Реферат: Современная физика и восточный мистицизм. Современная физика реферат

Реферат на тему Современная физика и восточный мистицизм

Введение

Современная физика

Современная физика оказала влияние почти на все стороны общественной  жизни. Она является основой для всех естественных наук, а союз естественных и технических наук  коренным  образом изменил  условия  нашей  жизни  на  Земле,  что  привело  как к положительным, так и к отрицательным последствиям. Сегодня вряд ли  можно  найти  отрасль   промышленности,   не   использующей достижений  атомной  физики,  и  нет нужды говорить об огромном влиянии  последней  на  политику.  Однако  влияние  современной физики  сказывается'  не  только  в  области  производства. Оно затрагивает также всю культуру  в  целом  и  образ  мышления, в частности,   и   выражается  в  пересмотре  наших  взглядов  на Вселенную и нашего отношения  к  ней.  Изучение  мира  атома  и субатомного мира в двадцатом веке неожиданно ограничило область приложения    идей    классической    механики   и   обусловило необходимость  коренного  пересмотра  многих   наших   основных понятий.   Понятие   материи  в  субатомной  физике,  например, абсолютно   не   похоже   на   традиционные   представления   о материальной  субстанции  в  классической  физике.  То же можно сказать о понятиях пространства, времени, причины и  следствия. Как   бы  то  ни  было,  эти  понятия  лежат  в  основе  нашего мировоззрения, и в случае их радикального  пересмотра  начинает изменяться вся наша картина мира.

Фритьеф Капра в своей книге пишет: «Когда  я говорю о "восточном мистицизме", я имею в виду

религиозные философии индуизма, буддизма и даосизма.  Хотя  все они  состоят из множества тесно переплетающихся духовных учений и  направлений  философского  мышления,   основные   черты   их мировоззрения  схожи.  Это  мировоззрение  можно  встретить  не только  на  Востоке,  но,  до  известной  степени,  и  во  всех мистически ориентированных философских системах. Таким образом, основную  мысль  этой  книги  можно,  в более общих выражениях, описать   так:   современная   физика   предлагает   нам    тип мировосприятия,     значительно     напоминающий    мистическое мировосприятие всех  времен  и  традиций.  Мистические  течения присутствуют   во   всех  религиях,  и  многие  школы  западной философии содержат элементы мистицизма. Мы  увидим  сходство  с положениями современной физики не только в индуистских Ведах, в "И Цзин" или в буддийских сутрах, но и во фрагментах Гераклита, в  суфизме ибн-Араби или в учении дона Хуана -- мага из племени яки. Разница между мистицизмом Запада и Востока  заключается  в том,  что  на  Западе  мистические школы всегда играли побочную роль, в то время как на Востоке они  были  основой  большинства религиозных  и философских систем.

Изменения нашей картины мира, привнесенные современной физикой, широко обсуждались  физиками  и  философами  на  протяжении  последних десятилетий, но довольно редко при этом они  обращали  внимание на  то,  что  все  эти  изменения,  похоже,  приближают  нас  к восприятию мира, схожему с  картиной  мира  мистиков  Востока. Понятия  современной  физики зачастую обнаруживают изумительнoe сходство  с   представителями,   воплощенными   в   религиозных философиях  Дальнего  Востока. Хотя эти параллели до сих пор не рассматривались  хоть  сколько-нибудь  обстоятельно,  они  были отмечены   некоторыми  выдающимися  физиками  нашего  столетия, соприкоснувшимися с  восточной  культурой  во  время  посещения Индии,  Китая  и  Японии с лекциями. Следующие три цитаты могут служить в качестве примеров:

"Общие законы человеческого познания, проявившиеся и в открытиях  атомной  физики,  не  являются  чем-то  невиданным и абсолютно новым. Они существовали и в нашей  культуре,  занимая при этом гораздо более значительное и важное место в буддийской и   индуистской  философиях.  То,  что  происходит  сейчас - подтверждение,  продолжение  и  обновление   древней   мудрости

