WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 23 | 24 || 26 | 27 |   ...   | 34 |

«Смирнов С. Г. С50 Лекции по истории науки: пособие для курсов повышения квалификации и переподготовки учителей математики. М.: МИОО, 2006. 196 с.: ил. ISBN ...»

-- [ Страница 25 ] --

Но почему электрон не излучает кванты света, пока он обращается вокруг ядра атома по стабильной орбите? Ведь это движение криволинейное, а потому ускоренное! Чтобы обойти это противоречие с теорией Максвелла, Нильс Бор и его ученики (Гайзенберг, Паули, Йордан и другие) предположили, что полёт электрона вокруг ядра не является движением механической частицы, но лишь электрическим током, который не имеет определённого положения в пространстве в данный момент времени! Гайзенберг даже вывел Соотношение Неопределённостей в наблюдаемых значениях двух величин, произведение которых имеет размерность Действия. Это могут быть Энергия и Время, или Импульс и Расстояние, или Амплитуда колебаний и их Частота...

Оказалось, что Природа подслеповата : она допускает даже несохранение Энергии, если оно длится очень недолго. Например, ядро атома излучает фотон а электрон на орбите успевает поглотить сей фотон быстрее, чем любой физик успеет заметить такой процесс. Или протон в ядре атома: он испускает -мезон (превращаясь из-за этого в нейтрон) и передаёт сей мезон соседнему нейтрону (который превращается в протон). Всё это происходит столь быстро, что обмен виртуальными фотонами (либо мезонами) незаметен извне атома или его ядра. Мы уверенно наблюдаем лишь последствия такого обмена: прочную связь между ядром и электроном в атоме, или между нуклонами в ядре.

В чём выражается эта связь? В том, что масса атома водорода меньше (примерно на одну стомиллионную долю), чем сумма масс его частей протона и электрона. Оттого атом водорода стабилен: чтобы разделить его на протон и электрон, нужно добавить извне малую порцию энергии (13 электронвольт) в форме короткого (рентгеновского) фотона.

По той же причине стабильна Альфа-частица, состоящая из 2 протонов и 2 нейтронов. Её масса меньше суммы их масс примерно на одну тысячную долю. Для развала Альфа-частицы на её компоненты нужно добавить ей в 100 000 раз больше энергии, чем для развала атома водорода. Вот причина огромной разницы между Химической (атомной) и Ядерной энергетикой! Оттого взаимодействие ядерных частиц называется сильным в сравнении с взаимодействием электрона с ядром в атоме.

Все эти факты были поняты Резерфордом и его учениками к году. Одновременно Нильс Бор и его ученики создали Квантовую Механику новую математическую модель зоопарка элементарных частиц, соответствующую атомным и ядерным процессам. После этого встал вопрос: какие приборы нужны для вызывания ядерных реакций? Химикам в 19 веке довольно было простой печки; что нужно физикамядерщикам?

Ответ оказался прост: нужен электромагнитный ускоритель электронов или протонов, который повышает их кинетическую энергию во много раз, превращая биллиардные шары в пушечные ядра! Первый ускоритель протонов построил в 1932 году Джон Кокрофт (1897– 1967) ученик Резерфорда, друг Петра Капицы и его преемник во главе лаборатории в Кембридже. Кинетическая энергия протонов на выходе из первого ускорителя составляла малую долю от полной энергии этих частиц, рассчитанной по формуле Эйнштейна (E = mc2 ). Но полвека спустя в 1980 году мощный ускоритель разгонял протоны до энергии в 400 масс протона!

При столкновении такого снаряда с неподвижной мишенью рождается уйма новых частиц порою не предсказанных заранее. Таким путём ускорители протонов и электронов превратили Ядерную Физику в Физику Элементарных Частиц, скрытых внутри ядра или даже внутри протона.

Дело в том, что разгон частицы до скорости, близкой к скорости света, сжимает (согласно формуле Лоренца-Эйнштейна) размер частицы вдоль оси её движения. Например, диаметр неподвижного протона равен 1013 см. Но протон, разогнанный до энергии в 400 протонных масс, стал в 400 раз короче! Так ускоритель обретает новую роль микроскопа в ядерном мире. Таким путём физики заглянули внутрь протона в 1968 году и различили там загадочные кварки и глюоны, предсказанные семью годами ранее на основе чистой математики.

С тех пор стали говорить, что вся Физика Элементарных Частиц это Симметрия, воплощённая и окрашенная Энергией.

Космологии Самым важным открытием 19 века в звёздной астрономии было, безусловно, измерение межзвёздных расстояний с помощью годичного параллакса звёзд (в 1838 году). Но этот способ годится лишь для достаточно близких звёзд; он не позволяет выяснить размер нашей Галактики. Как за это браться было не ясно до 1910-х годов, когда Генриэтта Ливит занялась изучением звёзд в Магеллановом Облаке ближайшей к нам внешней галактике. Там обнаружились переменные звёзды хорошо знакомого типа, уже названные цефеидами. Ливит обнаружила линейную связь между видимой яркостью этих звёзд и периодом их пульсаций. Но такой простой зависимости нет среди цефеид, наблюдаемых в нашей Галактике! В чём тут дело?

Генриэтта Ливит сообразила, что все звёзды в Магеллановом Облаке почти одинаково удалены от нас. А внутри Галактики истинные расстояния до звёзд нам обычно не известны как и их истинные яркости! Зато теперь стало возможно узнать точные расстояния до всех цефеид если удастся напрямую измерить расстояние хоть до одной из них. Такою пробной звездой послужила Полярная. Эйнар Герцшпрунг (1873–1967) измерил расстояние до неё (1910): в итоге цефеиды получили новое прозвище: маяки Вселенной.

Ещё более важное открытие Герцшпрунг сделал, когда начал фотографировать звёзды через цветные светофильтры. Оказалось, что на диаграмме с координатами цвет-светимость большинство звёзд умещается около главной диагонали: чем звезда голубее, тем она ярче, а чем краснее, тем тусклее. Наше жёлтое Солнце типичный малыш в мире звёзд, в сравнении с Вегой или Сириусом. Они голубые гиганты;



есть ещё красные карлики, белые карлики и красные гиганты эти последние не лежат на главной диагонали в диаграмме Герцшпрунга...

Тут датчанина поразил большой соблазн: не оттого ли звёзды краснеют и тускнеют, что они выгорают каким-то неизвестным путём, постепенно уменьшая свою массу? Позднее расчёты астрофизиков показали, что самые мелкие звёзды примерно в 100 раз легче самых массивных звёзд; это согласуется с гипотезой Герцшпрунга. Но куда девать при этом небольшие кучки красных гигантов и белых карликов? Откуда берутся Сверхновые звёзды? На такие вопросы не было ответов, пока в 1930-е годы физики не занялись энергетикой звёздного горения на основе ядерных реакций, понятых к этому времени.

Но прежде в 1920-е годы в Калифорнии Эдвин Хаббл (1889–1953) открыл с помощью нового огромного телескопа безбрежный мир галактик. До той поры астрономы считали эти пятнышки мелкими туманностями внутри нашей Галактики, а её главной частью Вселенной. Что в сравнении с нею небольшие Магеллановы Облака! Но в 1924 году Хаббл различил отдельные звёзды в небольшой Туманности Андромеды, которая значилась как M31 ещё в первом каталоге Мессье (18 век).

Среди тамошних звёзд Хаббл нашёл цефеиды; по их блеску и периодам миганий он рассчитал расстояние до Туманности Андромеды. Оно в десятки раз превосходит размеры нашей Галактики значит, эта мелкая туманность есть близнец нашего звёздного острова! И, наверное, таких островов ещё много во Вселенной!

Хаббл начал охоту за новыми галактиками; их ансамбль действительно огромен сродни ансамблю звёзд в нашей Галактике. Какие закономерности можно заметить в новом ансамбле галактик? В году Хаббл нашёл первую неожиданную связь: чем дальше галактика от нас, чем с большей скоростью она от нас удаляется! Эти измерения проводились на основе эффекта Допплера-Физо: сдвиг характерных линий в спектре звезды или галактики в красную сторону говорит о её удалении от наблюдателя, а фиолетовый сдвиг об их сближении.

Неужели наша Галактика центр Вселенной, откуда всё разлетается в стороны? Трудно в это поверить! Более понятна другая геометрическая картина. Все попарные расстояния между галактиками во Вселенной растут, так что каждую галактику можно принять за центр разбегания прочих галактик. Чем дальше галактика, тем быстрее она удаляется от центра. Как если бы галактики были точками на поверхности резиновой сферы и эта сфера раздувалась бы, как единое целое...

