Динамические и стохастические системы. 2 страница

С бета распадом, из-за исчезающе малой вероятности регистрации антинейтрино и нейтрино, связаны философские дискуссии в первой четверти 20 века о возможности нарушения закона сохранения материи-энергии в некоторых физических процессах. Однако, именно осознание этого закона сохранения как фундаментального принципа естествознания позволило теоретически обосновать существование электрически нейтральной и чрезвычайно легкой (а может быть и не имеющей массы покоя) частицы вещества, а затем (в 50-х годах) экспериментально обнаружить эту элементарную частицу. Её предсказал еще в 1931 году швейцарский физик Вольфганг Паули, и назвал, в честь выдающегося итальянского физика Энрико Ферми, нейтрино (по-итальянски - маленький нейтрон).

Гамма-излучение – поток фотонов (квантов электромагнитного поля) высокой энергии, возникающих при т.н. изомерных переходах в атомных ядрах, когда в результате предшествующего альфа- или бета-распада образуется ядро-продукт в возбужденном состоянии, и избыток энергии с большей или меньшей вероятностью «высвечивается» в виде гамма-фотонов. При этом не происходит «изотопных» превращений в структуре ядра, а только переход ядра в основное энергетическое состояние. Гамма излучение, как не имеющее электрического заряда, относительно слабо взаимодействует с атомами вещества и поэтому обладает высокой проникающей способностью – до нескольких десятков сантиметров в свинце, (в зависимости от начальной энергии), и соответственно до многих сотен метров в воздухе. Это позволяет наблюдать за радиационной обстановкой в различных районах Земли со спутников, а также вести радиогеологоразведку. Изучение потоков гамма-излучения в составе космических лучей имеет большое значение в астрофизике, позволяя исследовать закономерности процессов, происходящих в звездах и ядрах галактик.

23. Атом – (неделимый), мельчайшая часть химического элемента, сохраняющая его свойства. Состоит из ядра, содержащего протоны и нейтроны (общее название – нуклоны) и электронных оболочек, число электронов в которых равно числу протонов в ядре. Атом в целом электронейтрален, химические свойства его в основном определяются конфигурацией внешних оболочек и количеством электронов на них. Энергетические характеристики орбитальных электронов обладают свойством дискретности и изменяются скачкообразно путем т.н. квантового перехода, посредством поглощения или испускания квантов электромагнитного излучения – фотонов. В первом приближении модель атома можно изобразить в виде сферического образования, весьма условно характеризуемого средним диаметром порядка 10^-8 см, причем фактически вся атомная масса сосредоточена в ядре, имеющем размеры порядка 10^-13 см.

Атомы всех существующих химических элементов расположены в периодической системе в порядке возрастания их атомных номеров. Выдающийся английский физик Эрнест Резерфорд пришел к планетарной модели атома на основе эксперимента, анализируя распределение траекторий рассеянных альфа-частиц, которыми он бомбардировал атомы мишени. Некоторые частицы вели себя так, будто отражались от ничтожной по размерам, но твердой преграды, большинство других лишь слегка рассеивалось гораздо большей в диаметре, но очень «рыхлой» областью. Интересно то, что еще за семь лет до Резерфорда, в 1904 году известный японский физик Хантаро Нагаока (1865 – 1950) предложил модель атома, построенную по типу планеты Сатурн, согласно которой атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого вращается кольцо электронов. Однако эта чисто умозрительная модель, не имея экспериментального обоснования, не произвела в то время впечатления на научное сообщество, хотя сейчас её можно считать предшественницей планетарной модели атома Резерфорда.

Изучение закономерностей внутриструктурного поведения атома показало, во первых, принципиальную ограниченность описательных возможностей ньютоновской классической физики (высшего достижения человеческой мысли с античных времен), а во вторых - тех принципов мышления и аналогий, которые базируются на здравом смысле и предшествующем опыте естествознания. В настоящее время существует несколько моделей атома, отражающих несводимые друг к другу особенности его поведения в различных ситуациях, более адекватно описывающих процессы взаимодействия атомов в вероятностных терминах квантовой механики, но, конечно, не обладающих той наглядностью, которая свойственна более простой и доступной обыденному сознанию, но слишком упрощенной и поверхностной планетарной модели.

