Естествознания 2 страница

Концепции современного естествознания

этого пространства дал французский математик Р. Декарт, предло-

живший систему трех взаимно перпендикулярных координат, в ко-

торой можно описать положение любого тела. Время – это порядок

смены явлений. Время одномерно и направлено из прошлого в бу-

дущее. Измеряется время в долях Земного цикла, единицей его из-

мерения является секунда.

Свойства пространства и времени

и законы сохранения в классической механике

Пространство однородно, т.е. его свойства одинаковы во всех точ-

ках. Пространство изотропно, т.е. его свойства не зависят от направ-

ления. Закон сохранения импульса (импульс – это произведение

массы тела на его скорость) связан с однородностью пространства,

поскольку механические свойства замкнутой системы не изменяются

при любом параллельном переносе системы как целого. Закон со-

хранения момента импульса (момент импульса – это произведение

импульса на радиус-вектор, т.е. расстояние до точки или оси враще-

ния) особенно важен для вращательного движения и связан с изо-

тропностью пространства, т.к. механические свойства замкнутой сис-

темы не изменяются при любом повороте системы как целого. Закон

сохранения механической энергии связан с однородностью времени в

силу того, что механические свойства системы не изменяются при

любом переносе системы во времени. Здесь следует коснуться также

понятия симметрии. Это слово имеет греческое происхождение и оз-

начает соразмерность, пропорциональность структуры, свойств, фор-

мы материального объекта относительно точки или оси его преобра-

зований. Симметрия относительно переносов в пространстве (транс-

ляция) связана с однородностью пространства, поворотная симмет-

рия – с изотропностью пространства, а симметрия во времени – это

эквивалентность различных моментов времени (однородность вре-

мени). Симметрия очень широко распространена в живой и неживой

природе (симметрия кристаллов, различных живых организмов, че-

ловеческого тела). Огромную роль симметрия играет в химии: боль-

шинство молекул (в особенности органических) симметрично, что

определяет многие их свойства.

Таким образом, уже к концу XVIII века на основании классической

механики Ньютона была построена логически завершенная механи-

ческая картина мира.

Разумова Е.Р.

Контрольные вопросы по Теме 3:

1. Что такое гравитация?

2. В чем сущность парадигмы Ньютона?

3. Каковы ограничения законов классической механики?

Литература: 21, 22. 23.

Тема 4.

Электромагнетизм.

Поля и волны (макромир)

Электромагнетизм – это раздел физики, изучающий электриче-

ские и магнитные явления. С электричеством люди были знакомы с

древних времен. Еще древние греки знали, что если кусок янтаря

потереть шерстью, то он начинает притягивать легкие предметы.

Слово «электрон» по-гречески означает янтарь. До XVIII в. наука

электричеством не занималась. Первым ученым, начавшим изучать

заряженные тела, был француз Ш. Кулон, открывший основной за-

кон электростатики – науки о неподвижных электрических зарядах

(именно его именем названа единица измерения заряда). Поначалу

электрические явления никак не связывали с магнетизмом (послед-

ний был известен еще древним китайцам, которые изобрели компас).

На рубеже XIII и XIX веков датчанин Х. Эрстед и француз А. Ампер

продемонстрировали на опыте, что проводник с током порождает

эффект отклонения магнитной стрелки. Ампер стал творцом нового

раздела физики – электродинамики, его именем названа единица

измерения силы тока. Эстафету изучения электромагнетизма далее

принял великий английский экспериментатор М. Фарадей, открыв-

ший закон электромагнитной индукции – явления возникновения

электрического тока в проводнике, находящемся в переменном маг-

нитном поле. Именем Фарадея названа единица измерения электро-

емкости. Эрстед, Ампер и Фарадей были великими экспериментато-

рами. Единую теорию электромагнетизма разработал выдающийся

английский физик и математик Дж. Максвелл. Он вывел четыре

уравнения, описывающие электромагнитные явления, записав их в

дифференциальной и интегральной форме, т.е. используя весь аппа-

рат высшей математики. Другим важным открытием Максвелла бы-

ло установление того факта, что свет имеет электромагнитную при-

Концепции современного естествознания

роду. Наконец, Максвелл ввел понятие поля как пространства вне

масс и зарядов, передающего их взаимодействие. Стало ясно, что ма-

терия существует не только в виде вещества, состоящего из частиц,

но и в виде поля (об идее близкодействия будет сказано ниже). Пере-

дается поле с помощью волн. Волну можно определить как передачу

энергии без передачи вещества. Волны бывают продольными (звук)

и поперечными (электромагнитные). Наука о распространении звука

называется акустикой. Звук хорошо передается в воздухе, жидкости

и в твердом веществе (кристалле), но не распространяется в вакууме.

Скорость звука в воздухе составляет примерно 340 м/сек.

Вернемся к понятию поля. Максвелл ввел два вида поля – грави-

тационное, описываемое законом Всемирного тяготения, и электро-

магнитное, описываемое уравнениями Максвелла. Забегая несколь-

ко вперед, следует заметить, что уже в ХХ веке появилось еще два

вида полей (взаимодействий) – сильное и слабое. Частицы, участ-

вующие в сильном взаимодействии, называются адронами, к ним

относятся, в частности, протоны и нейтроны. Одно из проявлений

сильного взаимодействия – ядерные силы, связывающие протоны и

нейтроны в атомных ядрах. Сильные взаимодействия имеют очень

малый радиус действия, равный размеру атомного ядра, и на этих

расстояниях превосходят все другие типы взаимодействий. В слабых

взаимодействиях участвуют элементарные частицы – электроны, по-

зитроны, мюоны и нейтрино. Наиболее распространенный процесс,

обусловленный слабым взаимодействием – бета-распад радиоактив-

ных атомных ядер (подробнее обо всех этих частицах см. в разделе

МИКРОМИР). По интенсивности эти поля располагаются так: самое

интенсивное – сильное поле, затем – электромагнитное (оно пример-

но в 1000 раз менее интенсивно), затем слабое и, наконец, гравита-

ционное. Но природа едина, и поэтому лучшие умы ХХ века – А.

Эйнштейн, наши выдающиеся соотечественники Л.Д. Ландау, П.Л.

Капица, А.Ф. Иоффе, И.Е. Тамм – пытались создать единую теорию

поля. Пока что эти попытки не увенчались успехом, и на сегодняш-

ний день (начало XXI века) единая теория поля еще не создана, а

создана только теория электрослабых взаимодействий.

Рассмотрим несколько подробнее электромагнитное поле. Пред-

сказанные Максвеллом электромагнитные волны, распространяю-

щиеся со скоростью света (3Ч108 м/сек), имеют различную длину и

образуют электромагнитный спектр. Самые коротковолновые – это

гамма- и рентгеновские лучи, затем с возрастанием длины волны

следуют ультрафиолетовое, видимое инфракрасное и микроволновое

Разумова Е.Р.

излучение и, наконец, радиоволны. Впервые экспериментальное до-

казательство существования электромагнитных волн было осуществ-

лено немецким физиком Г. Герцем. Первое практическое примене-

ние электромагнитных волн для связи было осуществлено русским

ученым А.С. Поповым в 1896 г. Однако изобретателем радиосвязи в

мировой науке считают итальянца Г. Маркони: с незапамятных вре-

мен на достижения русской науки закрывают глаза, их просто игно-

рируют.

В какой среде распространяются электромагнитные волны? Мак-

свелл выдвинул идею существования неподвижного эфира, запол-

няющего пространство и имеющего ненулевую плотность. Система

отсчета, связанная с неподвижным эфиром, отождествлялась с абсо-

лютным пространством. Впоследствии А. Майкельсон своим блестя-

щим опытом опроверг существование эфира (об опыте Майкельсона

см. в Теме 8, посвященной теории относительности А. Эйнштейна).

