К ИСТОКУ

о развитии Божественного Начала в Человеке

 

 

Администратор Милинда проводит онлайн курсы по развитию сознания и световых кристальных тел с активацией меркабы. А так же развитие божественного начала.

ОНЛАЙН КУРСЫ

 

 

* Вход   * Регистрация * FAQ * НОВЫЕ СООБЩЕНИЯ  * Ваши сообщения 

Текущее время: 23 май 2018, 22:33

Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 36 ]  На страницу 1, 2, 3  След.
Автор Сообщение
Сообщение №1  СообщениеДобавлено: 16 апр 2014, 09:13 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
От атомных ядер - к частицам

NGM5M2Q123.jpg

автор статей: http://evosfera.ru/


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №2  СообщениеДобавлено: 16 апр 2014, 09:14 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Частицы меняют свой облик

До сих пор, рассказывая о превращениях частиц, мы имели в виду только электрон (и, конечно, позитрон). После открытия нейтрона выяснилось, что он также способен к превращениям, но, в отличие от электрона, - не в кванты поля, а в другие частицы.

Нейтрон превращается, во-первых, в протон, электрон и нейтрино (при бета-распаде); для этого он должен быть свободным. Нейтрон в ядре превращается в протон и пи-мезон. Впоследствии удалось выяснить, что второе превращение нейтрона "в сумме" не очень отличается от первого. Свободный пи-мезон распадается на мю-мезон, который примерно на четверть легче его, и нейтрино. А мю-мезон в свою очередь распадается на электрон и два нейтрино. В результате.

распад свободного нейтрона: нейтрон -* протон+электрон-f нейтрино; распад "ядерного" нейтрона: нейтрон-"- протон+пи-мезон пи-мезон-* мю-мезон+нейтрино мю-мезон-* электрон+2 нейтрино. В итоге: нейтрон-* протон+электрон+3 нейтрино.

Однако этот арифметический подсчет сходства обоих превращений в значительной мере обесценивается тем, что пи-мезон в ядре не распадается. Мы уже знаем, что в ядре между частицами, помимо электрических сил, действуют гораздо более значительные ядерные силы, обеспечивающие устойчивость ядер.

Новый тип сил - значит, новое поле. А раз новое поле - значит, оно имеет свои кванты. Переносчиками электромагнитных взаимодействий служат фотоны. По аналогии переносчиками ядерных взаимодействий должны быть пи-мезоны (мы уже говорили, что мю-мезоны слабо взаимодействуют с ядрами и потому быть квантами ядерного поля не могут).

Итак, пи-мезоны есть кванты ядерного поля. Но эти кванты, в отличие от фотонов, имеют массу покоя, и притом весьма заметную в мире сверхмалых вешей: они почти в триста раз массивнее электронов! Но раз так, то пи-мезоны не могут двигаться со скоростью света. Вот так кванты! Казалось бы, скорее частицы, а не кванты,- и все-таки кванты. Стройная картина взаимоотношений поля и вещества, которую только что нарисовали физики, резко нарушается.

открыть спойлер
Пи-мезоны оказываются пределом двуликости. С веществом их роднит не равная нулю масса покоя, с полем - равный нулю спин.

На этом надо немного остановиться. Дело в том, что физики после возникновения квантовой механики установили еще одно резкое различие между частицами вещества и квантами поля. Это - различие в их спинах. Выяснилось, что "истинные" частицы вещества могут иметь только спин,равный половине постоянной Планка h (точнее ft/4 те), в то время как кванты поля должны иметь спин либо равный нулю, либо равный целому числу постоянных Планка (ft/2ir).Глубокое различие сущностей частиц и квантов проявилось в их спинах вполне оправданно. Оказалось, что от величины спина существенно зависит поведение микрообъектов.

Вспомним принцип Паули. Он требует, чтобы в общем "коллективе" никакие два электрона не находились в совершенно одинаковых состояниях. И действительно, не только электроны, но и протоны, нейтроны и вообще любые частицы с "половинным" спином беспрекословно подчиняются этому требованию.

Но вот для частиц с равным нулю или "целым" спином этот принцип не должен иметь места. И это выполняется в действительности. Например, в "коллективе" фотонов (их "братство" - вся Вселенная!) может находиться сколько угодно фотонов в одинаковых состояниях, то есть имеющих одну и ту же частоту, одно и то же направление спина (спин фотона равен единице).

Кстати, из такого разделения по спинам явствует, что "подкидыш" мю-мезон, на которого первыми натолкнулись физики, не мог быть квантом ядерного поля? Он имеет "половинный" спин. А вот пи-мезоны всем семейством обладают равным нулю спином и годны к службе в виде квантов поля. Но их не равная нулю масса покоя!..


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №3  СообщениеДобавлено: 16 апр 2014, 09:15 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Частицы распадаются

Как рождаются и умирают частицы? В микромире свидетелями таких всегда радостных для науки событий являются фотопластинки.

Вот на пластинке в углу появился толстый след мю-минус-мезона. Не доходя до середины пластинки, след "сломался", стал почти пунктирным. Обломок следа принадлежит уже электрону. В месте излома следа родились еще две частицы, уносящие с собой остаток энергии и импульса мю-мезона, не переданный электрону. Эти две частицы- нейтрино и антинейтрино. Пи-мезоны на электроны, как правило, непосредственно не распадаются. Они рождают сначала мю-мезоны. И здесь мы являемся свидетелями того, что ядерное и электромагнитное поля не отделены друг от друга непроходимой стеной. Частица ядерного происхождения превращается в частицу электромагнитной природы.

Почему же пи-мезоны распадаются на две частицы, а мю-мезоны - на три? На это нетрудно ответить. Дело в спинах частиц: сумма спинов дочерних частиц должна всегда равняться спину родительской частицы. Мю-мезон имеет "половинный" спин, электрон - тоже "половинный". Но, поскольку электрон не может унести с собой всю массу мю-мезона, необходимо еще нейтрино, которое забирает остаток этой массы в виде энергии своего движения. Но спин нейтрино опять же "половинный", так что теперь общий спин рожденных частиц оказывается больше спина родительской частицы. Лишний спин нейтрино требуется "погасить". Так появляется антинейтрино с противоположным направлением спина. Итого- три частицы.

открыть спойлер
А при распаде пи-мезона достаточно одного нейтрино (или антинейтрино) со спином, направленным против спина рождающегося мю-мезона. Оба этих спина "гасят" друг друга, давая в сумме нуль, что равно спину исходного пи-мезона.

Если обратиться к гиперонам, то конечным устойчивым продуктом их распада часто является протон. Наряду с этим гипероны испускают и пи-мезоны. Два мира - два предела превращений: электрон у легких частиц, протон -у тяжелых. Два мира - два неизбежных спутника распада: нейтрино у-легких частиц, пи-мезоны-у тяжелых.

Пойдемте дальше. Существует ли какой-нибудь закон, который из всевозможных вариантов распада частицы выбирает только один или в крайнем случае два? Кое-какие особенности такого отбора мы уже подметили. Назовем их по аналогии с классической физикой законами сохранения. Наблюдения показывают, что при распадах сохраняются суммарный заряд, суммарный спин частицы. Но эти законы все же еще оставляют некоторый произвол в выборе варианта распада.

