загрузка...

трусы женские
загрузка...
Реферати » Реферати з природознавства » Імовірнісний підхід

Імовірнісний підхід

ПЛАН

1. Квантова механіка

2. Углиб матерії.

3. Фізичні взаємодії

Квантова механіка

Квантова механіка - це фізична теорія, що встановлює спосіб опису і закони руху на мікрорівні. Її початок збігся з початком століття. М. Планк в 1900 році припустив, що світло випускається неподільними порціями енергії - квантами, і математично представив це у вигляді формули
E = hv, де v - частота світла, а h - універсальна стала, характеризує міру дискретної порції енергії, якою обмінюються речовина і випромінювання. В атомну теорію увійшли, таким чином, переривчасті фізичні величини, які можуть змінюватися тільки стрибками.

Подальше вивчення явищ мікросвіту призвело до результатів, які різко розходилися із загальноприйнятими в класичній фізиці і навіть теорії відносності уявленнями. Класична фізика бачила свою мету в описі об'єктів, існуючих в просторі і в формулюванні законів, керуючих їх змінами в часі. Але для таких явищ, як радіоактивний розпад, дифракція, випускання спектральних ліній можна стверджувати лише, що є певна ймовірність того, що індивідуальний об'єкт такий і що він має таке-то властивість. У квантовій механіці немає місця для законів, керуючих змінами індивідуального об'єкта в часі.

Для класичної механіки характерно опис частинок шляхом завдання їх положення і швидкостей і залежності цих величин від часу. У квантовій механіці однакові частки в однакових умовах можуть вести себе по-різному. Експеримент з двома отворами, через які проходить електрон, дозволяє і вимагає застосування імовірнісних уявлень. Не можна сказати, через який отвір пройде даний електрон, але якщо їх багато, то можна припустити, що частина їх проходить через один отвір, частина - через інше. Закони квантової механіки - закони статистичного характеру. «Ми можемо передбачити, скільки приблизно атомів (радіоактивної речовини -
А. Г.) розпадуться в наступні півгодини, але ми не можемо сказати ... чому саме ці окремі атоми приречені на загибель» (Ейнштейн А., Інфельд Л.
Цит. тв.- С. 232).

В мікросвіті панує статистика, а не рівняння Максвелла або закони Ньютона. «Натомість ми маємо закони, що керують змінами у часі» (Там же.- С. 237). Статистичні закони можна застосувати тільки до великих совокупностям, але не до окремих індивідуумам. Квантова механіка відмовляється від пошуку індивідуальних законів елементарних частинок і встановлює статистичні закони. На базі квантової механіки неможливо описати положення і швидкість елементарної частинки або передбачити її майбутній шлях. Хвилі ймовірності говорять нам про ймовірність зустріти електрон в тому чи іншому місці.

В. Гейзенберг робить такий висновок: «В експериментах з атомними процесами ми маємо справу з речами і фактами, які настільки ж реальні, наскільки реальними є будь-які явища повсякденного життя. Але атоми або елементарні частинки реальні не в такій мірі. Вони утворюють швидше світ тенденцій чи можливостей, ніж світ речей і фактів » (Гейзенберг. Цит. Тв.- С. 117).

У першій моделі атома, побудованої на основі експериментального виявлення квантування світла, H. Бор (1913 рік) пояснив це явище тим, що випромінювання відбувається при переході електрона з однієї орбіти на іншу, при цьому народжується квант світла з енергією, що дорівнює різниці енергій рівнів, між якими здійснювався перехід. Так виникає лінійчатий спектр - основна особливість атомних спектрів (у спектрах виявляються лише певні довжини хвиль).

Важлива особливість явищ мікросвіту полягає в тому, що електрон поводиться подібно частці, коли рухається під віеш-нем електричному або магнітному полі, і подібно хвилі, коли диф-рагірует, проходячи крізь кристал. Поведінка потоку частинок-електронів, атомів, молекул - при зустрічі з перешкодами або отворами атомних розмірів підпорядковується хвильовим законам: спостерігаються явища дифракції, інтерференції, відображення, заломлення і т. П. Луї де Бройль припустив, що електрон - це хвиля певної довжини.

Дифракція підтверджує хвильову гіпотезу, відсутність збільшення енергії вибиваються світлом частинок - квантову. Це і отримало назву корпускулярно-хвильового дуалізму. Як же описувати процеси в мікросвіті, якщо «немає ніяких шансів послідовно описати світлові явища, вибравши тільки яку-небудь одну з двох можливих теорій - хвильову або квантову»
(Ейнштейн А., Інфельд Л. Цит . тв.- С. 215)?

Деякі ефекти пояснюються хвильової теорією, деякі інші - квантової. Тому слід використовувати різні формули і з хвильової і з квантової теорії для більш повного опису процесів - такий сенс принципу додатковості Н. Бора. «Зусилля Бора були спрямовані на те, що б зберегти за обома наочними уявленнями, корпускулярним і хвильовим, однакове право на існування, причому він намагався показати, що хоча ці уявлення можливо виключають один одного, однак вони лише разом роблять можливим повний опис процесів в атомі » (Гейзенберг В.
Цит. тв.- С. 203).

