Áèáëèîòåêà

Òåîëîãèÿ

Êîíôåññèè

Èíîñòðàííûå ÿçûêè

Äðóãèå ïðîåêòû







Âàø êîììåíòàðèé î êíèãå

Ãðóøåâèöêàÿ Ò., Ñàäîõèí À. Êîíöåïöèè ñîâðåìåííîãî åñòåñòâîçíàíèÿ

ÎÃËÀÂËÅÍÈÅ

ÒÅÌÀ 9 ÑÒÐÓÊÒÓÐÍÛÅ ÓÐÎÂÍÈ ÎÐÃÀÍÈÇÀÖÈÈ ÌÀÒÅÐÈÈ
ÑÒÐÓÊÒÓÐÍÎÑÒÜ È ÑÈÑÒÅÌÍÎÑÒÜ ÌÀÒÅÐÈÈ

Âàæíåéøèìè àòðèáóòàìè ìàòåðèè ÿâëÿþòñÿ ñòðóêòóðíîñòü è ñèñòåìíîñòü. Îíè âûðàæàþò óïîðÿäî÷åííîñòü ñóùåñòâîâàíèÿ ìàòåðèè è òå êîíêðåòíûå ôîðìû, â êîòîðûõ îíà ïðîÿâëÿåòñÿ. Ïîä ñòðóêòóðîé ìàòåðèè îáû÷íî ïîíèìàåòñÿ åå ñòðîåíèå â ìèêðîìèðå, ñóùåñòâîâàíèå â âèäå ìîëåêóë, àòîìîâ, ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö è ò.ä. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî ÷åëîâåê, ÿâëÿÿñü ìàêðîñêîïè÷åñêèì ñóùåñòâîì, ïðèâûê ê ñîîòâåòñòâóþùèì ìàñøòàáàì, ïîýòîìó ïîíÿòèå ñòðîåíèÿ ìàòåðèè àññîöèèðóåòñÿ, êàê ïðàâèëî, ñ ìèêðîîáúåêòàìè. Íî åñëè ðàññìàòðèâàòü ìàòåðèþ â öåëîì, òî ïîíÿòèå ñòðóêòóðû ìàòåðèè áóäåò îõâàòûâàòü òàêæå ðàçëè÷íûå ìàêðîñêîïè÷åñêèå òåëà, âñå êîñìè÷åñêèå ñèñòåìû ìåãàìèðà. Ñ ýòîé òî÷êè çðåíèÿ ñòðóêòóðà ìàòåðèè ïðîÿâëÿåòñÿ â ñóùåñòâîâàíèè áåñêîíå÷íîãî ìíîãîîáðàçèÿ öåëîñòíûõ ñèñòåì, òåñíî ñâÿçàííûõ ìåæäó ñîáîé. Èç âñåãî ìíîãîîáðàçèÿ ôîðì îáúåêòèâíîé ðåàëüíîñòè (òî åñòü ìàòåðèè), ýìïèðè÷åñêè äîñòóïíîé äëÿ íàáëþäåíèÿ ÿâëÿåòñÿ êîíå÷íàÿ îáëàñòü ìàòåðèàëüíîãî ìèðà, êîòîðàÿ ïðîñòèðàåòñÿ îò 10-15ñì äî 1028ñì (îêîëî 20 ìëðä. ñâåòîâûõ ëåò), à âî âðåìåíè - äî 2-1010 ëåò.  ýòèõ äîñòóïíûõ íàì ìàñøòàáàõ ñòðóêòóðíîñòü ìàòåðèè ïðîÿâëÿåòñÿ â åå ñèñòåìíîé îðãàíèçàöèè, ñóùåñòâîâàíèè â âèäå ìíîæåñòâà èåðàðõè÷åñêè âçàèìîñâÿçàííûõ ñèñòåì:
Ìåòàãàëàêòèêà, îòäåëüíàÿ ãàëàêòèêà, çâåçäíàÿ ñèñòåìà, ïëàíåòà, îòäåëüíûå òåëà, ìîëåêóëû, àòîìû, ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû.
Íàðÿäó ñî ñòðóêòóðíîñòüþ íåîòúåìëåìûì ñâîéñòâîì ìàòåðèè ÿâëÿåòñÿ åå ñèñòåìíîñòü. Ñèñòåìà - ýòî âíóòðåííå (èëè âíåøíå) óïîðÿäî÷åííîå ìíîæåñòâî âçàèìîñâÿçàííûõ ýëåìåíòîâ, îïðåäåëåííàÿ öåëîñòíîñòü, ïðîÿâëÿþùàÿ ñåáÿ êàê íå÷òî åäèíîå ïî îòíîøåíèþ ê äðóãèì îáúåêòàì èëè âíåøíèì óñëîâèÿì. Âî âñåõ öåëîñòíûõ ñèñòåìàõ ñâÿçü ìåæäó ýëåìåíòàìè ÿâëÿåòñÿ áîëåå óñòîé÷èâîé, óïîðÿäî÷åííîé è âíóòðåííå íåîáõîäèìîé, ÷åì ñâÿçü êàæäîãî èç ýëåìåíòîâ ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé.  íåæèâîé ïðèðîäå ìíîæåñòâî îáúåêòîâ áóäåò öåëîñòíîé ñèñòåìîé òîëüêî â òîì ñëó÷àå, åñëè ýíåðãèÿ ñâÿçè ìåæäó íèìè áîëüøå èõ ñóììàðíîé êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè ñîâìåñòíî ñ ýíåðãèåé âíåøíèõ âîçäåéñòâèé, íàïðàâëåííûõ íà ðàçðóøåíèå ñèñòåìû.  ïðîòèâíîì ñëó÷àå ñèñòåìà íå âîçíèêíåò èëè ðàñïàäåòñÿ. Ýíåðãèÿ âíóòðåííèõ ñâÿçåé - ýòî îáùàÿ ýíåðãèÿ, êîòîðóþ íóæíî áûëî áû ïðèëîæèòü ïîñëåäîâàòåëüíî ê êàæäîìó èç ýëåìåíòîâ, ÷òîáû óäàëèòü åãî èç ñèñòåìû íà áîëüøîå ðàññòîÿíèå, òî åñòü «ðàñòàùèòü» ñèñòåìó. Ïîñêîëüêó ýòà ýíåðãèÿ íå âîçíèêàåò èç íè÷åãî, ñòàáèëüíîñòü è öåëîñòíîñòü ñèñòåì îêàçûâàåòñÿ êîñâåííî îáóñëîâëåííîé äåéñòâèåì çàêîíà ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè.
Âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ ñâÿçè ìîæåò èìåòü ðàçëè÷íîå çíà÷åíèå â çàâèñèìîñòè îò õàðàêòåðà ñèë, îáúåäèíÿþùèõ òåëà â ñèñòåìû. Ñ ïåðåõîäîì îò êîñìè÷åñêèõ ñèñòåì ê ìàêðîñêîïè÷åñêèì òåëàì, ìîëåêóëàì è àòîìàì ê ãðàâèòàöèîííûì ñèëàì äîáàâëÿþòñÿ ýëåêòðîìàãíèòíûå, íàìíîãî áîëåå ìîùíûå, ÷åì ïåðâûå.  àòîìíûõ ÿäðàõ äåéñòâóþò åùå áîëåå ìîùíûå ÿäåðíûå ñèëû. ×åì ìåíüøå ðàçìåðû ìàòåðèàëüíûõ ñèñòåì, òåì áîëåå ïðî÷íî ñâÿçàíû ìåæäó ñîáîé èõ ýëåìåíòû. Ïðè ïåðåõîäå ê ýëåìåíòàðíûì ÷àñòèöàì ýíåðãèÿ âíóòðåííèõ ñâÿçåé âîçðàñòàåò åùå áîëüøå è îêàçûâàåòñÿ ñîïîñòàâèìîé ñ èõ ñîáñòâåííîé ýíåðãèåé .
Èìåííî íà óðîâíå ìèêðîìèðà ôèçèêà èùåò ñåãîäíÿ îòâåòû íà âîïðîñû, èç ÷åãî ñîñòîèò ìàòåðèÿ? Åñòü ëè êîíå÷íûé ïðåäåë äåëèìîñòè ìàòåðèè? - âîïðîñû, èçäàâíà âîëíîâàâøèå ÷åëîâå÷åñòâî.
Äîëãîå âðåìÿ àòîì ñ÷èòàëñÿ êîíå÷íûì ïðåäåëîì äåëèìîñòè ìàòåðèè, à òàêæå òåì ýëåìåíòàðíûì «êèðïè÷èêîì» âåùåñòâà, èç êîòîðîãî ñëîæåíû âñå ïðåäìåòû è ÿâëåíèÿ íàøåãî ìèðà. Íî óæå ê íà÷àëó XX â. âûÿñíèëîñü, ÷òî ýòî íå òàê. Áûë îòêðûò ýëåêòðîí, à çàòåì è äðóãèå ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû, ÷èñëî êîòîðûõ ïîñòîÿííî âîçðàñòàåò è íà ñåãîäíÿøíèé äåíü ïðåâûñèëî 300 ðàçíîâèäíîñòåé. Ó áîëüøèíñòâà ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö åñòü àíòè÷àñòèöû, îòëè÷àþùèåñÿ ïðîòèâîïîëîæíûìè çíàêàìè ýëåêòðè÷åñêîãî çàðÿäà è ìàãíèòíîãî ìîìåíòà: äëÿ ýëåêòðîíîâ - ïîçèòðîíû, äëÿ ïðîòîíà - àíòèïðîòîí, äëÿ íåéòðîíà - àíòèíåéòðîí è ò.ä. Âñå äðóãèå ñâîéñòâà àíòè÷àñòèö àíàëîãè÷íû ñâîéñòâàì îáû÷íûõ ÷àñòèö. Èç íèõ ìîãóò îáðàçîâûâàòüñÿ óñòîé÷èâûå àòîìíûå ÿäðà, àòîìû, ìîëåêóëû è àíòèâåùåñòâî, ïîä÷èíÿþùååñÿ òåì æå çàêîíàì äâèæåíèÿ, ÷òî è îáû÷íîå âåùåñòâî. Ïðè ñîïðèêîñíîâåíèè âåùåñòâà ñ àíòèâåùåñòâîì ïðîèñõîäèò ïðîöåññ àííèãèëÿöèè - ïðåâðàùåíèÿ ÷àñòèö è àíòè÷àñòèö â ôîòîíû è ìåçîíû áîëüøèõ ýíåðãèé.
 ðàìêàõ äàííîãî ïîñîáèÿ ìû íå èìååì âîçìîæíîñòè áîëåå ïîäðîáíî ðàññìîòðåòü âîïðîñ îá ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèöàõ. Îäíàêî ìû ìîæåì êîíñòàòèðîâàòü, ÷òî ñîâðåìåííàÿ ôèçèêà äîâîëüíî íåïëîõî èçó÷èëà ïðîöåññû, ïðîòåêàþùèå â ìèêðîìèðå, ñèñòåìàòèçèðîâàâ ýòè çíàíèÿ è ïðåäñòàâèâ èõ â òàêèõ òåîðèÿõ, êàê êâàíòîâàÿ ìåõàíèêà, êâàíòîâàÿ ýëåêòðîäèíàìèêà, êâàíòîâàÿ õðîìîäèíàìèêà. Îá îñíîâàõ ýòèõ òåîðèé, îòðàæàþùèõ ñîâðåìåííûé óðîâåíü çíàíèé î ñòðîåíèè ìàòåðèè, è íåîáõîäèìî ïîãîâîðèòü.