Следовало отыскать какие-то дополнительные закономерности распада, которые еще более суживали бы путь, по которому могут идти неустойчивые частицы, превращаясь в устойчивые кирпичики вещества - протоны и электроны.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №4  СообщениеДобавлено: 16 апр 2014, 09:17 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Что происходит внутри частиц?

Начнем с вопроса, который мы уже не раз упоминали, но ответ на который все откладывали: каковы точные размеры микрочастиц? Имеют ли вообще эти частицы точные размеры? "Что за вопрос? - мог бы сказать неискушенный читатель. - Все предметы на свете имеют размеры". Однако читателю этой книги такой ответ уже не покажется вполне очевидным.

Физики в течение долгого времени были вынуждены вообще отказываться от рассмотрения этого вопроса по существу. Отчасти это не позволял делать сам математический аппарат квантовой механики, немедленно приходивший в негодность, как только частицы наделялись размерами. А с другой стороны, как мы уже видели, измерить размеры частиц нет никакой возможности: не позволяют волновые свойства, "размазывающие" частицы по пространству.

Эти волновые свойства есть "внешнее" проявление взаимосвязи частиц с их полями. Иными словами, электрон "размазывается" благодаря его взаимодействию с другими частицами, в том числе и электронами.

Как физики сегодня представляют это взаимодействие, нам уже известно. Электрон виртуально испускает фотоны, которые взаимодействуют с фотонами, испущенными другими частицами. В результате возникает либо взаимное отталкивание, либо притяжение частиц. Электрон словно укутан в облако виртуальных фотонов, которые он испускает и вновь поглощает. Это облако беспредельно: всегда найдутся столь малоэнергичные фотоны, что соотношение Гейзенберга позволит им сколь угодно далеко уйти от испустившего их электрона. Фотонное облако, "размазывающее" электрон по всему пространству, и не позволяет говорить о его точных размерах.

открыть спойлер
Но все же оно быстро сгущается по мере приближения к "остову" облака. На расстояниях, где виртуальные фотоны имеют уже достаточную энергию для образования пар электрон-позитрон (оно порядка 10^-11 сантиметра), перед нами возникает картина "дрожащего" электрона. И опять нельзя с точностью установить его размеры, по-прежнему электрон "размазан", хотя и по сравнительно маленькой области пространства.

Может быть, удалось бы измерить точно размеры "голого" электрона, освобожденного от фотонных и электрон-позитронных облаков? Нет - это напрасная задача. "Голого", иначе говоря, ни с чем не взаимодействующего электрона в природе нигде и никогда не найти. Он не может существовать ни при каких условиях. Сама частица и ее взаимодействия - это двуединая и притом неразрывная сущность! Единственное, что можно допустить,- то, что внутри всех облаков существует некая сердцевина, керн, как ее называют физики. Но как выглядит керн и тем более-что происходит внутри него - ничего определенного сегодня сказать еще нельзя.

Аналогичным образом физики пытаются изобразить структуру другой фундаментальной частицы - протона. Протон виртуально испускает пи-мезоны, энергия которых, понятно, не может быть меньше их энергии покоя. Поэтому продолжительность жизни пи-мезонов очень невелика. А значит, невелико и расстояние, на которое они могут уйти от породившего их протона.

Действительно, как мы помним, размеры пи-мезонного облака вокруг протона очень малы- порядка 10^-13 сантиметра. В отличие от электрона протон "размазан" пи-мезонами очень незначительно. Но известно, что протоны довольно активно взаимодействуют и с ка-мезонами. Поэтому у протона должно появиться еще одно виртуальное облако, отвечающее этому взаимодействию, - ка-мезонное. Поскольку энергия покоя ка-мезона в три с лишним раза больше таковой для пи-мезона, то ка-мезонное облако должно иметь во столько же раз меньшие размеру и должно располагаться внутри пи-мезонного облака. Еще глубже должен быть сосредоточен "дрожащий" протон, виртуально распадающийся на пары из протона и антипротона.

Физика приходит, таким образом, к поразительному, но неизбежному выводу, что структура частиц микромира является отражением всех их взаимодействий с другими частицами. Сущность микрочастиц оказывается очень подвижной и текучей.

Этот вывод утрачивает свою удивительность, если понять, что частиц без взаимодействий вообще не существует. Все микрочастицы связаны взаимодействиями друг с другом. Возможность этого взаимодействия не навязывается частицам откуда-то извне, а заложена природой в самой структуре частиц.

Да, структура частицы в каждый момент определяется всеми ее реально существующими взаимодействиями. И обратно, характер и степень взаимодействий определяются структурой частиц. В этом и состоит диалектическое единство вещества и поля, собственных свойств и взаимодействий, нерасторжимая общность ничтожной микрочастицы и всей Вселенной!


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №5  СообщениеДобавлено: 16 апр 2014, 09:18 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Двуликий пи-мезон

Природа, действительно, преподнесла еще один превеликий сюрприз физикам. Попробуем в нем разобраться.

Может быть, нейтрон - это просто "спрессованная" комбинация из протона и пи-мезона? Нет, в этом нас убеждает простая арифметика: массы покоя нейтрона и протона соответственно равны (приближенно) 1839 и 1836 электронных масс, а масса покоя пи-мезона - 273. Значит, испуская пи-мезон, нейтрон должен был бы похудеть на 273, а не на 3 электронных массы, как на самом деле.

Когда распадается свободный нейтрон, этой проблемы не возникает. Нейтрон теряет электрон, то есть одну электронную массу. Да еще электрону и нейтрино сообщает в полет двойную собственную энергию электрона, после чего приобретает массу протона. В случае же испускания пи-мезона похудание нейтрона почти в сотню раз больше. А между тем оно почему-то незаметно. Нейтронов, истощенных рождением пи-мезона, еще никто не наблюдал! Как же так получается? Но представим себе такую картину. Нейтрон вырывает из себя отрицательно заряженный мезон и бросает его протону. Тот подхватывает мезон и тут же превращается в нейтрон. Тот нейтрон, который был в положении форварда, превратился в облегченный протон, а протон-вратарь, схватив посланный ему мяч-мезон, стал утяжеленным нейтроном. Спустя ничтожный промежуток времени утяжеленный нейтрон, испустив захваченный им ранее мезон, превращается снова в нормальный протон, а облегченный протон, приобретя этот мезон, становится нормальным нейтроном. Мы видим, таким образом, что эта "игра в мяч" состоит из двух неравноценных этапов: первого, явно запрещенного всеми известными законами физики, и второго, вполне разрешенного.

Запрещение следует из того, что ни одна частица не может иметь массы меньшей, чем ее масса покоя, а у нас оказался облегченный протон. Можно это выразить и другими словами: нейтрон-форвард не может бросить мяч тяжелее, чем в 3 электронные массы. Для испускания мезона он должен был бы откуда-то из неведомых своих недр добыть солидную энергию, отвечающую остальным 270 электронным массам. Это, однако, явно противоречит закону сохранения энергии. В среднем в сумме обоих этапов "игры в мяч" этот закон выполняется, но на первом этапе он резко нарушен.

открыть спойлер
Когда это выяснилось, физики были склонны принять уже упоминавшуюся крамольную мысль, что закон сохранения энергии в явлениях микромира выполняется лишь в среднем, а в отдельных событиях может и нарушаться. Однако дальнейшее развитие науки еще раз подтвердило, что этот закон незыблем как скала. Так что тайна "игры в мяч" остается необъяснен--ной с позиций классической физики.

Однако все становится на свои места, как только мы вспомним, что имеем дело с квантовыми свойствами частиц. Физики назвали такие процессы, которые с классических позиций явно запрещены,- виртуальными процессами.

Система частиц или одна частица может превратиться в другую систему или частицу разными способами. Мы можем и не знать (и, в действитель ности, часто не знаем) этих способов, но вправе описывать это превращение, как нам удобно, используя такие промежуточные процессы, которые можно сегодня рассчитывать. Виртуальные процессы оказываются удобными и "наглядными" для сегодняшних физиков.

А не может ли обмен мезоном между протоном и нейтроном происходить так же, как, например, обмен электроном в водородной молекуле? Это ведь гораздо проще: электроны не испытывают никаких превращений, а связь между атомами все же возникает. Не может ли отрицательный пи-мезон так же "крутиться" около двух протонов? Нет, это предположение не проходит. И вот почему. Недавно ученые умудрились запрячь в атом, на его оболочки, мю-мезон вместо электрона, и он исправно выполнял роль электрона. В частности, он объединял, подобно электрону, два атома водорода в единую молекулу - так называемую мезомолекулу водорода. Поскольку мю-мезон примерно в двести раз массивнее электрона, "его облако вероятности" располагается на столько же ближе к ядру, а значит, мю-мезон стягивает два атома в молекулу в двести раз меньших размеров.

Но это не пи-, а мю-мезон. И силы, которые действуют в мезомоле^ куле, опять-таки не ядерные, а электрические силы. Этим силам по величине очень далеко до ядерных сил.

А пи-мезон не может удержаться в атоме наподобие электрона, так как он сильнейшим и притом особым образом взаимодействует с ядром. Особенность эта и заключается в том, что пи-мезон превращает нейтрон в протон, а протон в нейтрон.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №6  СообщениеДобавлено: 20 сен 2014, 10:10 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Еще немного о теории относительности

При приближении скорости тел к скорости света удивительные вещи происходят не только с массой тел. Существенно меняется и течение времени в них. Это время физики назвали собственным временем тел. Наш организм живет по своим "часам". Ход этих "часов" определяется ритмом жизненных процессов в организме.

С другой стороны, мы встаем, идем на работу, в театр, ложимся спать по "общему" времени, по обычным часам, ход которых приноровлен к смене дня и ночи, то есть к "ритму" вращения Земли вокруг своей оси.

Это о собственном времени мы говорим: "Как быстро время прошло" - или, наоборот: "Как долго тянется время". Конечно, наши высказывания субъективны, они зависят от ритма, напряженности нашей деятельности. Но в них есть и объективная сторона. Чем быстрее ритм, тем быстрее бежит время.

Наше замечание имеет самую серьезную аналогию в теории относительности. В ней утверждается, что чем быстрее движется какое-либо тело, тем медленнее течет его собственное время, так что с точки зрения этого тела оказывается, что тем быстрее бежит "общее" время.

Описанный "парадокс часов" хорошо известен сегодня тем, кто интересуется дальними космическими путешествиями. В фантастических романах герой, путешествуя на фотонной ракете со скоростью, весьма близкой к скорости света, возвращается на Землю, пробыв в космосе по своему времени, скажем, десять лет. Он узнает, что все его близкие и друзья давно уже умерли, и с горечью говорит: "Как быстро пролетели годы". Действительно, в ракете его собственное время текло медленнее, чем время на Земле.

открыть спойлер
Все сказанное о времени выражается математически соотношением: Здесь t(v) - время, прошедшее по "собственным" часам космонавта, а to- время, которое отсчитали земные часы. Прочие величины в нашем соотношении имеют прежний смысл. Из этой формулы также следует, что для фотонов, движущихся со скоростью света, время вообще не идет: часы, если бы их можно было установить на фотоне, стояли бы.

О "парадоксах", столь обильных в теории относительности, можно было бы рассказать немало. Но мы не имеем этой возможности. Нас ждет еще одно соотношение этой теории, которому предстоит сыграть весьма большую роль в дальнейшем. Это - самое известное соотношение Эйнштейна, вошедшее сегодня во все учебники: Здесь ?о- энергия, которую имеет неподвижное тело с массой покоя то. Называется она, в отличие от кинетической или потенциальной энергии, энергией покоя или собственной энергией тела.

Видно, что она не зависит ни от скорости, ни от положения тела. Классическая физика знает только два вышеупомянутых вида энергии. "Новая" энергия не укладывается в ее рамки. Она имеет особый смысл.

Этот смысл нам предстоит выяснить в дальнейшем. А сейчас вернемся к рассказу о том, как теория относительности была введена в квантовую механику.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №7  СообщениеДобавлено: 20 сен 2014, 10:11 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Физики классифицируют взаимодействия

Проведем небольшую аналогию. Сколькими способами можно разрушить гору? Самый сильный и быстрый способ - это, конечно, взрыв; например, при вулканическом извержении. С меньшей силой, более медленно, но все же за достаточно короткое время гору может разрушить землетрясение. И, наконец, самое медленное - это разрушение горы водами, ветром, жарой и холодом. Взрыв может разрушить гору за считанные секунды, землетрясение - за несколько часов, вода и ветер - за многие тысячи лет. у Физики, изучая процессы разрушения микрочастиц, тоже подметили три процесса, идущие с разной силой и скоростью.

Первый из них, самый сильный, происходит при столкновениях ядерных частиц, при взаимодействиях между ними в ядрах. Этот процесс, для которого характерны большие энергии, порядка собственной энергии пи-мезона и выше, и, соответственно, по соотношению неопределенностей, очень короткие времена, физики так и назвали сильным взаимодействием. Характерное для него время мы уже подсчитывали: оно имеет порядок 10^-2Э секунды.

Следующий по силе и длительности процесс - это электромагнитное взаимодействие. Именно в результате этого процесса электрон и позитрон, встречаясь, рождают два гамма-фотона. Сюда жеотносится и рассмотренный выше распад нейтрального пи-нуль-мезона на гамма-фотоны. Длительность такого процесса - порядка 10^-17 секунды.

И, наконец, самый слабый и длительный процесс, названный физиками слабым взаимодействием. Именно он ответствен за подавляющее большинство распадов, приведенных в таблице микрочастиц. Вследствие слабого взаимодействия распадаются мю-, пи- и ка-мезоны, нейтрон и гипероны. Длительность этого "универсального" разрушительного взаимодействия, поражающего частицы во всех группах, как видно из таблицы, превышает Ю-1* секунды.

открыть спойлер
Изучая группировку частиц, ученые подметили одну интересную особенность. Ка-мезоны и гипероны объединялись в кучки отлично от того, как это делали остальные частицы.

В классификацию частиц, придуманную физиками, эти две группы частиц не желали укладываться."Странно",- заключили физики, раздосадованные непокорством частиц. И воплотили свою досаду в том, что назвали странными сами частицы. Физики даже ввели специальную величину, которой количественно охарактеризовали степень отклонения свойств этих частиц от тех, какие должны были бы быть. И наименовали эту величину странностью.