З принципом додатковості пов'язано і так зване «співвідношення невизначеностей» , сформульоване в 1927 році Вернером Гейзенбергом, відповідно до якого в квантовій механіці не існує станів, в яких і місце розташування, і кількість руху (добуток маси на швидкість) мали б цілком певне значення. Частка зі строго визначеним імпульсом абсолютно не локалізована. Чим більш визначеним стає імпульс, тим менш визначено її положення.

Співвідношення невизначеностей свідчить, що для абсолютно точної локалізації мікрочастинки необхідні нескінченно великі імпульси, що фізично не може бути здійснено. Більш того, сучасна фізика елементарних частинок показує, що при дуже сильних впливах на частинку, вона взагалі не зберігається, а відбувається навіть множинне народження частинок.

У більш загальному плані можна сказати, що тільки частина відносяться до квантової системі фізичних величин може мати одночасно точні значення, інші величини виявляються невизначеними. Тому у всякій квантової системі не можуть одночасно дорівнювати нулю всі фізичні величини.

Енергію системи також, можна виміряти з точністю, що не перевищує певної величини. Причина цього - у взаємодії системи з вимірювальним приладом, який перешкоджає точному виміру енергії. Зі співвідношення невизначеностей випливає, що енергії збуджених станів атомів, молекул, ядер не можуть бути строго визначеними. На цьому висновку і заснована гіпотеза походження Всесвіту з «порушеної вакууму» .

Значення експерименту зросло в квантовій механіці до такої міри, що, як пише Гейзенберг, «спостереження грає вирішальну роль в атомному подію, і що реальність розрізняється залежно від того, спостерігаємо ми її чи ні» ( Гейзенберг В. Цит. тв.- С. 24). З даної обставини, що полягає в тому, що сам вимірювальний прилад впливає на результати вимірювання і бере участь у формуванні досліджуваного явища, слід було, по-перше, уявлення про особливу "фізичної реальності» , якій притаманний даний феномен, а, по-друге, уявлення про суб'єкт-об'єктних єдності як єдність вимірювального приладу і досліджуваної реальності. «Квантова теорія вже не допускає цілком об'єктивного описи природи» (Там же.- С.
61). Людина перейшов на той рівень дослідження, де його вплив виявляється непереборним в ході експерименту і фиксируемим результатом є взаємодія досліджуваного об'єкта і вимірювального приладу.
Отже, принципово новими моментами в дослідженні мікросвіту стали: 1) кожна елементарна частинка має як корпускулярними, так і хвильовими властивостями; 2) речовина може переходити у випромінювання (анігіляція частинки і античастинки дає фотон, т. Е. Квант світла); 3) можна передбачити місце і імпульс елементарної частинки тільки з певною ймовірністю; 4) прилад, який досліджує реальність, впливає на неї; 5) точне вимірювання можливе тільки при потоці частинок, але не однієї частинки.

По суті, відносність восторжествувала і в квантовій механіці, так як вчені визнали, що не можна: 1) знайти об'єктивну істину безвідносно від вимірювального приладу; 2) знати 'одночасно і положення і швидкість частинок; 3) встановити, чи маємо ми в мікросвіті справу з частинками або хвилями. Це і є торжество відносності у фізиці XX століття.

Углиб матерії

В хімії елементом назвали субстанцію, яка не могла бути розкладена або розщеплена якими завгодно засобами, що були в той час у розпорядженні вчених: кип'ятінням, спалюванням, розчиненням , змішуванням з іншими речовинами. Потім у фізиці з'явилося поняття атома, запозичене у Демокріта (з грец. «Неподільний» ), яким була названа найдрібніша одиниця матерії, що входить до складу хімічного елемента. Хімічний елемент складається з однакових атомів.

Потім з'ясувалося, що сам атом складається з елементарних частинок. У першій моделі атома, запропонованої Е. Резерфордом, електрони рухаються навколо ядра, як планети навколо Сонця (планетар-. Ная модель атома). Встановлено, що поперечник атома становить 10'8 см, а ядра - 10'12 см. Маса протона більше маси електрона в 2000 разів. Щільність ядра 1014 г / см3. Перетворення хімічних речовин один в одного, про що мріяли алхіміки, можливо, але для цього потрібно змінити атомне ядро, а це вимагає енергій в мільйони разів переважаючих ті, які мають місце при хімічних процесах.

В XX столітті відкрито величезну кількість елементарних частинок та виявлено закономірності їх взаємодії. Їх можна розділити на кілька груп: адрони (з них складаються ядра), лептони (електрони, нейтрино), фотони (кванти світла без маси спокою). Фотони і нейтрино рухаються зі швидкістю світла.

Німецький фізик П. Дірак передбачив в 1936 році існування античастинок з тією ж масою, що і частинки, але зарядом протилежного знака. До теперішнього часу на прискорювачах високих енергій отримані позитрони (античастинки електронів)

Сторінки: 1 2
загрузка...
ur.co.ua

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар