Основные свойства вещества, поля и вакуума в
классической физике и квантовой механике.Страница 1
В современной физике различают три вида материи:
Вещество
Поле
Физический вакуум (экспериментально обнаружен в ускорителях в 50-х гг. XX)
Вещество – это любые материальные объекты, имеющие массу. Кроме массы может быть электрический заряд. Элементарные частицы (нейтрино имеют массу, 2002 год). У вещества есть четыре агрегатных состояния:
Твердое
Жидкое
Газообразное
Плазма
Состояние материального объекта характеризуется физическими величинами, или параметрами состояния: координаты, энергия, температура, масса, спин, энтропия, состав. Переход от одного состояния к другому есть движение материи. Виды движения: Механическое Колебательное и волновое Тепловое Процессы переноса (диффузия, теплопроводность) Фазовые переходы Радиоактивный распад Химические и ядерные реакцииЭволюция живых организмов Метаболизм Поле – особое состояние среды, в каждой точке которой заданы параметры, которые характеризуют состояние вещества и которые непрерывно и плавно меняются от точки к точке. Поле является материальным фактором, который приводит к взаимодействию тел. В макромире поле противоположно веществу (не имеет массы, непрерывно и т.п.). В микромире нет раздельно поля и вещества, там присутствует корпускулярно-волновой дуализм. Физический вакуум – самое низшее энергетическое состояние квантового поля. Среднее число частиц в вакууме равно нулю. Там существуют виртуальные частицы со временем жизни 10-18 с. Вакуум «кипит» этими частицами, но они обладают низкой энергией. Дополнение от автора конспекта: Одной из особенностей вакуума является наличие в нем полей с энергией, равной нулю и без реальных частиц. Это электромагнитное поле без фотонов, это пионное поле без пи-мезонов, электронно-позитронное поле без электронов и позитронов. Но раз есть поле, то оно должно колебаться. Такие колебания в вакууме часто называют нулевыми потому, что там нет частиц. Удивительная вещь: колебания поля невозможны без движения частиц, но в данном случае колебания есть, а частиц нет! Как это можно объяснить? Физики считают, что при колебаниях рождаются и исчезают кванты. Колеблется электромагнитное поле – рождаются и пропадают фотоны, колеблется пионное поле – появляются и исчезают пи-мезоны и т.п. Физика сумела найти компромисс между присутствием и отсутствием частиц в вакууме. Компромисс такой: частицы рождаются при нулевых колебаниях, живут очень недолго и исчезают. Однако, получается, что частицы, рождаясь из «ничего» и приобретая при этом массу и энергию, нарушают тем самым неумолимый закон сохранения массы и энергии. Тут вся суть в том «сроке жизни», который отпущен частицам: он настолько краток, что «нарушене» законов можно лишь вычислить теоретически, но экспериментально это наблюдать нельзя. Родилась частица из «ничего» и тут же умерла. Например, время «жизни» мгновенного электрона, примерно, 10-21 секунды, а мгновенного нейтрона 10-24 секунды. Обычный же свободный нейтрон живет минуты, а в составе атомного ядра даже неопределенно долго, как и электрон, если его не трогать. Поэтому частицы, живущие так мало, что этого в каждом конкретном случае и заметить нельзя, назвали, в отличие от обычных, реальных, - виртуальными. В точном переводе с латыни – возможными. Но считать, что данные частицы только возможны – неверно. Эти «возможные» частицы в вакууме вполне реально воздействуют, как это наблюдается в точных экспериментах, на вполне реальные образования из безусловно реальных частиц и даже на микроскопические тела. И если отдельную виртуальную частицу физика обнаружить не может, то суммарное их воздействие на обычные частицы фиксируется отлично.
Наблюдать воздействие вакуумных виртуальных частиц оказалось возможно не только в опытах, где изучаются взаимодействия элементарных частиц, но и в эксперименте с макротелами. Две пластины, помещенные в вакуум и приближенные друг к другу, под ударами виртуальных частиц начинают притягиваться. Этот факт открыт в 1965 году голландским теоретиком и экспериментатором Гендриком Казимиром. По сути, абсолютно все реакции, все взаимодействия между реальными элементарными частицами происходят при непременном участии вакуумного виртуального фона, на который элементарные частицы, в свою очередь, тоже влияют.Оказалось также, что виртуальные частицы возникают не только в вакууме. Их порождают и обычные частицы. Электроны, например, постоянно испускают и тут же поглощают виртуальные фотоны.
Естествознание и нравственность
Развитие естествознания, науки вообще и сама жизнь общества нуждаются в урегулировании поведения и действий людей посредством не только правовых, но и нравственных норм. Существуют многочисленные и многогранные взаимосвязи естествознания и нравственности как системы социальных норм, регулирующих поведение людей и направленных на сохране ...
История зоопарка
Московский зоологический сад был торжественно открыт 31 января 1864 года. Инициатором создания зоопарка было Русское Императорское Общество Акклиматизации растений и животных. Царское правительство выделило под строительство зоопарка землю на окраине Москвы вокруг Пресненских прудов, а также 10 000 рублей золотом. Значительная часть сре ...
Расселение, экология и демография Homo sapiens.
К тому времени, когда окончательно сформировался человек современного типа, освоены были уже огромные географические пространства Земли. Они были заселены еще архантропами и палеоантропами, так что кроманьонцу осталось освоить лишь два пустующих материка – Америку и Австралию. Правда, в отношении Австралии вопрос остается открытым. Не и ...