Оказалось, что странные частицы не могут распадаться на обычные частицы каким-либо иным процессом, кроме медленного слабого взаимодействия. При столкновениях обычных частиц странные частицы могут рождаться только парами. И притом не любыми парами, а лишь такими, в которых сумма странностей частиц равна нулю, как и у обычных исходных частиц.

Иными словами, при сильных, а также электромагнитных взаимодействиях странность не менялась. Это и назвали законом сохранения странности. При слабых же взаимодействиях этот закон переставал быть справедливым.

"Слишком много законов!" - может посетовать читатель.-А где единый общий закон? Где объяснение всех этих законов? Пора бы уже рассказать о нем!" Увы! Описанные здесь закономерности еще не имеют сколько-нибудь убедительного объяснения. Физики комбинируют эти правила и так, и этак, но все еще четко не выявляется та глубокая сущность, которая скрыта под ними. "Арифметика" законов сохранения позволила, правда, выполнить ту задачу, с которой мы начали разговор. Все упомянутые правила в совокупности оставляют частицам действительно только один, много два, пути распада.

Занятия физиков здесь пока что напоминают работу мальчишек, когда они устанавливают ограничительные флажки на лыжной трассе. Делается это по указанию инструкторов, но почему решили расставить флажки именно так, а не иначе, мальчишки еще не понимают.

Вот, например, почему "быстрым лыжникам" можно прокладывать короткую прямую трассу, а "медленным странным" нужно ставить так много запретительных флажков? Или почему странным ка-мезонам надо прокладывать две трассы, тогда как прочим "лыжникам", как правило, достаточно и одной? Об этом мы сейчас и поговорим. Изучение распадов ка-мезонов позволило сделать самое крупное открытие в физике микрочастиц после обнаружения вакуумных эффектов. Речь пойдет о двух словах, которые облетели страницы многих журналов мира и, вероятно, известны вам: "несохранение четности".


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №8  СообщениеДобавлено: 20 сен 2014, 10:13 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
И еще более неожиданное открытие

Эти два решения очень похожи друг на друга, так же как и первые два, отвечающие противоположным ориентациям электронного спина.

Здесь тоже две противоположности: одна из ориентации отвечает положительной, а другая - отрицательной полной энергии электрона. Что тут удивительного? Мы уже не раз видели, что полная энергия может иметь любой знак, в зависимости от того, свободно ли летит электрон или же он связан с другими частицами, например в атоме.

Но уравнение Дирака написано только для свободного электрона! М-да... Выходит, что дираковский электрон одновременно свободен и связан. Вот так чушь! Дирак и сам понимает, что это чушь. Проще всего, конечно, поступить так, как это делают, когда расчет дает, скажем, ответ: "Площадь помещения равна плюс-минус 20 квадратных метров". Отбросить отрицательное решение как противоречащее здравому смыслу! Исключить решение с отрицательной энергией свободного электрона как физически бессмысленное! Но Дирак не торопится делать это. Как англичанин, он, может быть, полон здравомыслия. Но, как настоящий ученый, он начинает доискиваться той причины, которая привела к чепухе. Может быть, и в чепухе заключен какой-то тайный смысл. Но какой? После долгих раздумий Дираку приходит в голову интересная мысль. Может быть, "нелепое" решение принадлежит не электрону, а какой-то другой частице с зарядом, противоположным заряду электрона? У электрона заряд отрицательный, у этой же частицы заряд, наоборот, должен быть положительным. По абсолютной же величине оба заряда должны быть равны. Такой частицей, как полагает Дирак, может быть протон. Однако быстро выясняется, что отрицательная энергия должна принадлежать частице с массой, равной в точности массе электрона. Протон, понятно, не подходит: он почти в две тысячи раз массивнее электрона. Такой частицей должен быть, таким образом, зеркальный двойник электрона.

открыть спойлер
Однако такое предположение еще не дает объяснения отрицательной полной энергии этой положительной частицы. Раз энергия отрицательна, значит частица с чем-то связана. Но с чем? Электрон абсолютно свободен, все другие частицы при решении уравнения "отведены" от него так далеко, что можно не учитывать его электрического взаимодействия с ними. Электрон движется один в безбрежной и абсолютной пустоте. Откуда же взяться второй, положительной, частице-зеркальному двойнику электрона? И вот теперь Дирак высказывает главную, до безумия смелую мысль. Пустота, вакуум, в которой нет ни одной частицы, кроме одного-единствен-ного электрона, она не пуста! Напротив, она забита до отказа электронами! Положительный же двойник электрона - это дырка в заполненной пустоте! Пока, как мы видим, действительно безумие. В чем же смелость? А вот в чем.

Каким вы назовете пространство, в котором ни один прибор никогда не улавливает ни одной частицы, сколь чувствителен бы он ни был? Ну, конечно,- абсолютно пустым. Осторожнее! А если в нем есть частицы, которые лишены возможности взаимодействовать с прибором? Тогда, даже если это пространство полно частиц, вы все равно будете считать его пустым? Конечно. Но как частицы могут лишиться способности взаимодействовать? Это ведь противоречит самой их сущности! Подождем делать такой вывод. Попробуем, например, прощупать строение металла несильным электрическим полем. Пойдет ток, и мы скажем: металл заполнен свободными электронами. Однако если ограничиться одним этим опытом, мы получили бы неправильное представление о металле. В нем есть еще и атомы, чьи электроны лишены возможности взаимодействовать, например, с амперметром. Эти электроны сидят на атомных уровнях, в "яме". Выпрыгнуть из нее, чтобы провзаимодействовать с измерительным прибором, они не могут - не хватает энергии.

Но, скажете вы, не одним, так другим прибором, в другом опыте мы все-таки можем найти в металле и атомы, и даже ядра атомов. Вакуум же, понятно, никаким прибором не обнаружить. Значит, в нем ничего нет и быть не может.

Это говорит здравый смысл. Дирак рассуждает иначе.

Вакуум заполнен электронами до отказа. Вся Вселенная участвует в образовании единого, бесконечно протяженного вакуума. Бесчисленное множество электронов в нем "доверху" заполняет бесконечное число уровней энергии вакуума, образуя единый связанный "коллектив" частиц. В соответствии с принципом Паули на каждом уровне могут находиться по два электрона с противоположными направлениями своих спинов но не более.

Общая "вселенская яма", в которой сидят электроны, не только исключительно вместительна, но л довольно глубока. Самый верхний ее уровень энергии лежит на энергетическом расстоянии тос2 от нуля полной энергии вниз. Поэтому все электроны в вакууме должны иметь отрицательные энергии.

Эти вакуумные электроны не удастся обнаружить никакими приборами, пока они не выпрыгнут из ямы. Казалось бы, для этого им достаточно сообщить энергию тос2. Но этого мало. Выше мы видели, что любая частица, вне зависимости от того, движется она или покоится, имеет еще собственную энергию тос2.

Электрон, чтобы выпрыгнуть из вакуума, должен не только преодолеть барьер высотой тос2, но еще и приобрести энергию покоя тос2, которая ему по праву полагается. Таким образом, общая высота барьера, отделяющего вакуумные электроны от их взаимодействия с прибором, равна. Это не такая уж малая энергия. Достаточно сказать, что сообщать электронам такие энергии физики научились лишь лет двадцать назад. В те годы, когда Дирак высказал мысль о "переполненном" вакууме, о таких энергиях физики еще и не мечтали.

Электрон, чтобы выпрыгнуть из вакуума, должен не только...
Но почему электроны не могут взаимодействовать с прибором, оставаясь в вакууме, наподобие того, как это имеет место в металле? Ответ опять же дает принцип Паули.

Любое взаимодействие тел есть изменение их энергии. Только по этому изменению и обнаруживается взаимодействие. Электрон в вакууме, взаимодействуя с прибором, мог бы изменить свою энергию, перейдя на какой-либо другой уровень. Но некуда! Все уровни в вакууме до отказа забиты электронами! Вот в чем секрет "необнаружимости" вакуумных электронов. Они в вакууме есть, но взаимодействовать друг с другом и с прибором не могут. Эти электроны могут существовать у нас под боком сколько угодно времени, но мы никогда не догадаемся об этом: они просто не дают о себе знать.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №9  СообщениеДобавлено: 11 окт 2014, 07:21 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Кванты - всюду и всегда

Новые представления о пространстве и времени, рассказом о которых мы закончим эту главу, еще не являются признанными всеми физиками. Более того, новые представления еще не получили подтверждения на опыте.

Они возникли уже около тридцати лет назад, но еще не имеют прав гражданства. Однако многие ученые считают, что в них заключена некоторая доля истины.

Основное положение о связи пространства и времени с существованием тел и их движением может в микромире выглядеть примерно так: поскольку сами микрочастицы и их движение обладают квантовыми свойствами, то должны быть квантованными сами пространство и время.

А раз так, то должны рушиться последние остатки классических представлений. Пространство и время теряют непрерывность, разбиваются на отдельные "порции"! Как понять это? А так, что должны существовать своеобразные "ячейки", кванты пространства и времени. Размеры их должны определяться, видимо, массами, энергиями, импульсами (и, возможно, другими характеристиками) микрочастиц. Величина этих ячеек, понятно, должна быть наименьшей из всех возможных.

Однако до сих пор эти "элементарная длина" и "элементарный интервал времени" еще не обнаружены. Это может говорить о том, что они лежат за пределами чувствительности самых тонких современных методов оценки длин и времен в микромире. Предел этих методов - длины порядка радиуса действия ядерных сил- 10^-13 сантиметра и времена порядка "ядерного времени" - 10^-23 секунды. Некоторые ученые полагают, что "квант длины", если он существует, должен иметь величину, еще в сотни или тысячи раз меньшую.

открыть спойлер
Да, очень интересные представления! Понятно поэтому, что мы не замечаем никогда и нигде существования квантов пространства и времени. Они слишком малы. Ни одним хронометром не измерить промежутки времени в триллион-триллионные доли секунды. Никаким микрометром не измерить длины в миллиард-миллиардные доли сантиметра! И даже если на минуту вообразить, что мы обладаем столь сверхточными приборами, то все равно ни одно такое измерение нам бы не удалось. Вспомним, как грубо вмешиваются приборы в жизнь микромира. Вспомним, наконец, что наши классические понятия о длинах и временах в микромире ограниченны, справедливы лишь до определенных пределов. Эти пределы ставятся двойственным вещественно-полевым обликом микрочастиц. И эти же пределы - те самые кванты пространства и времени, о которых мы только что говорили!

Тогда какой же смысл вводить все эти ячейки, кванты времени? Ведь в этих понятиях все равно живут отголоски наших обыденных представлений о пространстве и времени! Это действительно так. Но мы уж не раз подчеркивали, что каждый новый пласт знания возводится не в пустоте, а на фундаменте предшествующих ему пластов. Предельно трудный процесс выработки новых представлений совершается не мгновенно, а очень медленно, всегда новые понятия несут на себе родимые пятна их предшественников. И рождение новых понятий всегда происходит с превеликим скрипом.

Этот скрип был явственно слышен и в первые годы жизни квантовой механики. Еще более ощутим он сейчас, когда квантовой механике предстоит взять новые высочайшие вершины на своем пути. Победить или погибнуть, уступив место новой, еще более мощной теории!


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №10  СообщениеДобавлено: 11 окт 2014, 07:22 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Мир и антимир

Мы как-то уже говорили, что в нашем близком мире позитроны - редкие гости. Из этого, в частности, можно заключить, что мир частиц несимметричен: правая спиральность в нем встречается гораздо чаще, чем левая. Что ж, этому не надо удивляться. Достаточно взглянуть на наш мир больших вещей. Улитка чаще имеет левую "спиральность": ее раковина закручена в левую сторону. В химии известны так называемые стереоизомер-ные молекулы, являющиеся зеркальными изображениями одна другой. И среди них чаще встречаются то правые, то левые изомеры. Наконец, у людей сердце чаще всего находится слева, а "зеркальные" люди с противоположным расположением внутренних органов, хотя и встречаются, но все же большая редкость. Иногда попадаются и левши, но чаще всего у людей правая рука сильнее левой.

Поэтому не должна вызвать удивления мысль, что в еще большем мире космоса могут существовать и антимиры, в которых все наоборот. Там в антиатомах возле антиядер, составленных из антипротонов и антинейтронов, движутся позитроны. Там живые организмы, если они существуют и похожи на наши, должны быть зеркальными изображениями земных организмов.

Законы антимира ничем не должны отличаться от законов нашего мира, если оба мира существуют в одинаковых условиях. Но только все они будут, если можно так выразиться, с обратным знаком. Поэтому, даже если такой антимир был бы у нас под ногами, мы не смогли бы и догадаться о его существовании.

Единственное, о чем можно было бы узнать,- это о границе между обычным миром и антимиром. На этой границе встречаются гости из обоих миров. Нет более враждебных встреч на свете, чем эти. Обитатель нашего мира, даже преисполненный дружелюбия к антимиру, был бы встречен там всегда одинаково: нацело превращен в энергичные гамма-фотоны, разлетающиеся со скоростью света во всех направлениях от.места встречи. Фотоны и опоясывают границу двух миров, указывая грозный рубеж на пути каждой частицы, осмелившейся проникнуть в противоположный мир. Такого рубежа в нашей солнечной (и, может быть, более широкой звездной) системе ученые пока не обнаружили.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №11  СообщениеДобавлено: 11 окт 2014, 07:23 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
На чем стоят киты?

А теперь мы наконец можем дать обоснование одному из китов, на которых стоит "усовершенствованная" квантовая механика. Китов этих, как и в старинном предании, три: гипотеза квантов Планка, теория относительности Эйнштейна, гипотеза волновой природы частиц де-Бройля. Речь будет идти о последней гипотезе.

Не показался ли вам чуть выше несколько поспешным и необоснованным переход от общей теории относительности, установленной для миров огромных, астрономических масштабов, к миру, отличающемуся как раз сверхмалостью своих масштабов? Мы ведь уже не раз подчеркивали, что законы, справедливые для миров одних масштабов, оказываются в лучшем случае неточными для миров других масштабов. По какому праву мы перенесли установленную Эйнштейном связь вещества и пространства на микромир? Это право нам дает гипотеза де-Бройля, надежно проверенная и подтвержденная. Микрочастицы имеют волновые свойства. Эта их двуликость существует всегда и везде. Но что такое волна? По своим свойствам неопределенности в протяженности, вечной подвижности - она явно полевой объект. Тем самым гипотеза де-Бройля по сути дела говорит о том, что вещественные частицы имеют полевые свойства, и в этом смысле дополняет гипотезу Планка-Эйнштейна о том, что кванты поля - фотоны - имеют вещественные свойства.