Электромагнитное поле может проявляться в разных формах: это

электрический ток, различные виды излучения, о которых было ска-

зано выше (в их числе и тепловое излучение), а также химические

связи между атомами в молекулах. Наконец, нервные импульсы в

живых организмах – это также специфические слабые электрические

токи, человеческий мозг является источником слабого электромаг-

нитного поля, называемого биополем. Примеры научного и псевдо-

научного подходов к проблеме биополя.

Таким образом, к концу XIX века наука об электромагнетизме бы-

ла закончена как экспериментально (труды Ампера, Эрстеда, Фара-

дея) так и теоретически (работы Максвелла).

Контрольные вопросы по Теме 4:

1. Кто открыл закон электромагнитной индукции и в чем его

суть?

2. Создана ли единая теория поля и если да, то кем?

3. Какие существуют формы электромагнитного поля?

Литература: 17, 18, 21, 22.

Концепции современного естествознания

Тема 5.

Закон сохранения энергии в макромире.

Термодинамика. Состояния вещества

Закон сохранения энергии был открыт нашим великим соотечест-

венником М.В. Ломоносовым. Его формулировка такова: энергия не

возникает и не исчезает, она лишь переходит из одной формы в дру-

гую. Этот закон универсален, он не допускает исключений или от-

клонений.

Термодинамика – раздел физики, изучающий тепловые процессы

– начала бурно развиваться в XVIII веке, когда появились первые

паровые двигатели, и практические цели потребовали теоретическо-

го обоснования новых машин, существенно облегчивших физический

труд человека. Изобретателями парового двигателя являются анг-

личанин Дж. Уатт (он всемирно известен) и русские крепостные отец

и сын Ефим и Мирон Черепановы (о них знают только в России).

Первый закон термодинамики является частным случаем закона

сохранения энергии в применении к тепловым процессам и форму-

лируется так: теплота не возникает из ничего (это одна из многочис-

ленных формулировок первого закона, самая простая). После откры-

тия первого закона термодинамики все европейские Академии Наук

перестали принимать проекты «вечных» двигателей, т.е. таких, кото-

рые работали бы без притока энергии извне. Как и закон сохранения

энергии, первый закон термодинамики является универсальным и

не допускает отклонений.

Прежде, чем перейти ко второму закону термодинамики, следует

рассмотреть понятие температуры. Абсолютная температура – это

физическая величина, характеризующая изолированную макросис-

тему в состоянии равновесия. Понятие макросистемы было дано вы-

ше. Изолированная макросистема – это та, которая не обменивается

с окружающей средой веществом и энергией. Пример изолированной

макросистемы – термос. (Описание опыта). Но этот пример говорит о

том, что изолированные системы являются идеальными, в природе

их не существует. Однако для теоретического описания тепловых

процессов изолированные системы оказались очень удобными. Со-

стояние равновесия – это то состояние, когда все части макросистемы

характеризуются одинаковыми параметрами, например, температу-

рой и давлением. В равновесное состояние изолированная макросис-

тема приходит через достаточно большой промежуток времени. Аб-

Разумова Е.Р.

солютная температура обозначается заглавной латинской буквой Т и

имеет только положительные значения. Именно эта температура

входит во все термодинамические формулы. Единицей измерения

абсолютной температуры является кельвин (К), названный именем

английского ученого лорда Кельвина (он же У. Томсон). В повсе-

дневной жизни используется более удобная температурная шкала

Цельсия. Нулю градусов по Цельсию соответствует 273К. Весьма

важно, что один К равен одному градусу Цельсия. Температура в

шкале Цельсия обозначается малой латинской буквой t (C).