ÏÎËÅ È ÂÅÙÅÑÒÂÎ

 ëèòåðàòóðå ÷àñòî îñíîâíûå ôîðìû ìàòåðèè ïîäðàçäåëÿþò íà íîëå è âåùåñòâî. Òàêîå äåëåíèå èìååò íåêîòîðûé ñìûñë, íî îíî îãðàíè÷åíî. Ïîä âåùåñòâîì èìåþò â âèäó ðàçëè÷íûå ÷àñòèöû è òåëà, êîòîðûì ïðèñóùà ìàññà ïîêîÿ, òîãäà êàê ïîëÿ è èõ êâàíòû ìàññû ïîêîÿ íå èìåþò, õîòÿ îáëàäàþò ýíåðãèåé, èìïóëüñîì è ìíîæåñòâîì äðóãèõ ñâîéñòâ. Íî ïîëå è âåùåñòâî íåëüçÿ ïðîòèâîïîñòàâëÿòü äðóã äðóãó. Åñëè ðàññìàòðèâàòü ñòðóêòóðó âåùåñòâà, òî âî âñåõ ñèñòåìàõ âíóòðåííåå ïðîñòðàíñòâî áóäåò «çàíÿòî» ïîëÿìè, íà äîëþ ñîáñòâåííî ÷àñòèö ïðèõîäèòñÿ íè÷òîæíàÿ ÷àñòü îáùåãî îáúåìà ñèñòåìû (ïðèìåðíî Þ"36 -10 ""îáúåìà), òî åñòü ïîëÿ âõîäÿò â ñòðóêòóðó âåùåñòâà.  ñâîþ î÷åðåäü, êâàíòàìè ïîëåé âûñòóïàþò ÷àñòèöû, îòíîñÿùèåñÿ ê âåùåñòâó.  ýòîé íåðàçðûâíîé âçàèìîñâÿçè ÷àñòèö è ïîëåé ìîæíî âèäåòü îäíî èç âàæíåéøèõ ïðîÿâëåíèé åäèíñòâà ïðåðûâíîñòè è íåïðåðûâíîñòè â ñòðóêòóðå ìàòåðèè.
×àñòèöû îáëàäàþò îòíîñèòåëüíîé ïðåðûâíîñòüþ è ëîêàëèçîâàííîñòüþ â ïðîñòðàíñòâå, òîãäà êàê ïîëÿ íåïðåðûâíî ðàñïðåäåëåíû â íåì. Ïðè ýòîì ïîëÿ íå ÿâëÿþòñÿ àáñîëþòíî êîíòèíóàëüíûìè ñðåäàìè. Ïðè èçëó÷åíèè è ïîãëîùåíèè îíè ïðîÿâëÿþòñÿ îòíîñèòåëüíî äèñêðåòíî - â âèäå êâàíòîâ: ôîòîíîâ, ìåçîíîâ è äð. Êâàíòû ïîëåé âçàèìîäåéñòâóþò ñ ÷àñòèöàìè âåùåñòâà êàê äèñêðåòíûå îáðàçîâàíèÿ. ×àñòèöû âåùåñòâà òàêæå íåëüçÿ ïðåäñòàâëÿòü â âèäå êàêèõ-òî ìèêðîñêîïè÷åñêèõ øàðèêîâ ñ àáñîëþòíî ðåçêèìè ãðàíÿìè. ×àñòèöû íåîòäåëèìû îò ïîëåé, è íå ñóùåñòâóåò àáñîëþòíî ðåçêîé ãðàíèöû, ãäå êîí÷àåòñÿ ñîáñòâåííî ÷àñòèöà è íà÷èíàåòñÿ åå âíåøíåå ïîëå.  ïîãðàíè÷íîé îáëàñòè ñóùåñòâóåò íåïðåðûâíûé âçàèìîïåðåõîä ïîëåé è ÷àñòèö.
Õàðàêòåðèçóÿ åäèíñòâî ïðåðûâíîãî è íåïðåðûâíîãî â ñòðóêòóðå ìàòåðèè, ñëåäóåò òàêæå óïîìÿíóòü åäèíñòâî êîðïóñêóëÿðíûõ è âîëíîâûõ ñâîéñòâ âñåõ ÷àñòèö âåùåñòâà. Îáëàäàÿ îòíîñèòåëüíîé äèñêðåòíîñòüþ, ìèêðîîáúåêòû ïðè âçàèìîäåéñòâèÿõ è äâèæåíèé ìîãóò ïðîÿâëÿòü âîëíîâûå ñâîéñòâà, ñïîñîáíîñòü ê äèôðàêöèè è èíòåðôåðåíöèè, îíè õàðàêòåðèçóþòñÿ äëèíîé âîëíû, îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíîé èõ ìàññå è ñêîðîñòè   ÊÑÅ   ãäå h - ïîñòîÿííàÿ Ïëàíêà, îäíà èç äâóõ óíèâåðñàëüíûõ ôèçè÷åñêèõ êîíñòàíò (âòîðàÿ - ñêîðîñòü ñâåòà â âàêóóìå). Ýòî ñîîòíîøåíèå óñòàíàâëèâàåò âçàèìîñâÿçü êîðïóñêóëÿðíîãî ïàðàìåòðà ÷àñòèöû - ìàññû - ñ âîëíîâûì ïàðàìåòðîì ýòîé æå ÷àñòèöû - äëèíîé âîëíû.