открыть спойлер
В чем же проявляются полевые свойства микрочастиц? Это мы уже выяснили на многочисленных примерах. Наиболее характерным из этих свойств является некоторая размазанность электронов и других частиц в пространстве. Как говорят физики - нелокализованность. Электрон тут и вместе с тем не тут. Пытаясь измерить скорость его движения абсолютно точно, мы ничего не сможем сказать о его местоположении. Это очень типично для поля, локализовать которое, по причине его пребывания "повсюду", невозможно.

Если увеличивать скорость движения электрона, то по мере ее приближения к скорости света электрон начнет все более "тяжелеть". Откуда же он берет дополнительную массу? Электрон обычно разгоняется электрическим полем. При разгоне это поле как бы входит в электрон, передает ему свою энергию. А раз растет энергия электрона, то, по известному соотношению Эйнштейна должны расти его скорость и его масса.

Но этот процесс "перекачки" массы из поля в частицу не может идти беспредельно. Масса нарастает очень быстро, наконец, кинетическая энергия частицы сравнивается с ее собственной энергией (это происходит, когда скорость частицы достигает примерно 80 процентов скорости света). И тут на сцену выступает новый процесс, в котором волновые, полевые свойства частиц проявляются наиболее ярко. Частицы получают возможность разом освободиться как от накопленной, так и от собственной энергии и превратиться в кванты поля.

Увеличение массы частиц при увеличении их скорости имеет своей причиной, так сказать, "инстинкт самосохранения", заложенный в них природой. Частицы не желают терять свою индивидуальность и сопротивляются повышению своей энергии, причем тем более яростно, чем ближе перед ними перспектива превращения в поле.

Частицы никогда не могут двигаться со скоростью распространения поля. Поле никогда не может распространяться с иной скоростью.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №12  СообщениеДобавлено: 11 окт 2014, 07:25 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
На охоту за новыми частицами

Как только физикам стала ясна исключительная необычность мира микрочастиц, их взаимоотношений друг с другом и с полем, началась охота за новыми частицами. Ведь каждая новая частица - это новая сторона микромира, это новые открытые его особенности, подвигающие ученых еще на йоту вперед в знании.

Для этой цели снаряжались целые охотничьи экспедиции. Они были вооружены наиболее совершенными капканами. Экспедиции в полном смысле этого слова.

Долгое время единственным поставщиком новых частиц были космические лучи - потоки частиц, обильно прибывающих на Землю из мирового пространства. Особенно интенсивными поиски стали после того, как в руках у физиков оказалось очень сильное оружие для поимки новых частиц. С этими приборами физики поднимались на вершины высоких гор, бороздили моря, забрасывали их на ракетах в ближний космос. И охотничьи трофеи стали расти с быстротой, пугавшей даже самих физиков. Каждый год открывалось чуть ли не по десятку новых частиц! Первыми от этого потока открытий опомнились теоретики. Они забили тревогу: помилуйте, не может быть такого огромного количества разных частиц! Физики-экспериментаторы критически пересмотрели результаты своих опытов... и "новые" частицы стали исчезать одна за другой еще быстрее, чем они возникали. В дальнейшем подобные "миражи" физикам уже почти не являлись.

Но все же трофеи оказались внушительными. Первым из них были пи-мезоны. В начале пятидесятых годов были обнаружены частицы с массами, большими, чем у протона и нейтрона,- гипероны. И, наконец, космические лучи преподнесли физикам особо ценный (почему - станет ясным немного позже) подарок - группу ка-мезонов.

открыть спойлер
А когда в строй вошли гигантские машины для разгона протонов до близсветовых скоростей, то это быстро привело к открытию еще двух частиц, которые своим появлением еще раз подтвердили правильность предсказаний теории Дирака,- антипротона и антинейтрона.

На сегодняшний день список различных микрочастиц выглядит довольно внушительно. Он насчитывает около тридцати видов частиц, тогда как еще четверть века назад их было известно только четыре. В этом возросшем списке нет ни одной миражной частицы - все они существуют в действительности.

Присмотримся к этому списку. Прежде всего из него видны очень широкие пределы, в которых заключены массы частиц: от массы электрона до двух с половиной тысяч электронных масс у кси-гиперона. При этом частицы распределены по массам совсем не равномерно. Они группируются по двое и по трое в кучки с близкими массами.

Заряды и спины же частиц не обнаруживают даже намека на разнообразие. Заряды частиц могут иметь лишь три значения ( + 1, 0 и -1, где за -1 принят заряд электрона), спины -тоже только три значения (1,7i и 0).

Наконец, большинство частиц в этом списке неустойчиво: они живут в среднем от миллионных долей секунды (мю-мезоны) до еще в миллиарды раз меньших промежутков времени (пи-нуль-мезоны). Но эти два времени - своего рода крайности. Средний же срок жизни неустойчивых частиц - СП-стомиллионных до десятимиллиардных долей секунды.

При этом, конечно, не надо смешивать срок жизни частицы со временем ее существования в нашем мире. Возьмем, к примеру, позитрон. Он действительно устойчив в том смысле, что не распадается на другие частицы. Но жилец в нашем мире он очень недолгий: встретившись с электроном, он, как правило, быстро исчезает. С другой стороны, неустойчивые в свободном виде пи-мезоны не обнаруживают в ядрах и признаков распада. Посмотрим на последний столбец таблицы. Какие частицы наиболее часто обнаруживаются среди продуктов распада их неустойчивых собратьев? Для мезонов и нейтрона ими являются электроны и нейтрино. А среди продуктов распада гиперонов регулярно присутствуют нуклоны и пи-мезоны.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №13  СообщениеДобавлено: 11 окт 2014, 07:26 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Неожиданное открытие

Дирак в поисках выхода из этого затруднения предложил очень необычное средство: он ввел в уравнение Шредингера вместо одной сразу четыре волновые функции. Уравнение, которое он получил, оказалось очень мало похожим на исходное уравнение. Но новое уравнение давало прекрасные релятивистски инвариантные решения.

Решений было четыре, по числу участвующих в уравнении волновых функций. Требовалось понять, что они означают, почему вместо одной "вероятности" для электрона сразу получались четыре! Смысл первых двух решений оказался бы совсем темным и потребовал бы, наверное, многих лет для своего уяснения, если бы за три года до этого не был открыт спин электрона. Да, спин, тот самый старый наш знакомый,, по поводу которого мы сказали в свое время несколько горячих слов.

Два первых решения уравнения Дирака, оказалось, отвечают двум возможным направлениям спина электрона относительно направления его движения. Подсчитали величину спина по этому решению, и она оказалась в блестящем согласии с опытом! Теперь нам предстоит поговорить о спине поподробнее. Прежде всего сам спин отвечает некоему движению электрона со скоростью, весьма близкой к скорости света. В самом деле, если на минутку (не более!) попытаться истолковать спин как результат электронного "вращения вокруг собственной оси" (мы уже говорили, что такое представление ни в малейшей мере не соответствует действительности!), то окажется, что скорость электрона в этом "вращении" лишь на ничтожную долю процента меньше скорости света.