Последняя, отражавшая структуру атома в привычных мышлению 19-го века аналогиях, выдвинутая в 1911 году Резерфордом, произвела, тем не менее, переворот в естествознании, хотя являлась очень грубым приближением. Став началом мировоззренческой революции 20-го века, вообще, и послужив мощным импульсом для развития атомной науки, в частности, планетарная модель атома была модернизирована в 1913 году выдающимся датским ученым Нильсом Бором, выдвинувшим для объяснения парадоксальных свойств атома два постулата, основанных на квантовых представлениях и полностью отвергавших традиционные подходы классической физики.

Первый постулат состоит в том, что электроны могут находиться только на т.н. разрешенных орбитах, стационарное состояние которых обеспечивается тем, что электрон неограниченно долго может не излучать энергию и, при отсутствии воздействий извне, не поглощать ее.

Второй постулат утверждает, что при энергетических воздействиях электрон способен поглощать энергию только дискретными порциями – квантами, переходя при этом как бы на более высокую орбиту (возбужденное состояние), откуда он непременно возвращается в основное состояние (квантовый скачок), излучая избыток энергии в виде квантов электромагнитного поля (фотонов). Этот подход позволил упорядочить и объяснить все необъяснимые ранее экспериментальные данные и теоретически предсказать новые необычные свойства атомов, подтвержденные в дальнейшем экспериментально, хотя многие, взятые в качестве знаков из арсенала классической науки термины и понятия, имеют совершенно другие референты в субатомном мире.

Модель атома Резерфорда-Бора и дальнейшее развитие атомной физики по своему революционному влиянию на всю культуру 20-го века сравнимы, пожалуй, только с воздействием на европейское мышление 16-17 веков гелиоцентрической системы Коперника-Кеплера. Эти исследования стали началом следующего за ньютоновской физикой этапа в развитии науки, они привели к появлению новой парадигмы, выходящей далеко за пределы собственно естествознания, и позволили заложить основы нового философского неклассического воззрения на мир как на иерархическую последовательность несводимых друг к другу форм структурной организации материи (микромир, макромир и мегамир), требующих, наряду с традиционными общеметодологическими принципами науки, использования специфических для каждого данного уровня реальности приемов познания и методов интерпретации, а также рационального выбора фундаментальных оснований и логико-семантических ограничений.

Впервые идея об атомном строении вещества была высказана чисто метафизически еще в 4-5 веках до н.э. древнегреческими философами Анаксагором, Левкиппом и Демокритом – «весь мир состоит из атомов, непрерывно движущихся в пустоте». В те же античные времена она была отвергнута Платоном и Аристотелем, которые сводили мир к четырем первоэлементам – земле, воде, воздуху и огню. Атомистическая идея строения материи возродилась веком позже в философии Эпикура, получила поэтическое отражение и дошла до нашего времени в поэме древнеримского поэта Лукреция Кара «О природе вещей». Пережив столетия, она возникла, уже на научных основаниях, в начале 19 века в трудах Джона Дальтона по химии, который доказывал атомистическое строение вещества на основе эмпирического закона кратных отношений масс реагентов, претерпевающих химические превращения. Затем в обновленном виде, начиная с конца 19-го – начала 20-го веков, преодолевая сопротивление даже самых крупных ученых (таких, как Мах и Оствальд), атомистическая идея стала основным концептуальным фундаментом современной физики и химии.

Исследованием закономерностей поведения атомных электронных оболочек (орбиталей) занимается атомная физика, в частности, атомная спектроскопия, позволяющая идентифицировать атомный состав вещества светящихся космических объектов – Солнца, комет, далеких звезд, газопылевых облаков и туманностей и т.п. по спектральным характеристикам электромагнитного излучения, испускаемого возбужденными атомами вещества этих объектов, и ставшая важнейшим подспорьем современной астрофизики и космологии.

