Экосистемный подход 7 страница

Жизнедеятельность каждой системной человеческой целостности обусловлена вхождением в систему более высокого уровня - в биоценоз вмещающего (кормящего) ландшафта. «Социальная стратификация» («системная иерархия») опосредствована закономерностью функционирования сложных систем: человеческие сообщества в качестве субсистем входят в системные общности геобиоценозов, снабжающих элементы данной субсистемы (людей) энергией (питанием). Воздействие потоков энергии в этой сложной системе обуславливает разность потенциалов, что поддерживает внутриструктурную дифференциацию во всех подсистемах, в том числе - различные иерархические структуры в человеческих сообществах.

Являясь частью живой биомассы, человек подвержен всем законам развития живого, в том числе, - закону группировки во внутривидовые таксоны, как группируются в популяции все виды живого на Земле, адаптируясь во вмещающих ландшафтах местообитания. Основой такой группировки служат трофические цепи перераспределения энергии (трофические цепи питания) в биоценозах вмещающих ландшафтов. Именно звенья этих трофических цепей определяют положение живых систем в биосфере планеты Земля и дают живым организмам биохимическую энергию для их функционирования. Этот естественнонаучный взгляд на природу системных процессов, протекающих в человеческих сообществах, лежит в основе биогеографической концепции этногенеза Л. Н. Гумилева.

Заметим, что именно эти системные закономерности рассматривались, например, историческим материализмом в качестве социально-экономических закономерностей, присущих только человеческому обществу. Хотя те же закономерности обеспечивают иерархию внутри волчьих стай и оленьих стад, а также сложнейшую социальную структуру, напоминающую структуру макрогородских образований, в муравейниках. В живой природе субсистемы (популяции), связанные с системами своих биоценозов потоками энергии (трофические цепи питания), составляют феномен космического масштаба - биосферу Земли - систему, открытую путем «эмпирического обобщения» и описанную В. И. Вернадским.

Представители вида Homo sapiens, подобно всем иным видам живого, должны группироваться в своеобразные энергетические таксоны, в системы с функциональными характеристиками популяций. Структуры, состоящие из подобных систем, Л. Н. Гумилев отождествил с этносами. Сообщества человека популяционного уровня входят в сверхсистемы биоценозов.

Сами системы биоценозов (комплексы популяций) относятся к феноменам мезомира (явлением на порядок ниже планетарного уровня, наблюдаемого непосредственно, «географически»), оставившим на протяжении биологической эволюции свой «след» в структуре отложений разнохарактерных осадочных пород. Их совокупность является результатом функционирования биосферы в целом и как целого.

9.2.3. Информационные свойства мезомира

Ныне известны и доступны для изучения явления мезомира, классифицируемые здесь, как «информационный след». Это результаты функционирования крупных сообществ животных (залежи нефти или гекатомбы динозавров) и растений (залежи каменного угля) в осадочных породах планетарной биосферы.

Оставлен такой информационный след в верхних слоях биосферных отложений и сообществами человека. Это и известные всем монументальные сооружения древности, остатки городов, замков, дворцов; это и особые почвенные покровы. К ним относятся различные типы почв, подвергнувшиеся антропогенному воздействию со стороны человеческих популяций, и носящие название «пахотные земли» или «фонд землепользования».

Наиболее выражена антропогенизация (изменение, привнесенное людьми) так называемого «культурного слоя» (слоя грязи, мусора и всевозможных отходов, сопровождающих деятельность людей), в основном на местах селитебных систем - различных типов поселенческих структур (городов, крепостей, селений). Он насыщен остатками жизнедеятельности человеческих сообществ - обломками бытовых предметов: утвари, в том числе - керамики, орудий труда, оружия, украшений (различных артефактов). Их комплексы различаются по стилистическим особенностям, поскольку они оставлены различными человеческими сообществами, по-разному адаптирующимися к различной среде обитания. Ведь каждый комплекс ландшафтов, служивший местом развития и местом обитания каждого человеческого сообщества, уникален и неповторим.