Êàê ïîëå, òàê è âåùåñòâî îáëàäàþò îïðåäåëåííûìè ôèçè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè. Ïîä ïîëåì â ôèçèêå ïîíèìàþò ñïåöèôè÷åñêóþ ôîðìó ðàñïðåäåëåíèÿ ìàòåðèè â ïðîñòðàíñòâå è âðåìåíè: â êàæäîé òî÷êå ïðîñòðàíñòâà-âðåìåíè ñóùåñòâóåò îïðåäåëåííîå ÷èñëîâîå çíà÷åíèå ïàðàìåòðà, õàðàêòåðèçóþùåãî ýòó ìàòåðèþ. Íàïðèìåð, äâèæóùååñÿ ïîëå (âîëíà) îïèñûâàåòñÿ äëèíîé âîëíû, ôàçîé, àìïëèòóäîé è èõ èçìåíåíèÿìè âî âðåìåíè è ïðîñòðàíñòâå. Äðóãàÿ èïîñòàñü ìàòåðèè - ÷àñòèöû - õàðàêòåðèçóþòñÿ èíûì íàáîðîì ïàðàìåòðîâ: ñïèí, çàðÿä, ìàññà ïîêîÿ, âðåìÿ æèçíè è ðÿä êâàíòîâûõ ÷èñåë.
Âàæíåéøåé õàðàêòåðèñòèêîé ÷àñòèöû ñëóæèò ñïèí, ñîáñòâåííûé ìîìåíò êîëè÷åñòâà äâèæåíèÿ.  êëàññè÷åñêîé ìåõàíèêå òàêàÿ âåëè÷èíà õàðàêòåðèçóåò âðàùåíèå òåëà, íàïðèìåð, âîë÷êà. Íî áóêâàëüíûé ïåðåíîñ ýòîãî ïîíÿòèÿ íà ìèêðî÷àñòèöó òåðÿåò ñìûñë, ïîñêîëüêó ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû íåâîçìîæíî ïðåäñòàâèòü âðàùàþùèìèñÿ êðîõîòíûìè âîë÷êàìè.  ôèçèêå ñïèí èíòåðïðåòèðóåòñÿ êàê âíóòðåííÿÿ ñòåïåíü ñâîáîäû ÷àñòèöû, îáåñïå÷èâàþùàÿ åé äîïîëíèòåëüíîå ôèçè÷åñêîå ñîñòîÿíèå.  îòëè÷èå îò êëàññè÷åñêîãî ìîìåíòà êîëè÷åñòâà äâèæåíèÿ, êîòîðûé ìîæåò ïðèíèìàòü ëþáûå çíà÷åíèÿ â èõ íåïðåðûâíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè, ñïèí ïðèíèìàåò òîëüêî ïîëîæèòåëüíûå äèñêðåòíûå çíà÷åíèÿ, ïðîïîðöèîíàëüíûå ïîñòîÿííîé Ïëàíêà. Êîýôôèöèåíò ïðîïîðöèîíàëüíîñòè íàçûâàåòñÿ ñïèíîâûì êâàíòîâûì ÷èñëîì, ó îäíèõ ÷àñòèö îí èìååò öåëî÷èñëåííûå çíà÷åíèÿ (Î, 1, 2...), à ó äðóãèõ - ïîëóöåëûå çíà÷åíèÿ (1/2,3/2...).
Ñâîéñòâà è ïîâåäåíèå ÷àñòèö ñóùåñòâåííî çàâèñÿò îò òîãî, öåëîå èëè ïîëóöåëîå çíà÷åíèå èìååò èõ ñïèí. Èñõîäÿ èç ýòîãî çíà÷åíèÿ, ìîæíî ñèñòåìàòèçèðîâàòü è êëàññèôèöèðîâàòü äàííûå îá ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèöàõ.