открыть спойлер
Разумеется, то "некое" движение, о котором мы говорим в связи со спином, не имеет никакого отношения к обычному движению электрона в обычном пространстве. Спин электрона никак не зависит от этого обычного движения. Он существует независимо от того, движется электрон быстро, или медленно, или же вообще покоится. И значение спина при этом никак не меняется.

Спин является таким же неотъемлемым свойством частиц, как и, скажем, их энергия покоя. Спин частицы нельзя изменить, не изменив при этом сам род частицы. Об этом нам предстоит вести еще разговор.

Как же спин себя проявляет? Об этом мы уже вкратце упоминали, рассказывая об атомных спектрах. Еще в конце прошлого века выяснилось, что если вещество внести в магнитное поле, то его спектральные линии расщепляются на разное число более слабых линий. Впоследствии удалось установить, что подобное расщепление испытывают спектральные линии атомов решительно всех элементов.

Понять природу этого явления (оно было названо эффектом Зеемана), а тем более, почему линии расщепляются на разное число "спутников"-линий, удалось только в 1925 году, когда двое молодых физиков, Уленбек и Гаудсмит, ввели представление о спине.

Дальнейший ход рассуждений таков. Электрон имеет спин, то есть в конечном счете момент импульса. Неважно пока, какогоон происхождения, важно лишь, что он отвечает некоторому движению электрона. Но движение электрона - это электрический ток. Только ток из одной частицы. "Настоящий" же ток образуется движением множества электронов.

Ток, как известно более века, обладает магнитным действием. Иначе говоря, электрон можно представлять в виде крошечного постоянного магнитика. Если такой магнитик внести в магнитное поле, то он будет в этом поле ориентироваться. В простейшем случае ориентации будет две: одна вдоль направления магнитного поля (абсолютно устойчивая), другая-против поля (абсолютно неустойчивая).

Но что такое устойчивость? Когда магнитик установится вдоль поля, его потенциальная энергия в этом поле окажется наименьшей. В противоположном случае - магнитик против поля - эта энергия окажется наибольшей.Какая количественная разница между этими энергиями? Ее нетрудно подсчитать и перевести в разницу длин волн фотонов, испускаемых в атоме электронами со спинами вдоль и против магнитного поля.

И тогда оказывается, что все спектральные линии-двойники расщеплены как раз на столько, сколько это дают две противоположные ориентировки электронного спина!А как быть с линиями-"толстяками", расщепившимися на три, четыре и большее число "спутников"? Ведь две ориентировки спина (а больше, понятное дело, быть их не может: электронные магнитики моментально перескакивают в наиболее устойчивое положение, не останавливаясь на полдороге) дают только пару "спутников"!

И тут мы вспоминаем, что электрон, помимо "некоего" движения, ответственного за его спин, участвует еще и в движении около атомного ядра. В сущности, это движение - тоже "некое": представление его в виде "облака вероятности" не позволяет и думать о более наглядном перемещении электрона в атоме.

Но, тем не менее, оно тоже движение, тоже "единичный" ток, тоже по своим действиям напоминает маленький магнитик. Дело теперь усложняется: электрон в атоме - как бы двойной магнитик.

Как же такой магнитик ведет себя в магнитном поле? Весьма интересно. Вместо двух ориентации он может принимать и три, и четыре, и даже большее число их. Переходя от менее к более устойчивой ориентации, магнитик электрона может подолгу застревать в этих промежуточных положениях. Энергии же в этих положениях таковы, что являются целыми долями от наибольшей - между крайними положениями магнитика. Значит, эти энергии - не любые, а строго определенные, отделенные друг от друга интервалами-квантами определенной величины. Физики так и назвали явление определенных ориентации электронных магнитиков в атомах в магнитном поле - пространственным квантованием.

Теперь становится понятным и остальное. Сколько ориентации может принимать электронный магнитик, на столько "спутников" расщепляется спектральная линия! А подсчет разностей длин волн "спутников" опять обнаруживает отличное совпадение с опытом.

На этом мы пока закончим разговор о спине, так неожиданно выскочившем из уравнения Дирака. На очереди - еще два решения этого уравнения.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №14  СообщениеДобавлено: 11 окт 2014, 07:28 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Незримый рубеж

В нашей ограниченной по объему книге осветить теорию относительности сколько-нибудь подробно, конечно, невозможно: это тема по меньшей мере другой такой же книги. Мы остановимся лишь на тех ее сторонах, которые имеют непосредственное отношение к нашему рассказу.

Прежде всего нужно уточнить, что понимается под быстрыми и медленными движениями. В обыденной жизни смысл этих слов ни у кого не вызывает сомнений. Улитка ползет медленно, а реактивный самолет летит быстро.

Легко понять, что наше представление о скорости движения совершенно субъективно. Мерой для нее служит скорость движений самого человека. Быстро или медленно - это по сравнению со скоростью ходьбы, бега, движений рук.

Но понаблюдайте из самолета за движением курьерского поезда, и у вас вырвется восклицание: "Смотрите, вон ползет поезд". А если бы вы смогли, находясь на искусственном спутнике Земли, увидеть летящий реактивный самолет, то вы отозвались бы о его скорости столь же пренебрежительно. Понятия быстроты и медленности, действительно, весьма относительны.

Физики не могут довольствоваться такими понятиями. Нужна какая-то не связанная с человеком и притом достаточно постоянная мера скорости, чтобы ею можно было пользоваться для оценки скоростей самых разнообразных движений.

открыть спойлер
Может быть, взять за такую меру скорость движения Земли по своей орбите вокруг Солнца? Вообще говоря, это неплохая мера. Но, поскольку человек с помощью астрономических приборов далеко проник во Вселенную, лучше было бы отыскать меру, не связанную с Землей и даже с Солнцем или вообще с каким-либо определенным небесным телом. Хотелось бы располагать мерой скорости, универсальной для всей видимой в телескопы области Вселенной.

Природа любезно предоставляет такую меру.

Это - скорость распространения электромагнитных волн в пустоте, иными словами - скорость световых фотонов в вакууме. Она равна примерно 300 тысячам километров в секунду и является наибольшей из всех известных скоростей.

Нет уже ничего быстрее этой скорости; все движения относительно движения света более медленные. Физики выделили из этих движений такие, скорость которых близка к скорости света, и назвали их быстрыми. Такое разграничение движений кажется нам условным. Но оно имеет глубокий смысл.

Дело в том, что по мере приближения скорости движения тел к скорости света свойства тел начинают существенным и неожиданным образом меняться. Мы говорим пока о телах, состоящих из множества частиц: для них эти изменения свойств учесть оказалось более просто.

Одним из таких явных изменений является увеличение массы тел, тем более резкое, чем ближе их скорость к скорости света. Внешне это проявляется в том, что тело начинает оказывать все растущее сопротивление той силе, которая заставляет его увеличивать свою скорость. В результате, чтобы повысить скорость тела, на него приходится действовать все более значительной силой.

Но все равно никакой силы не хватит, чтобы сообщить телу точно скорость света. Теория относительности утверждает, что ни одно вещественное тело не может иметь скорости, равной скорости света. Под вещественным мы здесь понимаем любое тело (или любую его частицу), которое может находиться в покое. К фотонам, которые, как мы увидим далее, пребывать в покое не могут, этот запрет теории относительности не относится.