Второй закон термодинамики звучит так: маловероятен самопро-

извольный переход тепла от холодного тела к горячему. Законы тер-

модинамики сформулировал немецкий физик Р. Клаузиус. На осно-

вании второго закона термодинамики он предложил гипотезу тепло-

вой смерти Вселенной: со временем все виды энергии перейдут в те-

пловую, тепло равномерно рассеется по Вселенной, после чего в ней

прекратятся все процессы, поскольку они идут за счет разности тем-

ператур. Опроверг теорию тепловой смерти Вселенной австрийский

физик Л. Больцман, который доказал, что в отличие от первого, вто-

рой закон термодинамики не универсален, а носит статистический

характер. Статистические законы, в отличие от универсальных, вы-

полняются не всегда, а в большинстве случаев и допускают случай-

ные отклонения, называемые флуктуациями. Флуктуации – явления

чрезвычайно редкие, например, в одном случае из тысячи теплота

может перейти от холодного тела к горячему, это не запрещено зако-

ном природы, а всего лишь очень маловероятное событие. Примеры

других флуктуаций. Статистические законы описываются с помощью

специального раздела математики – теории вероятностей. Примеры

вероятностных событий.

Клаузиус также ввел очень важное для термодинамики понятие

энтропии (S) – фунции состояния термодинамической системы, из-

менение которой dS равно отношению количества теплоты, сообщен-

ного системе, dQ, к абсолютной температуре Т. Согласно второму за-

кону термодинамики, в изолированной системе энтропия всегда

должна возрастать, поскольку система стремится к равновесию. С

точки зрения статистической термодинамики энтропия – это мера

неупорядоченности системы. Отсюда следует, что любая изолиро-

ванная система самопроизвольно стремится к беспорядку, т.е. к хао-

су. Примеры. Понятия Космоса и Хаоса у древних греков.

Концепции современного естествознания

Понятие о синергетике

Синергетика – это наука об открытых неравновесных системах, ро-

дившаяся в середине ХХ века. Ее основоположниками являются

бельгийский ученый (русского происхождения) лауреат Нобелевской

премии И.Р. Пригожин, англичанка И. Стэнгерс и немецкий мате-

матик Э. Хакен. Такие системы стремятся к самоорганизации, т.е. к

возникновению порядка из беспорядка. В открытых неравновесных

системах происходит накопление флуктуаций, что делает систему

неустойчивой. Максимально неустойчивое состояние называется

точкой бифуркации. Пройдя точку бифуркации, система или разру-

шается или переходит на новый уровень. Примеры самоорганизации

из химии (реакции Белоусова-Жаботинского), биологии (видообразо-

вание), космологии (спиральные галактики), экологии (организация

сообществ), социологии (смена общественно-экономических форма-

ций).

Состояния вещества

Как было установлено еще в XIX веке, все вещества состоят из мо-

лекул. Молекулы находятся в непрерывном движении. Агрегатное

состояние вещества определяется соотношением между потенциаль-

ной энергией притяжения молекул и средней кинетической энергией

их теплового движения, которая пропорциональна абсолютной тем-

пературе Т.

Газообразное состояние вещества определяется тем, что кинетиче-

ская энергия теплового движения молекул существенно выше по-

тенциальной энергии притяжения молекул. Газ не имеет структуры,

легко сжимается, поскольку расстояния между молекулами значи-

тельно больше их размеров, занимает весь объем сосуда, в который

помещен, а столкновения вежду молекулами идеально упругие. Для

газообразного состояния характерна максимальная энтропия.

В жидком состоянии потенциальная энергия притяжения молекул

немного больше их кинетической тепловой энергии. Жидкости труд-

но сжимаются и принимают форму сосуда, в котором находятся.

Слои молекул сдвигаются относительно друг друга, что обуславлива-

ет текучесть жидкостей. Для них характерна изотропия (одинако-

вость) свойств во всех направлениях.

В твердом состоянии потенциальная энергия связи атомов в моле-

кулах намного больше кинетической энергии теплового движения.