Роберт ОППЕНГЕЙМЕР

"Мы   можем  найти  параллель  урокам  теории  атома  в эпистемологических проблемах, с которыми уже сталкивались такие мыслители, как Лао-цзы и Будда, пытаясь осмыслить нашу  роль  в грандиозном  спектакле  бытия  -  роль  зрителей  и участников одновременно"

Нильс БОР

"Значительный вклад  японских  ученых  в теоретическую физику,   сделанный  ими  после Второй  мировой  войны,  может свидетельствовать о некоем сходстве между  философией  Дальнего

Востока и философским содержанием квантовой теории"

Вернер ГЕЙЗЕНБЕРГ

Как два краеугольных камня физики двадцатого века (квантовая теория  и теория относительности) лежат   в   основании   мировоззрения,   очень похожего на мировоззрение индуиста, буддиста или даоса,  и  как это  сходство  усиливается  в  том случае, если мы обращаемся к недавним попыткам объединить две эти теории  в  целях  описания явлений   микроскопического   мира:  свойств  и  взаимодействий элементарных частиц, из  которых  состоит  вся  материя.  Здесь параллели  между  современной  физикой  и восточным мистицизмом наиболее заметны, и часто нам придется слышать такие заявления, относительно  которых  практически  невозможно сказать, кем они сделаны: физиками или восточными мистиками.

Рождению современной науки предшествовало имевшее место в семнадцатом веке признание полного  разграничения  материи  и духа  благодаря  трудам  Рене  Декарта,  в основе мировоззрения которого  лежало  фундаментальное  разделение  природы  на  две независимые  области--область  сознания  и  область  материи. В результате   этого разделения    ученые  смогли рассматривать  материю  как нечто неживое и полностью отдельное от  них  самих,  а  материальный  мир  -как  огромный,  сложный агрегат,   состоящий   из  множества  различных  частей.  Такое механистическое воззрение было воспринято и  Исааком  Ньютоном, который   построил   на   его  основе  свою  механику,  ставшую фундаментом   классической   физики.   Со    второй    половины семнадцатого  и  до  конца  девятнадцатого  веков  ньютоновская модель Вселенной была наиболее влиятельной.

Есть   какое-то   сходство   в  том,  что  в  восточном мистицизме и в физике знание основывается на  опыте- личном  или научном. Содержание мистического опыта еще больше укрепляет это сходство. Восточные традиции описывают его как непосредственное прозрение,  лежащее  вне  области  интеллекта  и  достигающееся скорее при  помощи  созерцания,  чем  размышлений,  при  помощи взгляда, направленного вовнутрь.

Параллель  между научными экспериментами и мистическими переживаниями может показаться удивительной, поскольку два этих процесса наблюдения имеют совершенно различную сущность. Физики проводят эксперименты,  невозможные  без  согласованной  работы группы   специалистов   и   использования   в   высшей  степени совершенного оборудования, в то  время  как  мистики  постигают свои  истины путем интроспекции в уединенной медитации, и им ни к чему приборы. Далее, научные  эксперименты,  очевидно,  может когда  угодно  повторить каждый, однако мистические откровения, видимо  доступны  лишь  немногим,  и   то   лишь   при  особых обстоятельствах. Однако под более пристальным взглядом два типа наблюдения  обнаруживают различия лишь в области подхода, но нев области сложности или надежности.

  Мистическое  откровение  не  является вещью более уникальной, чем современный физический эксперимент. С  другой  стороны,  они не являются и менее сложными, хотя эта сложность--совсем  другого  рода.  Сложность  и   эффективность технического   оборудования   физика   уравнивается,   если  не превосходится, сложностью и эффективностью  мистика  --  как  в физическом,   так  и  в  умственном  отношении--погруженного  в глубокую  медитацию.  Получается,  что  и  физики,  и   мистики выработали   в  высшей  степени  утонченные  методы  наблюдения природы, недоступные  непосвященным.