Кроме остаточной информации - информационного следа на популяционном уровне - действуют и информационные потоки, связывающие популяционные системы в единое целое планетарной биосферы и в прошлом, и ныне.

«Носители информации», наблюдаемые на уровне мезомира, едины для всех живых особей Земли, - это генетические коды, биохимически модифицируемые цепочками макромолекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Так заданы морфологические и физиологические параметры каждого живого организма, в том числе - каждого человека. Кроме биохимических носителей наследственной информации (ДНК), существуют и иные механизмы межпопуляционного общения и передачи «коллективной памяти», кристаллизующейся в процессе популяционной динамики, т. е. информации, выработанной в разных ландшафтных условиях, разными сообществами живых организмов (популяциями), но относящимися к одному биологическому виду.

Изменения, накапливающиеся в генах, вследствие мутагенных процессов на популяционном уровне протекают в масштабе «геологического времени» (миллионов лет формирования и существования видов), а не в масштабе «исторического времени», где единицей измерения служит век (реже - тысячелетие). Законы внутривидовой конкуренции, борьбы за существование, и связанное с их воздействием выживание популяций, действуют именно в масштабах исторического времени и зависят от скорости информационного потока и скорости накопления информационных объемов.

Животный мир использует для передачи из поколения в поколение «вторую сигнальную наследственность», по определению профессора М. Е. Лобашова, то есть обучение. Обучение присуще разным классам живых организмов - насекомым (муравьи, пчелы), птицам и млекопитающим. Не является исключением и человек, вырабатывающий «коллективную память» в процессе эволюционной динамики своих популяций и передающий эту информацию при помощи механизмов второй сигнальной наследственности - обучения.

Элементы искусственной среды обитания (предметной, вещевой среды) оказались особо значимыми для человека именно в процессе информационной трансмиссии (как принято называть передачу информации и в современной этнографии). Информатика человека - «вторая сигнальная система» - по сравнению с аналогичными «информационными системами» приматов - сверхразвита.

В силу сверхразвитости человеческой «второй сигнальной наследственности», статус элементов искусственной, вещевой среды, создаваемой человеком, приобрел особый характер. Вещи бытового назначения приобрели статус символа - носителя значительного объема информации, передаваемого из поколения в поколение. Часто такие вещевые символы стали специально изготовляться. Они несли информацию о временах года и календарных периодах; о наиболее удачных сроках охоты; о сезонных передвижениях животных.

На Бюраканском Международном симпозиуме по внеземным цивилизациям были сделаны попытки дать определение и человеческой цивилизации, как системе по «накоплению и обобщению информации об окружающем мире и о себе самих, с целью выработки сохраняющих реакций».

Именно накопление и обобщение негенетической информации выделяет человека из животного мира, в результате выработки принципиально новых механизмов сохранения «коллективной памяти» («метаязык» человека, по сравнению с «субъязыком» прочих приматов; «метаязык», выработавшийся не без участия символических предметов искусственной вещевой среды - материальной культуры, - предметов, ставших носителями информации).

Основной импульсной системой, «первым уровнем кодировки», «начальным модулем» в информатике человеческих сообществ стала речь, относимая физиологами ко второй сигнальной системе. Первая сигнальная система - эмоциональная реактивность, рефлекторные реакции на воздействия окружающей среды, - наряду со второй сигнальной системой присуща и животным, и человеку.

Сигнальная система звуковых модулированных оповещений (язык), например, у ворона, насчитывающая не менее 300 семантически значимых звукосочетаний (слов), не совпадает в географически различных ареалах, в разных группах популяций. Поэтому вороны Канады не понимают воронов Европы.

Вторая сигнальная система, как функция сенсорно-эмоциональной сферы, как реакция этой сферы сознания на воздействие естественной окружающей среды, была различна и в географически разобщенных человеческих популяциях. Своего рода овеществленное или материализованное, обращенное вовне выражение основной импульсной системы имеется и у животных, и у человека, - это система знаковых выражений речи. Ее различия у разных видов живого связаны с особенностями сенсорной сферы - сферы восприятия окружающего.