Атомы (или молекулы) в твердом веществе фиксированы и испыты-

Разумова Е.Р.

вают только колебания около положения равновесия. Для твердых

кристаллических веществ характерна периодически повторяющаяся

структура – кристаллическая решетка. Кристаллы – это вершина

упорядоченности (в неживой природе), энтропия в них минимальна.

Переходы вещества из одного состояния в другое называются фазо-

выми переходами.

Плазма – это состояние ионизированного газа, в котором концен-

трации положительных и отрицательных зарядов равны. В состоя-

нии плазмы находится подавляющая часть вещества Вселенной:

звезды, галактики, межгалактическое пространство. Около Земли

плазма существует в виде солнечного ветра, магнитосферы и ионо-

сферы. Высокотемпературная плазма (миллионы К) из смеси дейте-

рия и трития используется при исследовании термоядерного синтеза.

Низкотемпературная плазма применяется в различных газоразряд-

ных приборах (например, плазма при комнатной температуре –

лампа дневного света).

Таким образом, классическая термодинамика, описывающая изо-

лированные равновесные системы, была завершена к концу XIX ве-

ка, а в середине ХХ века родилась новая наука – синергетика, опи-

сывающая открытые неравновесные системы.

Контрольные вопросы по Теме 5:

1. Что такое температура?

2. Почему невозможна тепловая смерть Вселенной?

3. Что такое энтропия?

Литература: 19, 20, 21, 22.

Тема 6.

Концепции квантовой механики.

Ядерная физика. Радиоактивность.

Ядерная энергия (микромир)

Как уже было сказано выше, на рубеже XIX и ХХ веков началась

третья революция в физике, и связана она была с тем, что классиче-

ская физика не могла объяснить ряд открытий, сделанных в конце

XIX века. Это были прежде всего открытые немецким физиком К.

Рентгеном неизвестные лучи (Рентген так и назвал их – Х-лучи), а

также обнаруженное французским физиком А. Беккерелем явление

Концепции современного естествознания

радиоактивности. Беккерель работал с солями урана и заметил, что

они, как и Х-лучи, зачерняют фотопластинку.

Исследования Беккереля были продолжены французскими уче-

ными супругами П. и М. Кюри, нашедшими в урановой руде, из ко-

торой они получали чистый уран, два новых химических элемента.

Первый супруги назвали радием, что по-латыни означает «лучи-

стый» (его излучение было действительно гораздо интенсивнее излу-

чения урана), а второй Мария Кюри, урожденная Склодовская, на-

звала в честь своей родины Польши полонием.

За эти открытия А. Беккерель и супруги П. и М. Кюри были удо-

стоены Нобелевской премии.

В 1900 г. немецкий физик М. Планк, работая над проблемой излу-

чения абсолютно черного тела, пришел к выводу, что энергия излу-

чается и поглощается не непрерывно, а отдельными порциями. Та-

кую порцию энергии он назвал квантом. Одновременно Планк вывел

формулу, связывающую энергию (Е) с частотой излучения или по-

глощения (н) и вычислил коэффициент пропорциональности, впо-

следствии названный константой Планка (h): Е=hн. Заметим, что

классическая физика вообще не могла объяснить природу излучения

и его взаимодействия с веществом. За свои пионерские работы М.

Планк был удостоен Нобелевской премии.

Итак, в начале ХХ века физикам стало ясно, что, что атом не явля-

ется неделимой частицей, кирпичиком мироздания. Возникла про-

блема внутреннего строения атома, появилось несколько моделей.