Все атомы характеризуются атомной массой и атомным номером. Атомная масса (а.е.м.) – это масса атома химического элемента, выраженная в атомных единицах массы, в качестве которых принята 1/12 часть массы изотопа углерода с массовым числом 12. Приблизительно 1 а.е.м. = 1,66*10^-24 г. Атомный номер – это порядковый номер атомов Z (или т.н. зарядовое число) различных химических элементов в периодической системе элементов (например, в таблице Менделеева). Соответствует числу протонов в ядре и, следовательно, - электронов на атомных орбиталях. Последние, согласно модернизированной модели атома Резерфорда-Бора, представляют собой локализованные в соответствующих областях атома облака электронов.

Атомный номер характеризует периодичность химических свойств элементов. Для всех известных на Земле природных элементов величина атомного номера изменяется в пределах от 1 (водород) до 92 (уран). Вместе с массовым числом М (суммой протонов и нейтронов в ядре) атомный номер характеризует химический элемент (как набор изотопов) в периодической системе элементов: символически: ^МХ_Z, где Х – соответствующий символ того или иного химического элемента.

Понятие химического элемента ввел в науку в 1661 году английский физик и химик Роберт Бойль (1627 – 1691), который был сторонником атомистической гипотезы и считал, что все тела состоят из более мелких и совершенно одинаковых частиц (атомов). В последние годы методом последовательных ядерных реакций были получены искусственные (т.н. трансурановые, до 114-го включительно) радиоактивные элементы, все из которых, за исключением 92-го (плутоний, альфа-распад, период полураспада 24000 лет), весьма нестабильны и «короткоживущи».

23/1. Атомное ядро. Центральной структурой атома являетсяатомное ядро. Оно состоит из протонов, имеющих положительный электрический заряд, и электронейтральных нейтронов (общее название – нуклоны). Число протонов определяет порядковый номер того или иного химического элемента в периодической таблице Менделеева, различное количество нейтронов в ядре при данном числе протонов обусловливает наличие изотопов у одного и того же химического элемента. При образовании ядра атома из определенного количества нуклонов результирующая масса ядра всегда меньше суммы масс нуклонов, составляющих его, на величину энергии связи, делающей ядра устойчивыми структурами. Согласно теории относительности, эта энергия связана с недостающей массой соотношением E=mc² (дефект массы, - обнаружен английским физиком Ф.У. Астоном в 1927 г.)., она в миллионы раз превышает энергию связи электронов в атомных оболочках и выделяется при ядерном взрыве или в ядерных реакторах на АЭС из тех ядер, которые способны к реакции деления.

Связь между нуклонами в ядре осуществляется посредством сильного взаимодействия в результате обмена виртуальными мезонами (пи-мезонами или сокращенно пионами). Существует эмпирически найденная зависимость энергии связи нуклонов в ядре от его атомной массы – т.н. кривая Астона (1927 г.), имеющая максимум в районе атома железа (примерно 8,2 Мэв на один нуклон). Энергия связи для атомных ядер изотопов урана, тория или плутония составляет примерно 7 Мэв на нуклон – и эта разница (с учетом атомной массы этих нуклидов - около 200 Мэв на одно ядро) как раз и выделяется при цепной реакции делении ядер в реакторах или бомбах. Пересчет значений энергетического выхода реакции ядерного деления на обычные энергоносители, показывает, что один килограмм урана или плутония выделяет энергию, эквивалентную сжиганию примерно 2000 тонн нефти или взрыву 20000 тонн тротила.

Некоторые конфигурации ядер обладают повышенной устойчивостью и называются магическими, - это те, которые содержат по 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126 нуклонов. Они наиболее распространены в природе и наиболее устойчивы в процессах ядерных превращений. Изотопы химических элементов бывают стабильные и радиоактивные. Последние представлены небольшим количеством реликтовых элементов, среднее время жизни которых соизмеримо с геологическим возрастом Земли (уран-235, уран-238, торий-232, калий-40 и некоторые другие). Все же остальные радиоактивные нуклиды (а их огромное количество), для использования в науке и технике, получают искусственным путем в разнообразных ядерных реакциях.