ÊËÀÑÑÈÔÈÊÀÖÈß ÝËÅÌÅÍÒÀÐÍÛÕ ×ÀÑÒÈÖ

Èñõîäÿ èç çíà÷åíèÿ ñïèíà, âñå ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû ìîæíî ðàçäåëèòü íà äâå ãðóïïû. ×àñòèöû ñ ïîëóöåëûì ñïèíîì íàçûâàþòñÿ ôåðìèîíàìè (â ÷åñòü èçâåñòíîãî ôèçèêà Ôåðìè). Âñå ýòè ÷àñòèöû îáëàäàþò ñâîéñòâîì, èìåþùèì õàðàêòåð çàêîíà -÷àñòèöû ñ ïîëóöåëûì ñïèíîì ìîãóò íàõîäèòüñÿ âìåñòå ëèøü ïðè óñëîâèè, ÷òî èõ ôèçè÷åñêèå ñîñòîÿíèÿ (òî åñòü âñÿ ñîâîêóïíîñòü õàðàêòåðèçóþùèõ ÷àñòèöó ïàðàìåòðîâ) íå îäèíàêîâû. Ýòîò çàêîí â êâàíòîâîé ìåõàíèêå íàçûâàåòñÿ çàïðåòîì Ïàóëè. ×àñòèöû ñ öåëî÷èñëåííûì ñïèíîì íàçûâàþòñÿ áîçîíàìè (â ÷åñòü äðóãîãî êðóïíîãî ôèçèêà - Áîçå). Íà íèõ çàïðåò Ïàóëè íå ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ, è îíè ìîãóò íàõîäèòüñÿ âìåñòå â ëþáîì êîëè÷åñòâå.
Òàêîå ðàçäåëåíèå ÷àñòèö íà äâå ãðóïïû èìååò äàëåêî èäóùèå ïîñëåäñòâèÿ. Òàê, ïîëÿ ôåðìèîíîâ âñåãäà îñòàþòñÿ êâàíòîâàííûìè, è â êëàññè÷åñêîì ïðåäåëå îíè ïåðåõîäÿò â ÷àñòèöû. Íàïðèìåð, ìû çíàåì, ÷òî ýëåêòðîí, ÿâëÿþùèéñÿ ôåðìèîíîì (åãî ñïèí = 1/2), â êëàññè÷åñêîì ïðåäåëå âûñòóïàåò êàê èñòèííàÿ ÷àñòèöà, õîòÿ è îáëàäàåò âîëíîâûìè ñâîéñòâàìè. Òî æå îòíîñèòñÿ ê ïðîòîíó, íåéòðîíó è âñåì äðóãèì ÷àñòèöàì-ôåðìèîíàì. Ïîëÿ æå áîçîíîâ â ïðåäåëå ïåðåõîäÿò â êëàññè÷åñêèå ïîëÿ. Òàê, îäèí èç ïðåäñòàâèòåëåé áîçîííûõ ÷àñòèö - ôîòîí (åãî ñïèí = 1) - â ïðåäåëå ñòàíîâèòñÿ êëàññè÷åñêèì ýëåêòðîìàãíèòíûì ïîëåì (ñâåò, ðàäèîâîëíû). Ñóùåñòâîâàíèå ôåðìèîíîâ è áîçîíîâ ñîçäàåò âàæíåéøóþ ïðåäïîñûëêó äëÿ ïðîÿâëåíèé ïðèâû÷íîãî íàøåãî ìàêðîìèðà, ñîñòîÿùåãî èç àòîìíîãî âåùåñòâà (ôåðìèîíû) è èçëó÷åíèé (áîçîíû).
Çíàÿ, ÷òî âñå ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû ÿâëÿþòñÿ ëèáî áîçîíàìè, ëèáî ôåðìèîíàìè, ìîæíî ïîïûòàòüñÿ îòâåòèòü íà âîïðîñ îá ýëåìåíòàðíûõ «êèðïè÷èêàõ» ìàòåðèè, äàâíî âîëíîâàâøèé ÷åëîâå÷åñòâî. Ñåãîäíÿ â ìèêðîìèðå âûäåëÿþò ÷åòûðå óðîâíÿ âåùåñòâà: ìîëåêóëÿðíûé, àòîìíûé, íóêëîííûé (óðîâåíü àòîìíîãî ÿäðà è ñîñòàâëÿþùèõ åãî ÷àñòèö) è êâàðêîâûé. Íî óæå îáñóæäàåòñÿ âîçìîæíûé îáëèê ïÿòîãî (ñóïåðñòðóííîãî) óðîâíÿ. Êàæäûé âíîâü îòêðûâàåìûé óðîâåíü êà÷åñòâåííî îòëè÷àåòñÿ îò ðàíåå èçâåñòíûõ, åãî õàðàêòåðèçóþò èíûå ñâîéñòâà è èíûå çàêîíû ïîâåäåíèÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ ÷àñòèö. Ïîèñê ñàìûõ ïðîñòûõ ÷àñòèö âåùåñòâà ïðèâåë èññëåäîâàòåëåé ê ïîíèìàíèþ òîãî, ÷òî àáñîëþòíîé ýëåìåíòàðíîñòè íå ñóùåñòâóåò, ÷òî ÷àñòèöà ëþáîãî óðîâíÿ ñëîæíà â ñâîåé ñóùíîñòè è â ñâîèõ ïðîÿâëåíèÿõ, îíà íåîòäåëèìà îò äðóãèõ ôèçè÷åñêèõ ðåàëüíîñòåé, â ÷èñëå êîòîðûõ îñîáàÿ ðîëü ïðèíàäëåæèò ôîíó - ôèçè÷åñêîìó âàêóóìó. Óñëîâíî æå ïðèíÿòî ñ÷èòàòü ýëåìåíòàðíûìè òå ÷àñòèöû, ó êîòîðûõ ñåãîäíÿ íå îáíàðóæåíà âíóòðåííÿÿ ñòðóêòóðà, à èõ ðàçìåðû íåäîñòóïíû èçìåðåíèþ (îíè ìåíüøå, ÷åì 10-15ñì).