Первая принадлежала У. Томсону (он же лорд Кельвин). Атом был

представлен в виде шарика, внутри которого равномерно распреде-

лены положительные и отрицательные заряды. Модель просущест-

вовала недолго: величайший экспериментатор ХХ века Э. Резер-

форд, впоследствии лауреат Нобелевской премии, отец ядерной фи-

зики, опытным путем выяснил, что вся масса атома сосредоточена в

его центре, который заряжен положительно, он назвал этот центр

ядром; окружение ядра заряжено отрицательно. На основе этих экс-

периментальных данных Резерфорд предложил «планетарную» мо-

дель строения атома: подобно тому, как планеты вращаются вокруг

Солнца, вокруг положительно заряженного ядра вращаются отрица-

тельно заряженные электроны. Модель была красива и эффектна, но

она противоречила законам классической физики, согласно которым

электроны должны были упасть на ядро.

Автор третьей модели датский физик Нильс Бор (лауреат Нобе-

левской премии, которого справедливо считают отцом квантовой ме-

Разумова Е.Р.

ханики) принял за основу модель Резерфорда, но при этом осущест-

вил дерзкую смену парадигм. Он выдвинул постулаты, в основе ко-

торых лежало смелое утверждение: в МИКРОМИРЕ, т.е. в мире объ-

ектов, меньших или равных по размерам атому, не действуют законы

классической физики. Согласно первому постулату, когда электрон

находится на постоянной, стационарной орбитали (так Резерфорд

назвал траекторию движения электрона), атом не излучает и не по-

глощает энергию. Излучение или поглощение энергии осуществля-

ются при резких перескоках электрона с одной орбитали на другую

(это второй постулат). По существу, постулаты Бора являются пара-

дигмами квантовой механики – раздела физики, изучающего внут-

реннее строение атома. Квантовая механика и ядерная физика, о

которой будет сказано далее, описывают МИКРОМИР. Боровская

модель атома была экспериментально подтверждена линейчатыми

атомными спектрами, лежащими в основе мощного современного

аналитического метода – спектрального анализа. Именно этим мето-

дом сначала на Солнце, а затем и в составе Земной атмосферы был

открыт химический элемент гелий. Линейчатые атомные спектры

получают при сжигании вещества и фотографировании пламени:

оказалось, что каждый химический элемент дает индивидуальную,

специфическую картинку, напоминающую штрих-код, причем каж-

дая линия соответствует частоте перескока электрона с одной орби-

тали на другую, что и подтверждало модель Бора.

Основные принципы квантовой механики

Следующей ступенью изучения микромира было открытие фран-

цузским физиком Луи де Бройлем, лауреатом Нобелевской премии,

принципа корпускулярно-волнового дуализма. Корпускула – латин-

ское название любой частицы, дуализм – это двойственность. Следо-

вательно, корпускулярно-волновой дуализм – это двойственность

волны и частицы. Следует заметить, что за 20 лет до этого мало кому

известный служащий патентного бюро в г. Берне А. Эйнштейн полу-

чил свою первую Нобелевскую премию за объяснение фотоэффекта,

открытого русским физиком А.Г. Столетовым – явления выбивания

электронов с поверхности металла пучком света. Еще в XIX веке Дж.

Максвелл предсказал, что свет – это электромагнитная волна. Но

согласно классической физике, волна не может выбивать электроны,

она может только отразиться от поверхности металла. А. Эйнштейн

предположил, что свет является не только электромагнитной волной,

Концепции современного естествознания

но и потоком частиц, которые Эйнштейн назвал фотонами. Л. де

Бройль распространил этот принцип на все частицы и волны, а

именно: любую волну можно представить как поток частиц, и соот-

ветственно любому потоку частиц можно сопоставить волну.

Принцип Л. де Бройля был экспериментально подтвержден от-

крытым вскоре явлением дифракции электронов. К тому времени

(конец 20-х годов ХХ века) уже было точно установлено, что электрон

является частицей, и У. Томсон измерил его массу и заряд. Эффект

дифракции характерен только для волн – это явление огибания вол-

ной препятствий. Таким образом, при определенных условиях элек-

трон может вести себя как частица, тогда как при других условиях

проявлять свойства волны.