Ядра с четным числом нуклонов имеют целочисленное и нулевое значения спина, а с нечетным – полуцелое, и проявляют соответствующие магнитные свойства. Будучи квантовомеханическими системами, ядра характеризуются дискретными энергетическими состояниями, - каждый переход из возбужденного в основное состояние сопровождается испусканием гамма-фотона – жесткого электромагнитного излучения соответствующей энергии, представляющей разность между энергиями основного и возбужденного состояний или между энергиями двух соседних уровней при каскадном переходе.

Совокупность возможных энергетических переходов образует спектр ядерного излучения, с характерными линиями для ядер каждого химического элемента. Например, часто используемый в медицинской практике для радиотерапии онкологических заболеваний радиоактивный изотоп кобальт-60 (т.н. кобальтовая пушка), после бета-распада дает дочерний продукт – изотоп никель-60 в возбужденном состоянии, который, переходя в основное, излучает спектр гамма-фотонов двух энергий – 1,17 Мэв и 1,33 Мэв. Используемый в гамма-дефектоскопии материалов изотоп цезий-137 дает после бета-распада в качестве дочернего продукта радиоактивный нуклид барий-137, который переходит в основное состояние, испуская гамма-фотоны с энергией 0,6 Мэв.

Атомное ядро очень сложная система, проявляющая различные, часто противоречивые и даже взаимоисключающие, свойства в процессах, протекающих при различных энергетических условиях. Это отражается и в имеющихся моделях атомного ядра, которые хорошо описывают закономерности поведения ядра в определенных энергетических диапазонах, при выходе за пределы которых «описательная сила» этих моделей резко убывает. Таковы: модель составного ядра (Н. Бор, 1936 г.), гидродинамическая модель ядра (М. Борн, 1936 г.), оболочечная модель (М. Гепперт-Майер, И. Йенсен, 1950 г.), обобщенная модель, как бы примиряющая вторую и третью (О. Бор, Б. Моттельсон, 1953 г.), сверхтекучая модель (те же, 1958 г.) и еще несколько других моделей, все из которых имеют один общий недостаток – необходимость введения значительного количества параметров, которые приходится эмпирически подбирать для обеспечения наилучшего согласования теоретических расчетов с экспериментальными данными.

Тем не менее, вся практика использования ядерной энергии как в мирных, так и в военных целях опирается на существующую и продолжающую активно развиваться в настоящее время теорию атомного ядра. Возможно, что общая непротиворечивая теория атомного ядра будет построена на основе кварковой модели элементарных частиц. (См. также: Ядерный реактор).

24. Деление атомного ядра. а) спонтанное деление – процесс самопроизвольного распада тяжелых радиоактивных элементов на два ядра-осколка и два или три нейтрона. Этот процесс имеет для природных радиоизотопов урана или тория вероятность на несколько порядков меньшую, чем свойственный им же альфа-распад, однако для ряда искусственных очень нестабильных трансурановых элементов – это основной канал распада; б) вынужденное деление – процесс деления атомных ядер тяжелых элементов под действием внешних нейтронов различной энергии, захватываемых ядром и переходящим при этом в возбужденное состояние с образованием впоследствии двух ядер-осколков и двух или трех нейтронов.

Конкурирующим процессом при захвате нейтрона недостаточной энергии может быть бета-распад возбужденного ядра. Способность к делению тяжелых ядер нейтронами характеризуется т.н. параметром деления – отношением квадрата атомного номера к атомной массе: Р=Z²/М, который, как следует из опыта, должен быть несколько больше 36.