Резиновая модель Вселенной сразу вызвала вопрос: что раздувает трёхмерную Небесную Сферу? Был ли в её начале некий Большой Взрыв? Если да, то какие его прямые последствия можно наблюдать на небе сейчас? В 1948 году удачный ответ на сей вопрос нашёл американский физик родом из Одессы Георгий Гамов (1904–1968) друг Льва Ландау, успевший сбежать из-под власти Сталина раньше, чем упал Железный Занавес между Россией и Европой. Гамов знал о ядерных реакциях достаточно, чтобы понять: в начале Большого Взрыва рождались не звёзды и не галактики, даже не атомы а элементарные частицы! Среди них наверняка были фотоны: их было много, их энергии распределялись по спектру Чёрного Тела, описанному Планком в 1900 году.

Что могло произойти с этим фотонным газом за миллиарды лет?

Он расширялся и охлаждался; сейчас максимум его энергии приходится на длинные радиоволны... Ау! Владельцы радиотелескопов, поищите на небе реликтовое излучение! Оно должно одинаково интенсивно приходить со всех сторон на матушку Землю!

Первый радиотелескоп был построен в США Карлом Янским в 1932 году в процессе изобретения радиолокаторов. Реликтовое радиоизлучение было случайно замечено в 1963 году в форме однородного шума, мешающего вести наблюдения и имеющего среднюю температуру около 3 градусов Кельвина. Холоднее этого во Вселенной ничего нет разве что в человеческих лабораториях, где физики стараются подойти поближе к Абсолютному Нулю, ожижая гелий и изучая диковинные свойства квантовой жидкости.

Но в конце 1930-х годов физики уделяли больше внимания самым горячим точкам нашей Вселенной тем, где идут ядерные реакции с огромным выделением энергии. В 1938 году немецкий физик Ханс Бете (1906–2005), эмигрировавший в США, предложил схему Углеродного Цикла системы ядерных реакций, которая превращает 4 протона в ядро гелия. Согласно расчётам Бете, этот цикл может обеспечить свечение Солнца в течение миллиардов лет. Столь давно процветает Жизнь на Земле, питаясь энергией от огромной, постоянно действующей Водородной Бомбы. Но что её зажгло?

На этот вопрос ещё в 1920-е годы ответил британский физик Артур Эддингтон тот, кто первый экспериментально проверил Общую Теорию Относительности в 1919 году, во время солнечного затмения.

Теперь сэр Артур заявил, что звезду разогревает и зажигает её гравитационное сжатие! Небесный огонь добывается механическим путём как поступали первобытные люди, не знавшие химии и электричества...

Какова дальнейшая судьба молодой звезды? Прав ли был Герцшпрунг, предполагая медленный спуск звёзд вдоль главной диагонали в своей диаграмме?

Первый шаг к пониманию сложности этой проблемы сделал заочный ученик Эйнштейна Карл Шварцшильд. В 1916 году он использовал Общую Теорию Относительности для расчёта гравитационного радиуса тела данной массы m. Оказалось, что при сжатия такого тела до радиуса 2Gm/c2 (G гравитационная постоянная, c скорость света) тяготение вокруг становится столь сильным, что даже свет не может его одолеть! Тело претерпевает коллапс : оно перестаёт быть видимо извне и действует наружу лишь своим тяготением. Астрофизики назвали такой объект Чёрной Дырой и попробовали рассчитать:

реально ли превращение в неё для наблюдаемых нами звёзд?



Pages:     | 1 |   ...   | 23 | 24 || 26 | 27 |   ...   | 34 |
 



Похожие работы:

«Малипьеро и Даллапиккола: К истории новой музыки в Италии ХХ века Екатерина ДУБРАВСКАЯ МАЛИПЬЕРО И ДАЛЛАПИККОЛА: К ИСТОРИИ НОВОЙ МУЗЫКИ В ИТАЛИИ ХХ ВЕКА В формировании новой музыки в Италии большую роль сыграли два выдающихся композитора — Джан Франческо Малипьеро (Венеция, 1882 — Тревизо, 1973) и его младший современник Луиджи Даллапиккола (Пизино, Истрия, 1904 — Флоренция, 1975). Примечательно, что их новаторская деятельность сочеталась с глубоким интересом к историческому прошлому. Работа со...»

«РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Социология для специальности 080507.65 Менеджмент организации экономического факультета Ведущая кафедра – кафедра социологии и культурологии Дневная форма обучения Вид учебной работы Всего часов Лекции 34 2 курс, 4 семестр Практич.занятия (семинары) 18 2 курс, 4 семестр Всего аудиторных занятий 52 2 курс, 4 семестр Самостоятельная работа 38 2 курс, 4 семестр Экзамен да 2 курс, 4 семестр Всего по дисциплине 90 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ Цель изучения дисциплины...»

«На правом фланге Московской битвы / Сост. М. Я. Майстровский. — Тверь: Моск. рабочий, 1991. — 352 с.: ил. Общественная редколлегия: Ю. М. Бошняк (председатель), Н. М. Афанасьев, М. А,Ефимов, Л. В. Зарыпова, О. Н. Ломакова, Б. А. Шишов, Я. А. Якиманский Составитель М. Я. Майстровский ББК 63.3(2)722 H12 ©Издательство Московский рабочий, 1991 Тверской объединенный музей ISBN 5-239-01085-4 Аннотация: Включенные в книгу фрагменты из воспоминаний совстхких военачальников и политработников, документы...»

«Серия: История и этнография российских немцев Иван Шеленберг ИСТОРИЯ СЕЛА ОРЛОВО GOTIKA Москва 1996 УДК 957. 115 ББК 63.3(253.7) Ш42 Иван Шеленберг. История села Орлово. — М.: Готика, 1996. — 1 4 4 с. Рецензирование и научное редактирование: доктор исторических наук, профессор Л. В. Малиновский Издание осуществлено при поддержке Генерального консульства Федеративной Республики Германия в Новосибирске Gefrdert durch das Generalkonsulat der Bundesrepublik Deutschland in Nowosibirsk © И.Шеленберг,...»

«МАТЕРИАЛЫ ПО ИСТОРИИ АБХАЗИИ СОВЕТСКОГО ПЕРИОДА ССР АБХАЗИЯ В ПЕРВОМ ДЕСЯТИЛЕТИИ (1921-1931 годы) Деревня. Сельское хозяйство Сборник документальных материалов Том I Сухум – 2012 ББК 63-3 (5.Абх)614 К 92 Утверждено Ученым советом Абхазского института гуманитарных исследований им. Д.И. Гулиа АН Абхазии Составитель: Куправа А. Э., доктор исторических наук, профессор, академик АН Абхазии Рецензент: Салакая С. Ш., кандидат исторических наук, доцент Научный редактор: Авидзба А. Ф., кандидат...»

«Национальный парк Плещеево озеро Национальный парк Плещеево озеро расположен в 130 км к северо-востоку от Москвы в Ярославской области, на маршруте Золотого кольца. Уникальное озеро Плещеево и его окрестности, древний город Переславль-Залесский — один из центров формирования Русского государства — являются ценной природно-исторической территорией национального значения, частью природного и культурного наследия нашего Отечества. Образован национальный парк в 1988 году Постановлением Совета...»

«Предисловие................................................. 7...»

«БРОДЯНСКИЙ Давид Лазаревич доктор исторических наук, профессор Давид Лазаревич Бродянский – профессор, доктор исторических наук, широко известный специалист по первобытной археологии юга Дальнего Востока. На счету Давида Лазаревича 49 полевых археологических сезонов, более 10 изученных археологических памятников (в том числе такие известные, как Олений А и Б, Кроуновка-1, Рудановское городище, Синий Гай А, о-в Петрова и др.), и, как итог, свыше 300 публикаций по археологии, истории,...»

«Учебник подготовлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности философия. История философских идей рассматривается авторами в связи с историей общественно-политической и культурной жизни общества. Представлены основные концепции восточной, западной и русской философии. Книга рассчитана на студентов и аспирантов вузов, а также на достаточно широкий круг читателей, интересующихся актуальными проблемами философии...»

«THE G8 SYSTEM AND G20 EVOLUTION, ROLE AND DOCUMENTATION Ashgate Питер И. ван Хайнал Университет Торонто, Канада ГРУППА ВОСЬМИ И ГРУППА ДВАДЦАТИ ЭВОЛЮЦИЯ, РОЛЬ И ДОКУМЕНТАЦИЯ Москва • Логос • 2008 УДК 327 ББК 66.4 Х12 Перевод и издание осуществлены при поддержке Программы обменов и консультаций в области управления (Governance Advisory and Exchange Program), финансируемой канадским Агентством международного развития (Canadian International Development Agency) Хайнал Питер И. ван Группа восьми и...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.