Принцип дополнительности Н. Бора: получение эксперименталь-

ной информации об одних физических величинах, описывающих

микрообъект, ведет к неизбежной потере информации о других ве-

личинах, дополнительных к первым. Такими взаимно дополнитель-

ными величинами являются, например, координата микрочастицы и

ее импульс, энергия частицы и соответствующий момент времени.

Следуя Бору, с физической точки зрения принцип дополнительности

объясняют влиянием физического прибора, являющегося макрообъ-

ектом, на состояние микрообъекта. Фундаментальным принципом

квантовой механики является также принцип неопределенности,

открытый немецким физиком В. Гайзенбергом, лауреатом Нобелев-

ской премии: любая физическая система не может находиться в со-

стояниях, в которых ее координаты и импульс одновременно прини-

мают вполне определенные, точные значения.

Двойственность волны и частицы математически выражена в виде

волновой функции (. - функция), предложенной австрийским физи-

ком Э. Шредингером, лауреатом Нобелевской премии, при выведе-

нии им основного уравнения квантовой механики. Квадрат волновой

функции равен вероятности нахождения микрочастицы в данной

точке.

Заметим, что на микроскопическом уровне нельзя точно предска-

зать результат эксперимента, а можно лишь рассчитать вероятность

различных результатов опыта, т.е. в микромире все явления носят

вероятностный характер, тогда как макромир построен на принципе

лапласовского детерминизма.

Таким образом, к концу 30-х годов ХХ века здание квантовой ме-

ханики было построено. Потребовалось на это менее 30 лет. Следую-

щим этапом познания микромира было создание ядерной физики,

Разумова Е.Р.

т.е. установление внутренней структуры атомного ядра. Как уже бы-

ло сказано выше, отцом ядерной физики был Э. Резерфорд, открыв-

ший внутри атомного ядра положительно заряженные частицы –

протоны. В 1932 г. английский физик Дж. Чедвиг, впоследствии

лауреат Нобелевской премии, открыл в атомном ядре незаряженные

частицы, масса которых была почти равна массе протона, и назвал

их нейтронами. Немного раньше, в 1928 г. выдающийся английский

физик-теоретик П. Дирак, впоследствии лауреат Нобелевской пре-

мии, предсказал существование положительно заряженного антипо-

да электрона. Вскоре эта частица была экспериментально обнаруже-

на и названа позитроном. Это была первая из многочисленных от-

крытых далее элементарных частиц. К середине ХХ века их было

открыто уже более трехсот. Название «элементарные частицы» гово-

рило о том, что их считали пределом деления. Казалось, что мельче

уже ничего не существует. Однако в 1964 г. американским физиком

М. Гелл-Маном было высказано предположение о существовании

частиц, несущих дробный заряд, меньший заряда электрона. Их на-

звали кварками. Кварки – гипотетические частицы, из которых, как

предполагается, могут состоять все элементарные частицы, участ-

вующие в сильных взаимодействиях (адроны), прежде всего, прото-

ны и нейтроны. Различают шесть видов (или, как их называют фи-

зики, шесть «ароматов») кварков.

Таким образом, на сегодняшний момент (начало XXI века) именно

кварки являются мельчайшими «кирпичиками» мироздания.

Вернемся к явлению радиоактивности, с которого мы начали эту

главу. Радиоактивность, открытая А. Беккерелем, – это способность

ядер атомов тяжелых химических элементов (начиная с 84 номера

таблицы Д.И. Менделеева, т.е. с полония) к распаду с выделением

энергии и образованием ядер других химических элементов. Э. Ре-

зерфорд экспериментально доказал, что излучение, испускаемое ра-

диоактивными элементами, неоднородно: одна группа лучей откло-

нялась к отрицательно заряженному полюсу магнита (их Резерфорд

назвал альфа-лучами, очень скоро было установлено, что это поток

Дата добавления: 2014-12-10