Èçâåñòíû òðè êëàññà òàêèõ ÷àñòèö: ëåïòîíû, êâàðêè è áîçîíû. Ëåïòîíû è êâàðêè îòíîñÿòñÿ ê ôåðìèîíàì.
Êëàññ ëåïòîíîâ ñîñòîèò èç øåñòè ÷àñòèö è øåñòè àíòè÷àñòèö (ýëåêòðîí, ìþîí, òàó-ëåïòîí è òðè âèäà íåéòðèíî). Ëåïòîíû èãðàþò âàæíóþ ðîëü â ñòðóêòóðå ìèðà. Îñîáåííî âåëèêî çíà÷åíèå ýëåêòðîíà è íåéòðèíî. Íî ëåïòîíû íå ó÷àñòâóþò â îáðàçîâàíèè ÿäåðíûõ ÷àñòèö - íóêëîíîâ, è â ïðîöåññàõ, íàçûâàåìûõ ñèëüíûì âçàèìîäåéñòâèåì.
Êëàññ êâàðêîâ, êàê è êëàññ ëåïòîíîâ, ñîäåðæèò øåñòü ÷àñòèö è ñòîëüêî æå àíòè÷àñòèö. Ôèçèêè íàçâàëè êàæäûé òèï êâàðêîâ àðîìàòîì. Ýòîò òåðìèí, àññîöèèðóþùèéñÿ ñ îáîíÿíèåì, íà ñàìîì äåëå îáîçíà÷àåò êâàíòîâîå ÷èñëî, ïðèïèñûâàåìîå ÷àñòèöàì äàííîãî òèïà. Àðîìàòû îáîçíà÷àþòñÿ ïåðâûìè áóêâàìè àíãëèéñêèõ ñëîâ, ïðèíÿòûõ â êà÷åñòâå èõ íàçâàíèÿ: up, down, strange, charmed, beauty, truth. Êâàðêè - ýëåêòðè÷åñêè çàðÿæåííûå ÷àñòèöû. Íî èõ çàðÿäû èìåþò äðîáíûå çíà÷åíèÿ ïî îòíîøåíèþ ê çàðÿäó ýëåêòðîíà, óñëîâíî ïðèíèìàåìîãî çà 1, è ðàâíû '/ç èëè 2 ñ ïëþñîì èëè ìèíóñîì. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ïîèñêè äðîáíîãî çàðÿäà îêàçàëèñü áåçóñïåøíûìè, õîòÿ òî÷íîñòü èçìåðåíèé áûëà äîâåäåíà äî èñêëþ÷èòåëüíî âûñîêèõ çíà÷åíèé. Î÷åâèäíî, ñóùåñòâîâàíèå â ïðèðîäå äðîáíîãî ýëåêòðè÷åñêîãî çàðÿäà âîçìîæíî ïðè óñëîâèè, ÷òî òàêèå çàðÿäû âìåñòå ñî ñâîèìè ÷àñòèöàìè-íîñèòåëÿìè îáðàçóþò ñâÿçàííûå îáúåäèíåíèÿ, â êîòîðûõ ñóììàðíûé ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä ðàâåí ëèáî 0, ëèáî ± 1.
Òàêæå íå óäàëîñü îáíàðóæèòü íè îäèí êâàðê â ñâîáîäíîì ñîñòîÿíèè, õîòÿ ýêñïåðèìåíòû íà óñêîðèòåëÿõ äàþò óáåäèòåëüíûå êîñâåííûå äîêàçàòåëüñòâà èõ ðåàëüíîãî ñóùåñòâîâàíèÿ â ñâÿçàííîì ñîñòîÿíèè. Êâàðêè è àíòèêâàðêè ãðóïïèðóþòñÿ ëèáî ïî äâå, ëèáî ïî òðè ÷àñòèöû, îáðàçóÿ ñîñòàâíûå ÷àñòèöû, íàçâàííûå àäðîíàìè. Êâàðêè ñóùåñòâóþò òîëüêî â òàêèõ ñîñòàâíûõ ÷àñòèöàõ, âíå èõ â ñîâðåìåííûõ óñëîâèÿõ îíè ñóùåñòâîâàòü íå ìîãóò, è ýòî - ïðèíöèïèàëüíîå ñâîéñòâî âåùåñòâà íà äàííîì ìèêðîóðîâíå.