Человек около 90 % информации об окружающем мире воспринимает зрением (мир зрительных образов), собака - обонянием (мир запахов), кошка - слухом (мир звуков), что закрепилось в выражении, ставшем почти поговоркой: собака видит мир носом, а кошка ушами. Отметим, что данное определение антропоцентрично, - «видит» мир - это от человеческого мировосприятия, где зрительные образы являются основными.

Видимо из-за специфики мировосприятия знаковая функция в животном мире более ориентирована на обоняние: животные метят «свою» территорию выделениями, где набор феромонов (специфических пахучих веществ) является носителем общеразличимой информации.

Пахнущий феромоном смерти (вещество, выделяемое при гибели) муравей, - даже живой, невредимый и очень активный, но смазанный микроскопической дозой этого пахучего вещества, - выдворяется своими сожителями из муравейника и препровождается на специальное муравьиное кладбище. При возвращении отмеченного «запахом смерти» в муравейник, процедура повторяется до тех пор, пока пахучее вещество полностью не выветривается.

Такой механизм, как компонент сложных процессов на уровне подсознания, сохранился и у человека в сфере сексуального выбора и комплиментарности (возможность бессознательно и, казалось бы, беспричинно нравиться друг другу). Зрительная образность, как доминанта мировосприятия человека, и система воздействия человека на окружающий мир при помощи орудий (создание искусственной, «вещевой» среды обитания и «сферы жизнеобеспечения») способствовали специфике своеобразного знакового и зримого воплощения человеческой речи. Речь существовала не только как внутригрупповая или межгрупповая коммуникативная функция, она «вторично материализовалась».

Стремление к самовыражению в зримых образах привело к появлению наскальных рисунков и громадной категории предметов материальной культуры, определяемых как предметы первобытного искусства. Попытки обозначить территорию человеческих сообществ имели человеческий модуль, присущий нашему биологическому виду, - зримые образы, с первого взгляда отличаемые от всего естественного, природного, - наскальные рисунки и пиктограммы, высекаемые, вырезываемые или нарисованные на древесных стволах (как правило, не сохранились), на камнях, на стенках обрывов и скал.

Их первичная роль в механизмах уже упомянутой «второй сигнальной наследственности» иллюстрируется «пещерной живописью», где её роль межевых отметок еще отсутствует. Позднее, в эпоху среднекаменного века - мезолита, появляются изображения на открытых поверхностях, которые могли исполнять и подобную функцию. Все эти рисунки несли известную их создателям семантическую нагрузку (определенный смысл), понятную в контексте синтагматических связей древних информационных систем, почти безвозвратно утерянных и сохранившихся только в наиболее архаичных пластах архетипов человеческого сознания, отраженных наиболее общими и издревле сохранившимися лингвистическими структурами. Синтагматические многоплановые связи таких знаков (способность каждого из элементов сочетаться друг с другом в разных контекстах) характеризуют человеческие сообщества как сложноструктурные системы, с огромным количеством внутренних и внешних информационных коммуникаций.

Различное количество информации, которыми располагают разные категории людей, связывает все человеческие группы в пределах каждого культурного ареала в сложную систему, где каждая группа является блоком единой структуры - человеческого сообщества данного ареала. Все группы обуславливают существование друг друга. Таким образом, информационный обмен является непосредственной движущей силой поступательного развития человечества, его прогресса. Думается, что информационный обмен между разными сообществами людей, имеющими различно модулированное «информационное поле», приводит к еще одному образованию - появлению человеческих групп или группы на стыке контактирующих. Это ведет к количественному увеличению структурных элементов человечества в целом, к его усложнению, а сложные системы, как известно, устойчивее и жизнеспособнее простых. Упрощение системы - это путь к ее деградации и распаду (что и происходило при изоляции отдельных человеческих сообществ), а усложнение - залог эффективного существования и успешного развития, что наблюдается на примере всего коммуникабельного, объединенного информационными сетями человечества.