На языке математики описанная картина выражается известным соотношением: В нем m(v) - масса, которую имеет тело, двигаясь со скоростью v; m0- так называемая масса покоя, которую имеет тело, будучи неподвижным, и с - скорость света.

Из этого соотношения видно, что по мере приближения v к с знаменатель уменьшается - сначала медленно, а затем все быстрее. В соответствии с этим растет m(v), поскольку т0- постоянная величина, не зависящая от скорости. Наконец, при равенстве v и с масса-тела т{с) обращается в бесконечность. Иными словами, тело должно стать бесконечно массивным.

Ясно, что сообщить дальнейшее движение такому телу не в состоянии никакая сила, кроме бесконечно большой. Таких сил, равно как и тел с бесконечной массой, в природе вообще не существует. Бесконечна вся Вселенная в целом, но нигде в ней нет никаких других "бесконечностей".

К фотонам, как мы уже сказали, эта формула неприменима. Вернее, она почти ничего не дает. Фотоны не могут находиться в покое. Это можно выразить и другими словами: масса покоя фотонов равна нулю. Подставив это значение т0 в наше соотношение, мы получим при скорости фотона, равной с, для массы фотона т(с) величину 0/0. Такая дробь, как известно из математики, неопределенна, то есть может иметь любое значение.

И действительно, как мы увидим далее, масса фотона может быть любой, и большой и маленькой. Но она существует только при v=c. Иными словами, фотоны могут двигаться только со скоростью света.

Вотонакакая, скорость света! Ни одна вещественная частица не может иметь этой скорости и вместе с тем ни один фотон не может иметь никакой другой скорости! Так скорость света оказывается непроходимым рубежом между вещественными частицами и фотонами.

Почему же мы не замечаем предсказываемого теорией относительности увеличения массы тел в обыденной жизни? А какова скорость самого быстрого из тел, запущенных человеком? Это - вторая космическая скорость, равная примерно 11 километрам в секунду. Подсчитаем, насколько тело, набрав эту скорость, увеличится в массе по сравнению с тем же телом, только покоящимся на Земле. Если тело весит на Земле 100 килограммов, то после набора указанной скорости оно "утяжелится" на... 0,35 миллиграмма! Но если тело имеет скорость, скажем, 250 тысяч километров в секунду, то его масса увеличится уже более чем в два раза по сравнению с его массой покоя. Такое "утяжеление" испытывают, например, заряженные атомные частицы, разгоняемые до огромных скоростей в специальных машинах - ускорителях. И конструкции ускорителей приходится продумывать с учетом этого обстоятельства.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Сообщение №15  СообщениеДобавлено: 11 окт 2014, 07:29 
Аватара пользователя
Не в сети

Зарегистрирован: 09 ноя 2012, 14:24
Сообщения: 1091
Имя: Михаил
Пол: мужской
Город: родной
Оборотная сторона очевидности

Как же начать это новое огромное дело? Отказаться от самих понятий пространства и времени, как это предлагалось некоторыми учеными? Нет, такой отказ сразу бы поставил физику в очень тяжелое положение-Прежде всего потому, что существующие представления о микромире, несмотря на всю их необычность, все же основаны на привычных понятиях о пространстве и времени. От этих понятий, впитываемых человеком буквально с первого дня рождения, отказаться даже самому свободному уму необычайно трудно. С другой стороны, описание явлений в микромире, не сопровождающихся превращениями частиц, все равно требует введения понятий пространства и времени, очень удобных для такого описания.

Есть и другой путь, гораздо более реалистичный: еще раз пересмотреть наши представления о пространстве и времени. Впервые это сделал Эйнштейн полвека назад. Ныне предстоит дополнить представления Эйнштейна, относящиеся к большому миру, теми особенностями, которые присущи миру сверхмалому.

В чем же состоит истинная сущность пространства и времени? Мы сжились с этими понятиями настолько тесно, что даже не задумываемся над их смыслом. Обыденное представление говорит нам, что пространство - это вместилище тел. И не больше? Вдумаемся на минуту, откуда, собственно говоря, возникает у нас представление о пространстве. С момента рождения человек начинает ориентироваться не в "чистом" пространстве, а между телами в нем. Тела же воспринимаются зрением.

Предметы кажутся нам тем более близкими, чем большее поле зрения в глазу они занимают. Но это ведь не что иное, как большее число фотонов, испущенных телом и попадающих в глаз. Иными словами, предмет нам кажется тем ближе, чем сильнее в глазу создаваемое предметом электромагнитное поле. И наоборот, немногочисленные фотоны, попадающие в глаз, говорят нам о том, что предмет либо мал (значит, в нем мало атомов, испускающих фотоны), либо далек (мало фотонов из общего их числа достигает глаза).

открыть спойлер
Если бы нам представилось от рождения познавать мир только глазами, то мы никогда бы не смогли различать между близким маленьким и далеким, но большим предметом. Так, например, на глазок, без дополнительных умозаключений, не определить, сколь далеки от нас предметы и какие размеры они имеют. Однако нам помогает осязание. Ощупывая предметы, мы узнаём их величину (тоже относительную-в сравнении с величиной нас самих).

Не было бы предметов - не было бы и никакого представления о пространстве. Не случайно ночью, когда не видно предметов, теряется и впечатление пространства.

Наши органы чувств, на основе "показаний" которых вырабатываются представления об окружающем большом мире,- это те же приборы. По своей чувствительности они вполне могут регистрировать и квантовые события. Но мир устроен так, что регистрируются ими одновременно многие миллиарды таких событий. Так что в целом наши ощущения (и представления) оказываются "усредненными" (как говорят физики,- классическими). Необычность квантовых законов обнаруживается тогда, когда эти события начинают изучаться поодиночке.

Вещественное происхождение имеет в наших головах не только понятие пространства. Если бы мы оказались среди вещей, в которых ничего бы не менялось (на Земле в такое положение, пожалуй, можно попасть лишь в глубоком подземелье; будущим же космонавтам предстоит годами лететь в областях космоса, удаленных от небесных тел, так что при не очень больших скоростях полета картина неба не изменится ощутимо за долгие годы), то мы бы потеряли всякое представление и о времени.

Мы уже говорили, что в принципе существуют два времени: "свое", определяемое физическими (и химическими) процессами в данном теле, и "общее", определяемое большими коллективами тел. В результате как не существует не связанного с телами пространства, так не существует и не связанного с событиями времени.

Ход времени определяется событиями, тесным сцеплением причин и следствий. Чем активнее развиваются события, чем быстрее следуют они друг за другом, иными словами, чем интенсивнее взаимодействия в какой-либо системе тел, тем, кажется, "быстрее" в ней движется время.

Мы уже говорили, что такое заключение оправдывается и на нашем собственном опыте. День, заполненный событиями, "пролетает", день спокойный "тянется". Под этой субъективностью впечатления о времени таится глубокое объективное основание.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 36 ]  На страницу 1, 2, 3  След.

Текущее время: 23 май 2018, 22:33

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

Вы не можете начинать темыВы не можете отвечать на сообщенияВы не можете редактировать свои сообщенияВы не можете удалять свои сообщенияВы не можете добавлять вложения
Перейти:  

 

 

 

cron