РЕФЕРАТ
на тему:
“Физика частиц - дискретные объекты. Корпускулярная модель частицы. От Аристотеля до Ньютона.”
Содержание
Физика частиц - дискретные объекты 3
Корпускулярная модель атома 5
От физики Аристотеля до физики Ньютона 7
4. Идея планетарной модели атома 12
5. Список литературы 13
1. Физика частиц – дискретные объекты.
Понятие дискретности в физике и химии обозначает атомистичность частицы, зернистость ее строения. Данное понятие касается всего окружающего нас.
Употребляется дискретность (от лат. discretus - разделенный, прерывистый), в качестве противопоставления непрерывности. Таким образом, дискретное изменение некоторой величины во времени является изменением, происходящим через какие-то интервалы времени. Приведем пример - система целых чисел в противопоставлении системе действительных чисел является дискретной.
Дискретность пространственно-временного строения и состояния материи, составляющих ее элементов, видов и форм существования, процесса движения, развития – эти понятия включает в себя прерывность, в основе которой положена делимость, а также относительно самостоятельное существование ее составляющих , например, электронных частиц, ядер, атомов, молекул, кристаллов, организмов, планет и т. д.
Химики при изучении разных веществ - жидких, твердых, газообразных – обнаружили возможность разложить некоторые из них на более простые. Хотя есть и такие вещества, которые разложению не подлежат, называемые химическими элементами. Было открыто более 100 элементов, среди которых около 20 можно встретить в живых организмах.
Если раскрошить кусочек графита на самые мельчайшие частицы, но еще сохраняющие свойства углерода. Подобная частица носит название атома (атом - это единица вещества) углерода. Но атомы не элементарны, они состоят из электронов, протонов и нейтронов, которые сегодня принято считать элементарными. В ХХ веке ученые доказали дискретность атома. Следовательно, строительных материалов у природы не 100, а всего 3. Может быть, очень скоро ученые докажут и их дискретность. Уже предложена модель, подтверждающая подобные предположения.
Состояние теории элементарных частиц не является законченным и скорее всего напоминает теорию Бора до момента возникновения квантовой механики.
Изучение элементарных частиц и явлений, закономерностей микромира, проникая в ультрамалые субатомные пространственно-временные области, происходит вплоть до 10 -15 см и до 10 -27 сек.
На чрезвычайно малых расстояниях окружающее нас пространство, согласно теоретическим предположениям ученых, обладает необыкновенно сложной мелкозернистой структурой с огромной плотностью энергии. Количества энергии, которое содержится в каждом кубическом микрометре этой среды вполне достаточно для создания многих триллионов галактик.
В вакууме, в каждой точке пространства находятся “нерожденные” частицы и поля всех возможных видов. Хотя они обладают недостаточным количеством энергии для появления в качестве реальных частиц.
Нулевые колебания вакуума – это наличие бесконечного множества подобных скрытых частиц. К примеру, в вакууме во всех направлениях движутся фотоны всех возможных энергий и частот. Но мы ничего не ощущаем, поскольку эти частицы летят во всех направлениях, и их потоки взаимно уравновешивают друг друга. Тогда, когда однородность потока скрытых частиц нарушается, начинают проявляться нулевые колебания в вакууме.
На основе весьма общих теоретических соображений в физике микромира по одной из систематик все элементарные частицы делятся на 3 класса:
I - фотоны - порции электромагнитного излучения,
II - электроны и нейтрино,
III класс - андроны - их известно сейчас несколько сотен, таким образом является самым многочисленным классом. К нему относятся протон, нейтрон и мезон – частицы, имеющие массы, промежуточные между массой электрона и массой протона. Преобладающая часть андронов - нестабильные частицы с очень малым сроком жизни. Самые мало живущие частицы - резонансы.
Имеются также частицы, которые по массе превосходят в несколько раз массу протона. Имеется версия, что “спектр масс” элементарных частиц простирается бесконечно. Если данное высказывание верно, следовательно при некоторых условиях в ультрамалых пространственно-временных областях могут рождаться макроскопические и даже космические объекты. По крайней мере современная теория элементарных частиц считает это весьма реальным.
По одной из гипотез выйдя из исходного состояния Вселенная вначале была абсолютно пустой, а излучение и все вещество появились из вакуума.
Образование же метагалактики получилось в итоге распада сверхтяжелого суперадрона массой приблизительно10 56 г., который называют “первоатомом”, т. е. сверхплотным сгустком материи, давшим начало наблюдаемой Вселенной. Распад “первоатома” на более мелкие адроны породил образование протоскоплений галактик, а его последующие распады на адроны с еще меньшими массами привели к образованию галактик.
