Концепции современного естествознания

21. Принципы неопределенности, дополнительности, тождественности в квантовой механике.

1. Принцип неопределенности (Гейзенберга): Невозможно одновременно установить координату частицы и её импульс. Данный принцип выражает ту неопределенность или неясность, которая существует при любой попытке описания природы. Наиболее точное и полное ее описание может быть только вероятностным.

2. Принцип дополнительности (Бор): Корпускулярная картина описания микрообъектов обязательно должна быть дополнена волновой картиной. Взаимодополняющие картины называются комплиментарными.

3. Принцип тождественности: Все элементарные частицы одного вида во всей вселенной одинаковы.

Квантовая механика позволяет определить лишь вероятность нахождения данной точки пространства одной из тождественных частиц.

23. Модель "горячей" Вселенной и концепция "большого взрыва".

Георгий Гамов создал модель "горячей" Вселенной. По его мнению, Вселенная начиналась при высокой температуре и высоком давлении с колоссального взрыва. Предполагалось, что вся материя Вселенной была сосредоточена в маленьком объекте-точке сингулярности. Условий, таких, какие присутствовали в этой точке, больше нет. Размер точки сингулярности был 10^-12 см, давление составляло 10²³ г/см, а температура была равна 10¹³ Ньютон. Точка сингулярности взорвалась 15-20 млн. лет назад. В момент взрыва образовались все известные элементарные частицы. После взрыва они превращались друг в друга, затем группировались ядра. Через 700 тыс. лет они усовершенствовались, а через 10 млрд. лет начали формироваться звезды, планеты и другие устойчивые материальные объекты. Благодаря тому, что частиц и античастиц было образовано неравное количество. Вселенная получила дальнейшее развитие.

24. Модели эволюции Вселенной.

1. Стационарная модель Эйнштейна. Он считал, что Вселенная искривлена, вечна и неизменна. По представлениям Эйнштейна, Вселенная – это шар, и мы находимся внутри него. По его мнению, Вселенная является устойчивой из-за того, что действуют силы отталкивания.

2. Фридман. Нашел еще два решения. Во-первых, он доказал, что радиус кривизны может изменяться (модель "расширяющейся" Вселенной). Во-вторых, что расширение может сменяться сжатием (модель "пульсирующей" Вселенной).

3.Георгий Гамов создал модель "горячей" Вселенной. По его мнению, Вселенная начиналась при высокой температуре и высоком давлении с колоссального взрыва. Предполагалось, что вся материя Вселенной была сосредоточена в маленьком объекте-точке сингулярности. Условий, таких, какие присутствовали в этой точке, больше нет. Размер точки сингулярности был 10^-12 см, давление составляло 10²³ г/см, а температура была равна 10¹³ К. Точка сингулярности взорвалась 15-20 млн. лет назад. В момент взрыва образовались все известные элементарные частицы. После взрыва они превращались друг в друга, затем группировались ядра. Через 700 тыс. лет они усовершенствовались, а через 10 млрд. лет начали формироваться звезды, планеты и другие устойчивые материальные объекты. Благодаря тому, что частиц и античастиц было образовано неравное количество. Вселенная получила дальнейшее развитие.

4. Эдвин Хаббл. Открыл "разбегание галактик" . По его теории, все галактики удаляются друг от друга. Следовательно, Вселенная расширяется.

31. Учение о составе вещества. Основные законы.

1. Закон постоянства состава вещества. Всякое чистое вещество, независимо от способов получения или нахождения, имеет постоянный количественный и качественный состав (напр., вода – две молекулы водорода и одна - кислорода).

2. Закон сохранения массы. общая масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна общей массе продуктов реакции. Открытый М. В. Ломоносовым (1748), в общем виде сформулирован А. Лавуазье (1789).

3. Закон Авогадро. Согласно этому закону в одинаковых объемах газов при одинаковых значениях температуры и давления содержится одинаковое количество молекул. Исходя из этого, разработал метод определения молекулярного и атомного весов.

22. Свойства и классификация элементарных частиц. Теория кварков.

Классификация ПО МАССЕ: 1. адроны (досл.-"большой, сильный").Самые тяжелые частицы. Адроны состоят из нескольких сотен кварков и делятся на борионы (к ним относятся нейтроны и протоны) и мезоны (средние по массе частицы). 2. лептоны (досл.-"тонкие, легкие"). К ним относятся фотоны и нейтрино. Всего их насчитывается около 12 шт. Исторически первыми экспериментарно обнаруженными элементарными частицами были электрон, протон, а затем нейтрон.Казалось, что этих частиц и фотона(кванта электромагнитного поля) достаточно для построения известных форм вещества-атомов и молекул. Однако вскоре выяснилось, что мир устроен значительно сложнее.Было установлено, что каждой частице соответствует своя античастица, отличающаяся от неё лишь знаком заряда. Для частиц с нулевым зарядом античастица совпадает с частицей( фотон).По мере развития экспериментарной ядерной физики к этим частицам добавились ещё свыше 300 частиц. Адроны - частицы, участвующие в сильном взаимодействии. Частицы, участвующие в слабом взаимодействии и не участвующие в сильном, называются лептонами. Кроме того, сущ-т частицы – переносчики взаимодействий.

1)Лептоны могут иметь электрический заряд, а могут и не иметь. Среди лептонов наиболее известен электрон. Другой хорошо известный лептон- нейтрино. Достаточно широко распространены в природе мюоны, на долю которых приходится значительная часть космического излучения.2)Адроны крайне нестабильные частицы. Встречаются в двух разновидностях-электрически заряженные и нейтральные.Наиболее распространены такие адроны, как нейтрон и протон.3)Переносчики взаимодействий – фотоны,глюоны,бозоны,гравитоны.

Кварки - гипотетические частицы, из которых, как предполагается, могут состоять все известные элементарные частицы, участвующие в сильных взаимодействиях (адроны). Гипотеза о существовании К. была высказана в 1964 независимо американским физиком М. Гелл-Маном и австрийским физиком Г. Цвейгом с целью объяснения закономерностей, установленных для адронов. У названия "кварк" нет точного перевода, оно имеет литературное происхождение (было заимствовано М. Гелл-Маном из романа Дж. Джойса "Поминки по Финегану", где означало нечто неопределённое, мистическое). Такое название для частиц, очевидно, было выбрано потому, что К. необходимо приписать ряд необычных свойств, выделяющих их из всех известных элементарных частиц (например, дробный электрический заряд).

Предположение о существовании К. возникло в связи с открытием большого числа адронов и их успешной систематизацией. Было установлено, что адроны могут быть сгруппированы в некоторые семейства частиц, близких по своим основным характеристикам.