Если комплексы сохраняющих реакций овеществлялись древними сообществами человека в виде передаваемых из поколения в поколение умений и становились навыками (при обработке каменных орудий, например), то информация, не требовавшаяся сиюминутно, но необходимая во время катаклизмов и потрясений, не закреплялась ежедневной утилитарной практикой. Она могла быть востребована через два-три, или более сменяющих друг друга поколений, и такую информацию, не закрепленную в навыках, пытались сохранить путем знакового овеществления.

9.3. Микромир

Учение об элементарных частицах. Стандартная модель мироздания. От элементарных частиц к фундаментальным законам природы. ô Элементарная структура вещества. Молекулы – атомы – электроны – ядра. ô Устойчивость и неустойчивость частиц. Термоядерные процессы. Взаимопревращения микрообъектов. Лептоны – адроны – кварки. ô Фундаментальные взаимодействия и законы природы. ô Фундамент материи. Физический вакуум и его состояния. Виртуальные частицы.

Одним из наиболее специфических свойств микрообъекта является наличие в его поведении элементов случайности, вследствие чего квантовая механика предстаёт как принципиально статистическая теория, оперирующая вероятностями. В чем же причина того, что в поведении микрообъекта так велика роль случайности? Очевидно, это объясняется спецификой квантовой механики, в которой ни один объект не может, строго говоря, считаться полностью изолированным, полностью независимым от окружения. Какова природа случайных воздействий на микрообъект? Например, в квантовой теории поля она проявляется в явном виде - как взаимодействие микрообъекта с вакуумом (вакуум не пустота, - он «заполнен» виртуальными зарядами). Можно сказать, что микрообъект взаимодействует с окружающим его миром через виртуальные микрообъекты.

Поэтому представляется совершенно естественной интерпретация корпускулярно-волнового дуализма как потенциальной способности микрообъекта проявлять те или иные свойства в зависимости от внешних условий. Это подразумевает органическую связь микрообъекта с окружающим его миром - ведь сама сущность микрообъекта реализуется в том или ином виде в зависимости от конкретных условий, конкретной обстановки.

Квантовая механика восстанавливает диктуемую жизненным опытом идею единства мира и всеобщей связи явлений, которая была в значительной мере утрачена в классическом естествознании. Стираются существовавшие ранее резкие различия между волнами и корпускулами, между частицами и полями, между объектами наблюдения и средой; на первый план выдвигаются взаимопревращения материи.

9.3.1. Учение об элементарных частицах

После той непонятной и запутанной ситуации, которая была характерна для физики 1950 - 1960 годов, когда открываемые «элементарные частицы» исчислялись буквально сотнями, и их число продолжало непрерывно расти, сегодня положение заметно изменилось: мы имеем достаточно простую теорию фундаментальной природы материи и энергии, а также их трансформаций. Возникла так называемая стандартная модель мироздания, согласно которой физический универсум строится на основе двух групп фундаментальных составляющих: кварков* (из которых состоят нуклоны* и атомные ядра) и лептонов* (из которых наиболее известным является электрон). На основе этих двух групп частиц далее строятся атомы и молекулы - основа всей химии и биологии.

Согласно стандартной модели, кварки и лептоны связаны и взаимодействуют между собой посредством другой группы частиц, именуемых калибровочными бозонами*, такими как фотон, W- и Z-бозоны и глюоны. Известные в природе различные взаимодействия сведены к трём фундаментальным видам: электрослабому*, цветовому* и гравитационному, причём первые два сходным и весьма элегантным способом описываются в рамках концепции калибровочного поля*. Кроме того, есть надежда, что в обозримом будущем удастся создать теорию великого единения всех сил природы.

