолютного духа. Именно абсолютный дух, идея порождают материю.

В субъективно-идеалистической философии Дж. Беркли открыто заявляется о том, что материи нет, и ее никто никогда не видел, что, если изгнать это понятие из науки, то этого никто и не заметит, ибо оно ничего не означает. Он писал, что можно употреблять понятие «материя», если уж очень хочется, но только как синоним слова «ничто». Для Беркли существовать - это быть потенциально воспринимаемым. На вопрос о том, существовала ли природа до человека, Беркли ответил бы - да, в сознании Бога. Другие представители субъективного идеализма (Э. Мах, Р. Авенариус и др.) открыто не отрицают существование материи, но сводят ее к «совокупности (комплексам) ощущений». Материя, вещь, предмет, по их мнению, - это комплекс ощущений человека. Именно ощущения человека создают, конструируют их.

В материалистической философии также существуют разные представления о материи. Правда, для всех философов-материалистов характерно признание за материей ее объективного, независимого от сознания (ощущений) существования.

Уже древние философы (китайские, индийские, греческие) в качестве материи рассматривали какое-либо наиболее распространенное чувственно-конкретное вещество, которое они считали первоосновой всего существующего в мире. Такой подход к определению материи может быть назван субстанциональным, ибо его суть составляла поиск основы (субстанции) мира. Так, например, древнегреческий философ Фалес из Милета (середина VI в. до н. э.) считал, что все произошло из воды. Даже земля, по его мнению, плавает на воде подобно куску дерева. Представитель той же Милетской школы философ Анаксимен, утверждал, что все вещи происходят из воздуха, за счет его разряжения, или сгущения (воздушные испарения, подымаясь вверх и разряжаясь, превращаются в огненные небесные светила и, наоборот, твердые вещества - земля, камни и т. д. - есть не что иное, как сгустившийся и застывший воздух). Воздух находится в непрестанном движении. Если бы он был недвижим, мы его бы никак не воспринимали, когда он движется, он дает о себе знать в виде ветра, облаков, пламени. Это значит, - учит Анаксимен, что все вещи суть модификации воздуха, и следовательно, воздух есть всеобщий субстрат вещей [1, c. 67].

Гераклит из Эфеса, первоосновой всего сущего считал огонь. Кстати, огонь у Гераклита - это и образ вечного движения. «Этот космос, - доказывал он, - один и тот же для всех, не создал никто из богов и никто из людей, но он всегда был, есть и будет вечно святым огнем, мерно возгорающимся и мерно угасающим».

Конечно, трудно было представить, что в основе разнообразия вещей и процессов находится что-то одно. Поэтому впоследствии философы стали рассматривать в качестве первоосновы мира (материи) несколько веществ сразу. Так, например, Эмпедокл (V в. до н. э.) говорил о 4-х элементах, как о «конях всех вещей»: огне, воздухе (эфире), воде и земле. Эти корни вечны, неизменны, не могут ни возникать из чего-либо другого, ни переходить друг в друга. Все прочие вещи получаются в результате соединения этих элементов в определенных пропорциях. Другой древнегреческий философ Анаксагор учил, что мир состоит из бесконечного числа «семян» - делимых до бесконечности частиц. В каждой вещи есть частица каждой другой, в белом заключено черное, в черном - белое, в тяжелом - легкое и т. д. Жизнь мира, - подчеркивал Анаксагор, - есть процесс. Оценивая эти взгляды Анаксагора, нельзя не видеть, что его философия практически подготовила атомистический материализм [1, c. 68].

Атомистический материализм связан с именами древнегреческих философов Левкиппа и Демокрита (IV в. до н. э.). Материя отождествлялась ими с бесструктурными атомами (атом в переводе с греческого означает «неделимый»). По Демокриту, бытие складывается из движущихся в пространстве атомов и пустоты. Атомы геометричны (например, душа состоит из круглых атомов), не подвергаются никакому воздействию извне, неспособны ни к какому изменению, они вечны и неуничтожимы. Они обладают определенным размером, массой, могут сталкиваться, ударяясь друг о друга. Глазу атомы совершенно не видимы, замечал Демокрит, но, однако, они могут быть вполне видимыми в умственном смысле. Жизнь, с точки зрения Демокрита, - это соединение атомов, смерть - их разложение. Душа тоже смертна, ибо ее атомы могут разлагаться, - учил Демокрит.

Взгляд на материю как на бесчисленное множество атомов, без каких-либо заметных изменений, сохранялся в различных школах философского материализма вплоть почти до начала XX века. Отождествление материи с веществом (и с неделимыми атомами в его основе) был характерен и для французских материалистов 18 века, и для Л. Фейербаха. Интересно, что и Ф. Энгельс, основываясь на позициях атомистического материализма, вместе с тем в ответе на вопрос: существует ли материя как таковая, писал, что реально существует материя лишь в виде конкретных форм, объектов и не существует материи как бесструктурной первоматерии, не изменяемой формы всех форм [1, c. 70].