Восточный  мистицизм  основывается  на непосредственном постижении реальности,  а  физика  основывается  на  наблюдении явлений   природы   путем  постановки  экспериментов.  В  обеих областях эти наблюдения или состояния затем получают объяснения или толкование при помощи  слов.  Поскольку  слово--это  всегда абстрактная и приблизительная схема действительности, словесные описания  результатов  научного  эксперимента  или мистического откровения неизбежно неточны и фрагментарны. Это хорошо сознают и современные физики, и восточные мистики.

Каким   бы  образом  ни  стремились  восточные  мистики запечатлеть в  словах  свое  мировоззрение--при  помощи  мифов, символов,  поэтических  образов или парадоксальных утверждений, они  не  забывали  об   ограниченных   возможностях   языка   и "линейного" мышления. Современная физика выработала точно такое же  отношение  к словесным моделям Они тоже приблизительны и не могут быть точными, выполняя в физике ту  же  роль,  которую  в восточном  мистицизме  выполняют  мифы,  символы  и поэтические образы, и в этом они похожи.  Одни  и  те  же  представления  о материи  будут  воплощаться: для мистика--в образе космического танца бога Шивы,  а  для  физика  --  в  определенных  аспектах квантово-полевой  теории.  И  танцующее  божество, и физическая теория порождены сознанием, и являются  моделями  для  описания определенных интуитивных представлений о мире.

Список используемой литературы: 1)Капра Ф. Дао физики. // СПб.: Орис, 1994 г  ; 2)Фейнман Р. Характер физических законов. // М.: Наука, 1987 г.; 3)Чечельницкий А.М. В предчувствии грядущей революции в науках о Вселенной. // в кн. Вселенная, астрономия, философия. М.: Изд-во МГУ, 1988 г.; 4)Гуревич П.С., Бом Д. Философия и мистика. // В кн. Новые идеи в философии. М.: Наука, 1991г.

bukvasha.ru

Современная физика и восточный мистицизм

Оглавление

Введение………………………………………………………………………… 3

Современная физика…………………………………………………………… 4

Восточный мистицизм…………………………………………………………. 6

Взаимосвязь современной физики и восточного мистицизма………………..7

Вывод…………………………………………………………………………......11

Список используемой литературы……………………………………………...12

Введение

Один из основателей квантовой физики, Вернер Гейзенберг писал. что должно быть истинно то универсальное утверждение, согласно которому, за все время размышлений человека о мире, события, имевшие наиболее глубоко идущие последствия, часто происходили в моменты взаимодействия двух различных систем мышления. Последние могли принадлежать к совершенно различным эпохам, религиозным и культурным традициям и областям знания; поэтому, если они действительно взаимодействовали, то есть имели столько общего, что стало возможным их подлинное взаимодействие, от этого можно было ожидать новых и интересных событий.

В современной науке явственно обозначилась тенденция, которая проявляется в интересе физиков, занимающихся проблемами элементарных частиц и космологией, к традициям древних восточных культур, к традициям восточного миропредставления. Многие ученые, внесшие большой вклад в науку, такие как Н. Бор, В. Гейзенберг, Д. Бом, Ф. Капра, пишут работы, посвященные поиску параллелей между концепциями восточных философов и результатами последних исследований на переднем крае науки. Возникает ощущение, что интерес физиков к восточной философии не только не является данью моде, но вполне закономерен и в целом соответствует глобальным тенденциям развития науки. Назревает кардинальная смена картины мира, которая выведет науку на новые, неведомые до сегодняшнего дня  высоты.