При подходящих условиях и наличии т.н. критической массы соответствующего радионуклида (например, урана-235, плутония-239 и т.п.) возникает и лавинообразно нарастает цепная реакция деления, вовлекающая в этот процесс практически все атомы, сосредоточенные в данном объеме, и приводящая к ядерному взрыву. В энергетических ядерных реакторах, используемых на АЭС, посредством специальных устройств, конфигурации активной зоны и оптимальной концентрации делящегося материала достигается медленное, долговременное и управляемое энерговыделение. При этом исходная смесь изотопов урана постепенно «выгорает», превращаясь в самые разнообразные радиоактивные продукты деления (до 200 радиоизотопов различных элементов), среди которых два долгоживущих: стронций-90 и цезий-137 с периодами полураспада примерно 28 лет и 32 года.

Эти радиоизотопы представляют серьезную экологическую опасность как химические аналоги жизненно важных элементов – соответственно кальция (двухвалентный) и натрия с калием (одновалентные). Эти радионуклиды включаются вместе с ними в соответствующие биохимические реакции и проникают в трофические цепочки (см.), доходя до человека. Проведение ядерной реакции деления со сдвигом в сторону конкурирующего бета-распада (реакторы-размножители) позволяет из природного урана получать долгоживущий трансурановый радиоизотоп плутоний-239 (период полураспада 24000 лет) с высоким значением параметра деления (36,97), удобный для создания ядерного оружия. (См. также: Ядерный реактор).

25. Радиоактивность; радиоактивный распад - самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер естественных химических элементов (и их искусственных изотопов) в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием ядерного излучения различного типа. Впервые явление радиоактивности обнаружено в 1896 году французским физиком Анри Беккерелем в природных соединениях урана, из которых в 1902 году выдающийся французский физикохимик польского происхождения дважды лауреат Нобелевской премии Мария Склодовская-Кюри, (которая и ввела в научный обиход термин «радиоактивность»), получила сначала соль радиоактивного элемента радия – одного из дочерних продуктов распада урана, а в 1910 году совместно с французским химиком А. Дебьерном выделила чистый металлический радий. Она же в эти годы открыла и радиоактивный элемент полоний. Величина активности радионуклидов измеряется в Беккерелях; 1 Бк =1 распад в секунду в системе СИ, иногда применяется и внесистемная единица: 1 Кюри =3,7*10¹⁰ Бк. Известно четыре типа самопроизвольных ядерных превращений: альфа-распад, бета-распад, электронный захват и спонтанное деление тяжелых ядер – урана, тория и трансурановых искусственных элементов.

Изомерный ядерный переход из возбужденного энергетического состояния в основное, например, после предшествующего бета-распада, в результате чего испускается ядерное гамма-излучение, в строгом смысле распадом не является, т.к. при этом атомное ядро химического элемента не изменяется. Радиоактивный распад – явление статистической природы, обусловленное внутренней неустойчивостью ядер, имеющих избыток или недостаток нейтронов, по сравнению со стабильными изотопами этих элементов.

Числовой характеристикой неустойчивости является т.н. постоянная распада k, имеющая физический смысл вероятности распада. Часто используется понятие периода полураспада T_1/2 – времени, в течение которого распадется в среднем половина исходного количества данного радионуклида. Эти параметры связаны соотношением T_1/2=ln2/k. Среднее число распавшихся радиоактивных атомов N(t) зависит от времени экспоненциально, N(t)=N₀*e^-kt, но при условии достаточно большого количества радиоактивного вещества, когда справедлив закон больших чисел. О моменте распада изолированного атома, даже зная период полураспада, ничего определенного сказать нельзя.

Периоды полураспада различных радионуклидов (искусственных и природных) колеблются в пределах от тысячных долей секунды до миллиардов лет. Долгоживущие естественнорадиоактивные изотопы остались в земной коре со времени образования Земли и служат материалом для геохронологии (например, калий-40 – 1,3*10⁹ лет, уран-238 – 4,5*10⁹ лет, торий-232 – 1,4*10¹⁰ лет). Используя закономерности радиоактивного распада реликтовых радионуклидов, Э. Резерфорд и П. Кюри предложили в 20-х годах абсолютную геохронологическую шкалу. Анализируя данные по распаду природных радиоизотопов, геофизики оценили возраст Земли примерно в 4,5 – 4,6 млрд. лет. В археологии также широко применяется метод радиоуглеродного датирования древесных образцов по степени распада накопившегося в них природного радиоизотопа углерод-14 (T_1/2 = 5500 лет). (См. также: Доза облучения).