В конце XIX и начале XX века в естествознании, особенно в физике был сделан ряд выдающихся открытий, которые опровергали сложившиеся прежде представления о материи и ее свойствах. Были открыты рентгеновские лучи, радиоактивное излучение урана (А. Беккель, П. Кюри, М. Складовская-Кюри), электрон (Д. Томсон). М. Планком была создана теория квантов, энергии микрообъектов, А. Эйнштейн вскрыл количественную связь между массой тел и энергией связи их атомов.

Все это привело к коренному пересмотру прежних устоявшихся представлений о строении материи. Рухнуло основное положение атомистического материализма о неделимости, неизменности и о неуничтожимости атомов, что послужило поводом для опровержения материализма в свете новейших выводов естествознания. Так, например, известный французский физик Анри Пуанкаре писал, что «великий революционер радий» подорвал принцип сохранения энергии, а электронная теория сверла на нет принцип сохранения массы. В результате он приходит к выводу, что все старые принципы физики разгромлены, поэтому ее положения не соответствуют действительности, а являются лишь продуктами человеческого сознания.

Тезис о том, что в связи с новыми открытиями физики материя исчезла, был правомерно оспорен В. И. Лениным, защищавшим философский материализм. Характеризуя подлинный смысл выражения «материя исчезла», В. И. Ленин показывает, что исчезает не материя, а тот предел, до которого мы знали материю, что то исчезновение материи, о котором говорят некоторые ученые и философы, не имеет отношения к философскому представлению о материи, ибо нельзя смешивать философское понятие (термин) материя с естественнонаучными представлениями о материальном мире. С развитием естествознания происходит смена одного научного представления о мире (материи) другим, более глубоким и основательным. Однако такая смена конкретных научных представлений не может опровергнуть смысл и значение философского понятия (категории) «материя», которая служит для обозначения объективной реальности, данной человеку в его ощущениях и существующей независимо от них.

Рассматривая материю, как философскую категорию, обозначавшую объективную реальность, В. И. Ленин тем самым продолжает материалистическую линию в философии. В его определении нет подведения категории «материя» под более широкое понятие, ибо такого понятия просто не существует. В этом смысле понятия «материя» и «объективная реальность» - синонимы. Материя противопоставляется сознанию, при этом подчеркивается объективность, как независимость ее существования от сознания. Именно это свойство: существовать до, вне и независимо от сознания определяет смысл и значение философско-материалистического представления о материи. Философская трактовка материи обладает признаком всеобщности и обозначает всю объективную реальность. При таком понимании материи нет и не может быть ссылок на физические свойства материи, знание о которых относительно [1, c. 82].

В первой половине XIX в. постепенно вызревает и утверждается идея единства различных типов физических процессов, их взаимного превращения. Изучение процесса превращения теплоты в работу и обратно, установление механического эквивалента теплоты сыграли основную роль в открытии закона сохранения и превращения энергии. Все большее место в физических исследованиях занимали исследования взаимопревращения различных форм движения. Исследования химических, тепловых, световых действий электрического тока, изучение его моторного действия, процессов превращения теплоты в работу и т.д. - все это способствовало возникновению и развитию идеи о взаимопревращаемости «сил» природы. Энергия не возникает из ничего и не уничтожается, она лишь переходит из одного вида в другой - так гласит закон сохранения и превращения энергии.

Эту идею в первой половине XIX в. все чаще высказывали ученые, и нужен был один шаг, чтобы эта идея оформилась в физический закон. Этот шаг в 1840-х гг. был сделан многими учеными. Основную роль в установлении закона сохранения и превращения энергии сыграли: немецкий врач Р. Майер, немецкий ученый Г. Гельмгольц и англичанин Дж. Джоуль - манчестерский пивовар, занимавшийся изобретательством и физическими исследованиями.

Значение этого закона выходило далеко за пределы физики и касалось всего естествознания. Наряду с законом сохранения масс этот закон, выражая принцип неуничтожимости материи и движения, образует краеугольный камень материалистического мировоззрения естествоиспытателей. Логическим его развитием и обобщением выступал принцип материального единства мира.

Закон сохранения энергии и в настоящее время является важнейшим принципом физической науки. Новая форма действия этого закона основана, в частности, на учете взаимосвязи массы и энергии (Е = mс2): закон сохранения массы применяется в современной физике совместно с законом сохранения энергии.

Страниц: 1 2
Здесь вы можете написать комментарий

* Обязательные для заполнения поля
Все отзывы проходят модерацию.
Навигация
Связаться с нами
Наши контакты

vadimmax1976@mail.ru

8-908-07-32-118

8-902-89-18-220

О сайте

Magref.ru - один из немногих образовательных сайтов рунета, поставивший перед собой цель не только продавать, но делиться информацией. Мы готовы к активному сотрудничеству!