Всё же, несмотря на успех стандартной модели, многие из тех вопросов, которыми задаются сегодня физики в поисках полной «теории всего сущего», остаются неразрешёнными. В число этих вопросов входят:

v Каково происхождение массы и чем определяются массы различных элементарных частиц? Будут ли экспериментально обнаружены хиггсовы бозоны* - гипотетические частицы, специально постулированные в рамках стандартной теории для объяснения явления спонтанного нарушения симметрии?

v Будет ли открыто ещё одно поколение кварков и лептонов, а вместе с ним ещё один, более фундаментальный уровень элементарных частиц?

v Существуют ли в природе другие, ещё не открытые нами силы?

v Подтвердятся ли такие теоретические идеи, как, например, идея суперсимметрии* и техницвета*? Удастся ли физикам обнаружить постулируемые ими суперсимметричные частицы? Будем ли мы иметь полную теорию «всего сущего»? Оправдает ли теория суперструн* связываемые с ней надежды[91]?

Исторически термин «элементарные частицы» был введен для тех частиц, которые считались неделимыми и бесструктурными, и из которых построена вся материя. В современной физике этот термин употребляется менее строго - для обозначения большой группы «мельчайших частичек материи», не являющихся атомами и атомными ядрами (единственным исключением является протон.)

В группу элементарных частиц помимо протона входят нейтрон, электрон, фотон, а также пи-мезоны, мюоны, тяжелые лептоны, нейтрино трех типов (электронное, мюонное и t- нейтрино), странные частицы (K - мезоны, гипероны), огромное количество разнообразных резонансов, мезоны со скрытым очарованием (J/Y, Yв) и другие «очарованные» частицы, ипсилон-частицы (U), «красивые» частицы, промежуточные векторные бозоны (W±, Z0) - число таких частиц продолжает расти - (открыто около 1000) и, скорее всего, неограниченно велико. Большинство перечисленных частиц, строго говоря, не удовлетворяют критерию элементарности, так как являются составными объектами. В соответствии со сложившейся практикой термин «элементарные частицы» употребляется для обозначения всех субъядерных частиц.

При обсуждении частиц, претендующих на роль первичных элементов материи, используют термин «истинно элементарные» или «фундаментальные частицы». При этом, наряду с уже известными частицами, такими как электрон, фотон и нейтрино, теоретики вынуждены вводить новые частицы, которые еще только предстоит обнаружить. Часть же требуемых частиц (например, кварки) оказалось необходимым наделить такими свойствами, что они никогда не будут обнаружены в свободном состоянии (вне составных элементарных частиц).

Изучение элементарных частиц и их взаимодействий представляет прямой (возможно единственный) путь к пониманию фундаментальных законов природы. Информация об элементарных частицах получается либо в результате экспериментов с космическими лучами, либо с помощью построенных ускорителей.

В зависимости от типа ускоряемых частиц различают протонные и электронные ускорители. Кроме того, ускорители бывают кольцевые и линейные. В линейных ускорителях частицы разгоняют вдоль прямой линии. В кольцевых ускорителях, «циклотронах», частицы ускоряются, летая по кругу. Использование ускорителей позволяет изучать свойства элементарных частиц и излучений в самых разных условиях. Подвергая определенные мишени бомбардировкам этими частицами, можно получить атомы других элементов, в том числе - и доселе неизвестных. Именно таким способом получают в научном центре в Дубне новые элементы Периодической системы Д. И. Менделеева.

В кольцевых ускорителях, вдоль всего кольца, в котором движутся разгоняемые заряженные частицы и из которых откачан воздух, стоят электромагниты. Чем сильнее магнитное поле, тем более энергичные частицы могут быть удержаны внутри кольца (камеры). Разгоняются частицы при помощи электрического поля в ускоряющих промежутках, которые расположены вдоль кольца. В кольцевом ускорителе, где частица может многократно пролететь вдоль кольца, пока не наберет нужную энергию, электрическое поле может быть не очень сильным. В линейном ускорителе, напротив, ускоряющие электрические потенциалы должны быть предельно высокими, потому что частица должна набрать всю свою энергию за один пролет. (Линейные ускорители используются также и для получения высокоэнергичных пучков ионов и ядер.) Один из самых больших действующих линейных ускорителей (SLAC) расположен в Стэнфорде (вблизи Сан-Франциско, США).