Ñîñòàâëåííûå èç-êâàðêîâ àäðîíû ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà òðè ãðóïïû. Ïåðâàÿ - áàðèîíû - îáðàçóåòñÿ êîìáèíàöèÿìè òðåõ êâàðêîâ. Ýòà ãðóïïà âêëþ÷àåò ïðîòîí è íåéòðîí - ôóíäàìåíòàëüíóþ îñíîâó àòîìíûõ ÿäåð. Âòîðóþ ãðóïïó îáðàçóþò ÷àñòèöû, ïîëó÷àåìûå ïóòåì ñî÷åòàíèÿ êâàðêà è àíòèêâàðêà. Îíè íàçûâàþòñÿ ìåçîíàìè. Åùå îäíà ãðóïïà ñîäåðæèò ÷àñòèöû, îáðàçóåìûå ñî÷åòàíèÿìè òðåõ àíòèêâàðêîâ.  íåå ïîïàäàþò àíòèïðîòîí è àíòèíåéòðîí, òî åñòü òî, ÷òî ñîñòàâëÿåò îñíîâó àíòèâåùåñòâà. Âûøåïåðå÷èñëåííûå ÷àñòèöû-àäðîíû ñîñòàâëÿþò ëèøü íåáîëüøóþ ÷àñòü âñåõ îáðàçóþùèõñÿ èç êâàðêîâ ÷àñòèö. Áîëüøóþ ÷àñòü èõ ñîñòàâëÿþò òàê íàçûâàåìûå ðåçîíàíñû - íåóñòîé÷èâûå êîðîòêîæèâóùèå ÷àñòèöû, áûñòðî ðàñïàäàþùèåñÿ íà ñòàáèëüíûå ÷àñòèöû.
 îïèñàííîé ñòðîéíîé ñõåìå îáíàðóæèâàåòñÿ ïðèíöèïèàëüíûé äåôåêò. Êâàðêè, áóäó÷è ôåðìèîíàìè, äîëæíû ïîä÷èíÿòüñÿ çàïðåòó Ïàóëè è íå ìîãóò ñîåäèíÿòüñÿ âìåñòå, åñëè èõ ñîñòîÿíèÿ îäèíàêîâû. À â áàðèîííûõ è àíòèáàðèîííûõ ÷àñòèöàõ êâàðêè îäíîãî àðîìàòà ÷àñòî îêàçûâàþòñÿ âìåñòå. Íàïðèìåð, ïðîòîí îáðàçóåòñÿ êîìáèíàöèåé êâàðêîâ, çàïèñûâàåìîé òàê: uud, íåéòðîí - udd. Êàçàëîñü áû, íàðóøàåòñÿ çàïðåò Ïàóëè. Äëÿ óñòðàíåíèÿ ýòîãî ïðîòèâîðå÷èÿ ââåëè ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî êâàðêè îäíîãî àðîìàòà íå èäåíòè÷íû, ÷òî îíè ðàçëè÷àþòñÿ õàðàêòåðîì âçàèìîäåéñòâèÿ äðóã ñ äðóãîì è ïîýòîìó äëÿ èõ îïèñàíèÿ ââåëè åùå îäíî êâàíòîâîå ÷èñëî. Ñ ïðèñóùèì ôèçèêàì ñâîåîáðàçíûì ÷óâñòâîì þìîðà åãî íàçâàëè «öâåòîì». Êàê «àðîìàò» íå èìååò îòíîøåíèÿ ê çàïàõó, òàê è «öâåò» íå èìååò íè÷åãî îáùåãî ñ îáùåïðèíÿòûì ñìûñëîì ýòîãî ñëîâà. Ââåäåíèå íîâîãî êâàíòîâîãî ÷èñëà îêàçàëîñü óäà÷íûì, íåäàâíèå ýêñïåðèìåíòû íà óñêîðèòåëÿõ ïîäòâåðäèëè, ÷òî ðàçäåëåíèå êâàðêîâ îäíîãî àðîìàòà íà òðè öâåòà - êðàñíûé, çåëåíûé, ñèíèé - îòðàæàåò äåéñòâèòåëüíîñòü.
Ïðè îáúåäèíåíèè êâàðêîâ è àíòèêâàðêîâ â àäðîíû äîëæíû âûïîëíÿòüñÿ äâà óñëîâèÿ: ñóììàðíûé ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä êâàðêîâ â àäðîíå äîëæåí áûòü öåëî÷èñëåííûì; êâàðêè, ñîåäèíÿþùèåñÿ â àäðîí, äîëæíû ïîëíîñòüþ êîìïåíñèðîâàòü ñâîè öâåòîâûå çàðÿäû è óäîâëåòâîðÿòü ïðèçíàêó áåñöâåòíîñòè. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî òîëüêî êâàðêè ïðîÿâëÿþò ñïîñîáíîñòü ê ñèëüíîìó âçàèìîäåéñòâèþ, ñâÿçàííîìó ñ öâåòîâûìè ñèëàìè. Àäðîíû òàêèõ ñïîñîáíîñòåé íå èìåþò â ñèëó ñâîåé áåñöâåòíîñòè (êîíôàéìåíò).
Òàêîâû îñíîâû ñîâðåìåííûõ ïðåäñòàâëåíèé î ñòðîåíèè ìàòåðèè íà ìèêðîóðîâíå.

