Важнейшие открытия в области физики. - Краткий очерк теории эволюции. Концепции современного естествознания

В настоящее время в области фундаментальной теоретической физики выделяются три уровня строения материи: микромир - мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов; макромир - мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время - в секундах, минутах, часах, годах; мегамир - мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в которых измеряется световыми годами, а время существования космических объектов - миллионами и миллиардами лет.

Основными достижениями микромира являются: установление строения атома, открытие деления урана и цепной реакции, работы по получению управляемой термоядерной реакции, построение теории элементарных частиц.

После открытия электрона было установлено существование большого числа новых элементарных частиц. В характеристике элементарных частиц различают четыре вида взаимодействия: сильное взаимодействие, электромагнитное взаимодействие и слабое взаимодействие. Гравитационное взаимодействие - самое слабое, не учитывается в теории элементарных частиц; распространяется на все виды материи; имеет решающее значение, когда речь идет об очень больших массах.

Основные положения современной атомистики могут быть сформулированы следующим образом:

    1) атом является сложной материальной структурой, представляет собой мельчайшую частицу химического элемента; 2)у каждого элемента существуют разновидности атомов (содержащиеся в природных объектах или искусственно синтезированы); 3) атомы одного элемента могут превращаться в атомы другого; эти процессы осуществляются либо самопроизвольно (естественные радиоактивные превращения), либо искусственным путем (посредством различных ядерных реакций).

К основным достижениям в области мегамира можно отнести модель Большого взрыва, установление источника энергии Солнца, астрономические исследования вселенной.

Современная космология начала складываться в 20-е годы ХХ века на основе созданной Энштейном общей теории относительности. В 1922 году советский математик и геофизик А. А. Фридман нашел решение уравнений общей теории относительности для замкнутой расширяющейся Вселенной. Он установил, что искривленное пространство не может быть стационарным: оно должно или расширяться, или сжиматься. Открытое в 1929 году американским астрономом Э. Хабблом "красное смещение" для всех далеких источников оказалось пропорциональным расстоянию до источника, что подтверждало гипотезу о расширении видимой части Вселенной. В 1965 году американские ученые А. Пензиас и Р. Вилсон с помощью радиотелескопа установили, что во Вселенной имеется так называемое фоновое радиоизлучение, названное советским ученым И. С. Шкловским реликтовым. Таким образом, два экспериментально установленных положения - расширение Вселенной и реликтовое излучение - являются убедительными доводами в пользу так называемой теории "большого взрыва".

По современным представлениям, вначале был взрыв. Всего лишь через одну сотую секунды после взрыва Вселенная имела температуру порядка 100млрд градусов. При такой температуре молекулы, атомы и даже ядра атомов существовать не могут. Вещество Вселенной пребывало в виде элементарных частиц, среди которых преобладали электроны, позитроны, нейтрино, фотоны, а также протоны и нейтроны. Плотность вещества Вселенной спустя 0,01 секунды после взрыва, несмотря на очень высокую температуру, была огромной: в 4000 миллионов раз больше, чем у воды. В конце первых трех минут после взрыва температура вещества Вселенной, непрерывно снижаясь, достигла 1 млрд. градусов К. Плотность вещества также снизилась, но еще была близкой к плотности воды. При этой, хотя и очень высокой, температуре начали образовываться ядра тяжелого водорода (дейтерия) и ядра гелия. Однако вещество Вселенной в конце первых трех минут состояло в основном из фотонов, нейтрино, и антинейтрино. Только по истечении нескольких сотен лет начали образовываться атомы водорода и гелия. Силы гравитации превращали газ в сгустки, ставшие материалом для возникновения галактик и звезд.

В макрофизике можно выделить достижения в трех направлениях: в области электроники, в области создания лазеров и их применения, в области высокотемпературной сверхпроводимости.

Похожие статьи




Важнейшие открытия в области физики. - Краткий очерк теории эволюции. Концепции современного естествознания

Предыдущая | Следующая