9.3.2. Элементарная структура вещества. Атом

Все окружающие нас предметы, а также и живые существа состоят из маленьких частиц, обычно - молекул. Молекулы же, в свою очередь, состоят из атомов. В составе молекулы может быть много атомов, пример тому - обыкновенный спирт. Молекула может состоять также из небольшого количества атомов, бывает, даже из одного атома. В таких случаях обычно говорят, что предмет просто состоит из атомов. Медная проволока, например, состоит из молекул, каждая из которых имеет в своем составе единственный атом. Можно сказать, что медная проволока просто состоит из атомов меди

Атомы, в свою очередь, тоже состоят из частиц. В середине каждого атома находится ядро, состоящее из двух видов частиц протонов и нейтронов. Бывают ядра, в которых совсем нет нейтронов (пример тому - ядро атома водорода), но это случается редко. Протоны и нейтроны имеют очень маленькую массу, приблизительно равную массе атома водорода. Каждый протон заряжен положительно, и величина его заряда равна +1. А вот нейтрон не заряжен, то есть заряд его просто равен нулю.

Если посмотреть на ядро в сборе, то оно в целом окажется заряженным положительно, а заряд его будет равен числу содержащихся в ядре протонов. Чтобы уравновесить положительный заряд ядра, необходимо окружить его в атоме отрицательно заряженными частицами, называемыми электронами. Заряд одного электрона равен -1, то есть для нейтрализации положительного заряда необходимо расположить столько же электронов, сколько протонов содержится в атомном ядре. Масса каждого электрона в тысячи раз меньше массы протона (или нейтрона), поэтому любой атом весит примерно столько же, сколько весит его ядро.

Если атом не трогать, то он будет жить своей жизнью в так называемом «основном» состоянии, в котором электроны располагаются вокруг ядра в строго определенных местах в соответствии с известными им законами. Если на атом оказать воздействие, хорошенько нагрев предмет или поместив в сильное электромагнитное поле, то некоторые электроны просто не смогут удержаться на своих местах и начнут от избытка энергии перемещаться на большее от ядра расстояние. Такое состояние атома называют «возбужденным». Бывает, однако, что через некоторое время часть электронов возвращается на свои законные позиции, при этом тот самый избыток энергии выхлестывается наружу, вызывая яркое свечение.

Именно таким образом возникает свечение электрической лампочки, когда под действием электрического тока многочисленные атомы вольфрама дружно переходят то в возбужденное состояние, то обратно. Если еще более усилить воздействие на атом, то часть электронов может совсем улететь, при этом атом в целом приобретет положительный заряд. Такое состояние атома называют «ионизированное», а сам атом называют «ионом». На явлении улетания электронов основано устройство кинескопа телевизора. Из нагретой нити вылетают отрицательно заряженные электроны, которые тут же устремляются к положительно заряженному экрану телевизора, вызывая его свечение. Если хорошо постараться, то можно заставить улететь из атома абсолютно все электроны. Атом в таком состоянии уже никак не называется, потому что это теперь не атом, а обыкновенное ядро. В совсем уж экстремально жарких условиях, например, внутри Солнца, материя как раз состоит из таких вот ядер.

9.3.3. Устойчивость и неустойчивость частиц.

Термоядерные процессы. Ядро атома

Все элементарные частицы, за исключением фотона, электрона, протона и обоих нейтрино, нестабильны. Это означает, что они самопроизвольно, без каких-либо внешних воздействий распадаются, превращаясь в другие частицы. Например, нейтрон самопроизвольно распадается на протон, электрон и электронное антинейтрино. Невозможно предсказать, когда именно произойдет указанный распад того или иного конкретного нейтрона; каждый конкретный акт распада случаен. Однако если проследить за множеством актов, то обнаруживается закономерность распада.