Ïëàí ñåìèíàðñêîãî çàíÿòèÿ (2 ÷àñà)

1. Ñòðóêòóðíîñòü è ñèñòåìíîñòü êàê àòðèáóòû ìàòåðèè.
2. Ïîëå è âåùåñòâî.
3. Êëàññèôèêàöèÿ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö.

Òåìû äîêëàäîâ è ðåôåðàòîâ

1. Èñòîðèÿ îòêðûòèÿ îñíîâíûõ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö.

ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ

1. Àõèåçåð À.È., Ðåêàëî Ì.Ï. Ñîâðåìåííàÿ ôèçè÷åñêàÿ êàðòèíà ìèðà. Ì., 1980.
2. Âàéíáåðã Ñ. Îòêðûòèå ñóáàòîìíûõ ÷àñòèö. Ì., 1986.
3. Ãîòò B.C., Ñèäîðîâ Â.Ã. Ôèëîñîôèÿ è ïðîãðåññ ôèçèêè. Ì., 1986.
4. Äåíèñ Ï. Ñóïåðñèëà. Ì„ 1989.
5. Ðîâèíñêèé Ð.Å. Ðàçâèâàþùàÿñÿ Âñåëåííàÿ. Ì., 1995.
6. Ôèëîñîôñêèå ïðîáëåìû åñòåñòâîçíàíèÿ. Ì., 1985
7. ×îëïàí Ï.Ô. Êóðñ ôèçèêè: Ìåòîäîëîãè÷åñêèå è ôèëîñîôñêèå âîïðîñû. Êèåâ, 1990.
.

Âàø êîììåíòàðèé î êíèãå
Îáðàòíî â ðàçäåë Íàóêà












 





Íàâåðõ

sitemap:
Âñå ïðàâà íà êíèãè ïðèíàäëåæàò èõ àâòîðàì. Åñëè Âû àâòîð òîé èëè èíîé êíèãè è íå æåëàåòå, ÷òîáû êíèãà áûëà îïóáëèêîâàíà íà ýòîì ñàéòå, ñîîáùèòå íàì.