С точки зрения процесса, который мы называем Вселенной, микромир и мегакосмос - две его стороны. Физика микромира проникла в область явлений, которые характеризуются масштабами порядка 10 -15 см, астрофизика изучает объекты, для которых характерны расстояния вплоть до 10 28 см. Не зависимо от величины размера космической системы, ее состав можно разбить на элементарные частицы. Мы также являемся частью мегакосмоса, также как и все окружающие нас объекты мегакосмоса.
2. Корпускулярная модель атома
У Демокрита атом превращался просто в геометрическое тело, которое является неразрушимым и вечным. Он считал ложным представление о бесконечной делимости материи. Различие между атомами состоит только в форме, порядке взаимного следования, и положении в пустом пространстве, а также в величине и зависящей от величины тяжести. Их формы весьма разнообразны с впадинами или выпуклостями. Другое “Демокритовское” название атомов - “фигуры” или “видики”. Из данной информации следует, что атомы Демокрита максимально малые, впоследствии неделимые фигуры или статуэтки. Немало было споров в современной науке о том, что атомы Демокрита являются физическими или геометрическими телами, но сам Демокрит по сущности не дошел до различения физики и геометрии. Как отдельные целые тела, так и весь мир, может образовываться из этих атомов, движущихся в различных направлениях, а также из их “вихря” по естественной необходимости путем сближения взаимноподобных атомов. Движение атомов вечно, а число возникающих миров бесконечно. Человек не может увидеть атом, а человеческие отношения объясняются истечениями из атомов, “видиками”, которые действуют на наши органы чувств. Следовательно, нет ничего ни сладкого, ни горького, ни белого, ни черного самого по себе, существуют лишь атомы и пустота .
Атомистическое учение Демокрита было существенно изменено под влиянием Эпикура (342-341 до н. э.). Он заменяет вихревое движение атомов падением и вводит понятие “веса атомов”. Немаловажную роль имеет учение Эпикура о произвольном отклонении атомов от падения по прямой, которое несет обоснование возникновения бесконечного числа миров и свободу индивида (т. е. атома и человека). Эпикур в борьбе с традиционным для античной натурфилософии понятием рока беспрецедентно отрицает точную закономерность небесных явлений.
Написанная в форме дидактического эпоса философская поэма Л у к р е ц и я (1 век до н. э.) “О природе вещей”, излагает учение Эпикура, т. е. его физику. Это памятник материалистической мысли древности сохранившийся полностью. Поэма Лукреция включает в себя 6 книг, где в первых двух излагается атомистическая теория мироздания и идея к о р п у с к у л я р н о й модели атома.
3. От Аристотеля до Ньютона.
Построение целостной астрономической картины мира - геоцентрической системы Аристотеля-Птоломея исходило из того, что непосредственно наблюдаемые перемещения небесных светил есть их действительные перемещения. Отсюда был сделан вывод о центральном положении Земли во Вселенной.
А р и с т о т е л ь (384-322 до н. э.)
Космология Аристотеля при всех достижениях (сведение всей суммы видимых небесных явлений и движений светил в стройную теорию) в некоторых частях была отсталой в сравнении с космологией Демокрита и пифагоризма. Влияние геоцентрической космологии Аристотеля сохранялось вплоть до Коперника. Аристотель руководствовался планетной теорией Евдокса Книдского, но приписал планетным сферам реальное физическое существование: Вселенная состоит из ряда концентрических сфер, движущихся с различными скоростями и приводимых в движение крайней сферой неподвижных звезд. “Подлунный” мир, то есть область между орбитой Луны и центром Земли, есть область беспорядочных неравномерных движений, а все тела в этой области состоят из четырех низших элементов: земли, воды, воздуха и огня. Земля, как наиболее тяжелый элемент, занимает центральное место, над ней последовательно располагаются оболочки воды, воздуха и огня. “Надлунный” мир , то есть область между орбитой Луны и крайней сферой неподвижных звезд, есть область вечноравномерных движений, а сами звезды состоят из пятого - совершеннейшего элемента - эфира[2].
П т о л о м е й (2 век до н. э.) - древнегреческий ученый. Разработал так называемую геоцентрическую систему мира, согласно которой все видимые движения небесных светил объяснялись их движением вокруг неподвижной Земли. Основное сочинение Птоломея по астрономии - “Великое материальное построение астрономии в 13 книгах” или “Альмагест” на арабском. В “Альмагесте” впервые законы видимых движений небесных тел были установлены настолько, что стало возможным предвычислять их положение[2].
Система Аристотеля-Птоломея верно отразила некоторые особенности Земли как небесного тела: то, что Земля - шар, что все тяготеет к ее центру. Таким образом это было учение собственно о Земле. На уровне своего времени она отвечала основным требованиям, которые предъявлялись к научному знанию. Во-первых, она с единой точки зрения объясняла наблюдаемые перемещения небесных тел и, во-вторых, давала возможность предвычислять их будущие положения. В то же время нельзя не отметить, что теоретические построения древних греков носили чисто умозрительный характер - они были совершенно оторваны от эксперимента.