26. Поле, (физическое поле) – особая форма материи, физическая система, обладающая бесконечным числом степеней свободы. Примерами могут быть электромагнитное поле, гравитационное поле (поле тяготения), поле ядерных сил, волновые квантованные поля элементарных частиц. Понятие поля, пронизанного силовыми линиями, введено в физику выдающимся английским физиком Майклом Фарадеем в 30-е годы Х1Х века для описания механизма действия электрических и магнитных сил в качестве альтернативы ньютоновским представлениям о дальнодействии, т.е. о процессах взаимодействия тел на расстоянии без какого-либо посредника – переносчика силы. Согласно представлениям о дальнодействии, сила притяжения или отталкивания между двумя зарядами возникает только при наличии двух заряженных частиц вещества. Пространству около этих частиц не отводится никакой активной роли в передаче взаимодействия. Концепция поля, напротив, подразумевает, что само наличие заряженной частицы или массы вещества меняет свойства пространства, создавая в нем силовое поле, и каждая точка измененного пространства обладает потенциальной способностью проявить действие силы.

Поле выполняет роль посредника, передавая от точки к точке пространства действие одного тела или заряда на другой, - такой процесс передачи силового взаимодействия получил название близкодействия. По мнению Эйнштейна идея поля была самым важным открытием в физике со времён Ньютона. В 60-е годы Х1Х века другой выдающийся английский физик Дж.К. Максвелл дал концепции поля математическую интерпретацию и построил на этой основе классическую теорию электромагнитного поля (система четырех фундаментальных уравнений Максвелла), исходя из которой сумел предсказать наличие в природе электромагнитных волн, передающих энергию поля со скоростью света и сделать вывод о том, что свет есть частный случай электромагнитных волн определенной длины и частоты.

Согласно теории относительности Эйнштейна, ни один сигнал не может распространяться быстрее света, поэтому все процессы взаимодействия между зарядами, происходящие по типу близкодействия, имеют конечную скорость передачи силового воздействия, т.е. посредничество поля в передаче энергии от одного тела к другому создает определенное запаздывание, тогда как в теории дальнодействия взаимодействие между телами происходит мгновенно. В течение всего времени запаздывания именно полю принадлежит часть энергии, отданной первым телом или зарядом, но еще не полученная вторым. При таком механизме передачи энергии поле является физической реальностью, одной из форм существования материи.

В отличие от вещества (частиц материи) физические величины, характеризующие поле (энергия, импульс, момент импульса и т.д.), не сосредоточены в некоторой точке, где в данный момент находится тело, а распределены по всему пространству, и в каждый момент времени их следует задавать для каждой точки пространства. Эта операция упрощается путем введения полевой функции, по которой определяются все необходимые физические характеристики поля. Для электрического поля такой функцией пространственных координат является вектор напряженности, характеризующий величину и направление силы в данной точке, а для гравитационного – потенциал поля, скалярная (т.е. не имеющая направления) характеристика.

Движение частицы в пространстве – это механическое перемещение дискретного объекта, обладающего в декартовой системе координат тремя поступательными степенями свободы и тремя вращательными (по трем независимым направлениям). Движения поля – это распространяющиеся колебания полевой функции, т.е. волновой процесс, которому свойственны все волновые явления, такие, как дифракция, интерференция, суперпозиция. Эти явления, характерные для поля (континуальность), в рамках классической физики принципиально невозможны для частиц (дискретность), таким образом классическая наука и философия при рассмотрении категории материи оперирует дихотомией «поле-вещество». Квантовая механика на пути к единому описанию природы сделала важный шаг для устранения этого противопоставления, введя т.н. пси-функцию Шредингера (волновую квантовомеханическую функцию координат и времени), но она отразила только волновые свойства элементарных частиц, - феномен микромира, известный как корпускулярно-волновой дуализм.