Каждая нестабильная элементарная частица характеризуется своим временем жизни. Чем меньше время жизни, тем больше вероятность распада частицы. Например, время жизни мюона составляет 2,2 10^-6 с, положительно заряженного π-мезона - 2,6 10^-8 с, нейтрального π-мезона – 10^-16 с, гиперонов - около 10^-10 с. В 70-х годах были обнаружены около 100 частиц с очень малым временем жизни – 10^-22 – 10^-23 с, получивших название резонансов. Примечательно, что гипероны и мезоны могут распадаться различными способами. Например, положительно заряженный π-мезон может распадаться на мюон и мюонное нейтрино, на позитрон (антиэлектрон) и электронное нейтрино, на нейтральный π-мезон, позитрон и электронное нейтрино. Для конкретного π-мезона нельзя предсказать не только время распада, но и тот способ распада, который данный мезон «выберет».

Нестабильность присуща не только элементарным частицам, но и другим микрообъектам. Явление радиоактивности (самопроизвольное превращение изотопов одного химического элемента в изотопы другого, сопровождающееся испусканием частиц) показывает, что нестабильными могут быть атомные ядра. Атомы и молекулы в возбужденных состояниях также оказываются нестабильными: они самопроизвольно переходят в основное или менее возбужденное состояние.

Определяемая вероятностными законами нестабильность есть, наряду с наличием спина, второе сугубо специфическое свойство, присущее микрообъектам. Его также можно рассматривать как указание на некую «внутреннюю сложность» микрообъекта.

Однако нестабильность - это специфическое, но отнюдь не обязательное свойство микрообъекта. Наряду с нестабильными существует много стабильных микрообъектов: фотон, электрон, протон, нейтрино, стабильные атомные ядра, а также атомы и молекулы в основном состоянии.

Взаимопревращения микрообъектов. Глядя на схему распада нейтрона, можно предположить, что нейтрон состоит из связанных друг с другом протона, электрона и электронного антинейтрино. Такое представление ошибочно. Распад элементарной частицы отнюдь не является распадом в прямом смысле слова; это акт превращения исходной частицы в некую совокупность новых частиц: исходная частица уничтожается, новые частицы рождаются. Несостоятельность буквального толкования термина «распад частицы» становится очевидной, если учесть, что многие частицы имеют несколько способов распада. Картина взаимопревращений элементарных частиц оказывается существенно богаче и сложнее, если рассматривать частицы не только в свободном, но также и в связанном состоянии.

Повседневный опыт учит: разобрать предмет на части - значит выяснить, из чего он структурно состоит. Идея анализа (идея дробления) отражает характерную сторону классических представлений. При переходе к микрообъектам эта идея в определенной мере еще «работает»: молекула состоит из атомов, атом состоит из ядра и электронов, ядро состоит из протонов и нейтронов. Однако на этом указанная идея себя исчерпывает: «дробление», например, нейтрона или протона не выявляет никакой структуры этих частиц. В отношении элементарных частиц нельзя утверждать: «распад объекта на какие-либо части означает, что объект состоит из этих частей». Именно это обстоятельство может служить определением самого термина «элементарная частица».

Распады элементарных частиц далеко не исчерпывают всех происходящих взаимопревращений частиц. Не менее богата картина взаимопревращений, происходящих при столкновениях частиц.

Ядра в различных атомах могут быть стабильными и нестабильными. В первом случае с атомами ничего интересного не происходит. Во втором случае, наоборот, происходит распад ядра. Явление, когда ядра сами по себе распадаются, называется радиоактивностью. Распад ядер обычно сопровождается вылетанием наружу ряда частиц. Чаще всего вылетают положительно заряженные альфа-частицы (это ядра гелия, состоящие из двух протонов и двух нейтронов) и отрицательно заряженные бета-частицы (это - попросту электроны). Радиоактивный распад часто сопровождается гамма-излучением, это что-то наподобие радиоволн. При распаде некоторых атомов бывают случаи, когда происходит вылетание и других частиц, скажем, нейтронов. В некоторых случаях вылетает и самая маленькая из известных частиц (до сих пор неизвестно, есть у этой частицы вообще хоть какая-нибудь масса!) - нейтрино. Также встречаются атомы, распад которых сопровождается не гамма-излучением, а каким-нибудь другим, например, рентгеновским.

Дата добавления: 2014-12-29