Переход к единой корпускулярно-волновой модели материи осуществляется в квантовой теории поля при помощи метода вторичного квантования, когда реальному физическому полю того или иного типа ставятся в соответствие дискретные кванты, отвечающие различным возможным состояниям этого поля. В терминах такого абсолютно неклассического физического объекта – квантованного поля, - в современной физике описываются частицы, которые теперь представляют собой кванты-переносчики соответствующего взаимодействия. При таком подходе, например, электроны и позитроны – это кванты электрон-позитронного поля, фотоны – кванты электромагнитного поля, глюоны – кванты глюонного поля и т.д. Переносчиком гравитационного взаимодействия в поле тяготения являются гравитоны – кванты поля гравитации. Они обладают всеми им присущими физическими характеристиками такими, как масса покоя, заряд, энергия, импульс, спин, четность, странность, цвет и т.д.

Квантованное поле – это совершенно новое фундаментальное понятие современной физики, описывающее реально существующий физический объект микромира, лишенный дихотомии «поле-вещество» и органично обладающий присущей ему совокупностью корпускулярных и волновых свойств, часть которых при переходе к классическому пределу неизбежно теряется. С эпистемологической точки зрения это соответствует несводимости квантовомеханической реальности к реальности макромира и семантической несоизмеримости понятий, используемых для моделирования и интерпретации объектов и явлений, принадлежащих различным масштабам сложности виерархии уровней структурной организации материи.

27. Структурные уровни организации материи – иерархическая система описания закономерностей поведения объектов материального мира, обусловленная невозможностью в рамках современной науки создать целостное представление о природе. Деление материального мира на: 1) микромир, 2) макромир, 3) мегамир соответствует принципиально отличающимся структурным формам организации и движения материи, описание которых методами современной науки также принципиально отличается и ведется по следующим принципам:

1). По законам квантовой механики с учетом дискретной природы и вероятностного характера происходящих процессов, где «властвует» принцип неопределенности, отсутствует понятие точных и однозначных траекторий движения частиц, действуют законы сохранения весьма специфических параметров, не имеющих наглядных аналогий. Скорость света в этом мире равна определенной величине, вполне соизмеримой со скоростью других процессов, а эффект замедления времени является обычным явлением;

2). По детерминистским законам классической ньютоновской динамики, когда процессы считаются непрерывными, поскольку постоянную Планка можно без потери точности приравнять к нулю, скорость света практически равна бесконечности, пространство евклидово, абсолютно и трехмерно, а время линейно и также абсолютно;

3). Согласно принципам общей теории относительности, в которой пространство и время связаны в один неразделимый континуум, материальные массы космических тел искривляют геометрию пространства-времени, а скорость света становится фундаментальной мерой наблюдаемости или ненаблюдаемости объектов, порождая понятие горизонта событий и ставя предел возможности получения информации об объектах и познанию Вселенной научными методами. (См. также: Атом, Вселенная, Элементарные частицы).

28. Античастицы – субъядерные элементарные частицы вещества, имеющие одинаковое значение ряда основных параметров, таких, как масса, время жизни, величина электрического заряда, собственного момента импульса (спина), но противоположный знак электрического заряда и некоторых других квантовых параметров. При взаимодействии претерпевают аннигиляцию. Самым простым примером такой пары являются электрон и позитрон. Вещество, составленное из соответствующих античастиц, называют антивеществом в противоположность «нормальному» или обычному веществу, составляющему наш мир, в котором мы существуем. По химическим свойствам антивещество неотличимо от вещества, являясь как бы его зеркальным отражением (в лабораториях, например, получен и исследован антиводород, состоящий из антипротона и позитрона).

Дата добавления: 2015-06-27