Современная физика

Современная физика оказала влияние почти на все стороны общественной  жизни. Она является основой для всех естественных наук, а союз естественных и технических наук  коренным  образом изменил  условия  нашей  жизни  на  Земле,  что  привело  как к положительным, так и к отрицательным последствиям. Сегодня вряд ли  можно  найти  отрасль   промышленности,   не   использующей достижений  атомной  физики,  и  нет нужды говорить об огромном влиянии  последней  на  политику.  Однако  влияние  современной физики  сказывается'  не  только  в  области  производства. Оно затрагивает также всю культуру  в  целом  и  образ  мышления, в частности,   и   выражается  в  пересмотре  наших  взглядов  на Вселенную и нашего отношения  к  ней.  Изучение  мира  атома  и субатомного мира в двадцатом веке неожиданно ограничило область приложения    идей    классической    механики   и   обусловило необходимость  коренного  пересмотра  многих   наших   основных понятий.   Понятие   материи  в  субатомной  физике,  например, абсолютно   не   похоже   на   традиционные   представления   о материальной  субстанции  в  классической  физике.  То же можно сказать о понятиях пространства, времени, причины и  следствия. Как   бы  то  ни  было,  эти  понятия  лежат  в  основе  нашего мировоззрения, и в случае их радикального  пересмотра  начинает изменяться вся наша картина мира.

Ряд авторов, говоря о кризисе современной физики, считают, что этот кризис неизбежно должен закончиться концептуальной революцией, когда радикально изменится парадигма в физике, и эта наука приобретет буквально новое измерение. Наука из одномерной станет двумерной в результате того, что накопленный на настоящий момент гигантский массив знаний неизбежно рано или поздно претерпит качественную перестройку в своей структуре. Новый концептуальный подход позволит совершенно по новому взглянуть на обилие научной информации. Например, А. Чечельницкий в своей статье формулирует достаточно конкретное и смелое предсказание. Он пишет: «На наш взгляд, имеются весьма серьезные основания считать, что переживаемый ныне современной наукой о Космосе период экстенсивного собирательства, накопления и классификации фактов в исторически обозримом интервале времени подойдет к очередному естественному пределу, когда грандиозный массив накопленной информации достигнет критической массы и созидательный взрыв новых идей породит новое, более совершенное знание, способное более адекватно осмыслить невообразимое обилие новой информации, научит точнее и полнее понимать природу окружающего физического мира и далекого Космоса.»

Дж. Клир утверждает, что главное в развитии науки во второй половине нашего века - переход от одномерной науки(начало XVII - середина XX вв.. Характерные черты: объединение теорий, индуктивные рассуждения, особое внимание к эксперименту, которое привело к возникновению базирующихся на эксперименте дисциплин и специальностей в науке), в основном опирающейся на экспериментирование, к науке двумерной( развивается примерно с середины XX в.. Характерные черты: возникновение науки о системах, занимающейся свойствами отношений, а не экспериментальными свойствами исследуемых систем, и ее интеграция с основанными на эксперименте традиционными научными дисциплинами), в которую наука о системах, базирующаяся прежде всего на отношениях, постепенно входит в качестве второго измерения. Важность этой совершенно новой парадигмы науки, двумерность науки еще не вполне осознана, но ее последствия для будущего представляются чрезвычайно глубокими.

Восточный мистицизм

Гуревич пишет, что мистика - не только свод наивных иллюзий, слепых верований, затемняющих свет разумности, но также древняя и глубокая духовная традиция. Мистика - сложная духовная традиция, в которой соединены разные, порою противоречивые тенденции. Она обладает солидным прогностическим потенциалом, мировоззренческой уплотненностью. Мистическое сознание с помощью интуиции пытается уловить изначальное единство всех вещей. Оно исходит из предпосылки, что путем напряженного "богообщения" можно вырвать у природы некие тайны, к которым наука продвигается аналитическим, экспериментальным путем.

Фритьеф Капра в своей книге пишет: «Когда  я говорю о "восточном мистицизме", я имею в виду

религиозные философии индуизма, буддизма и даосизма.  Хотя  все они  состоят из множества тесно переплетающихся духовных учений и  направлений  философского  мышления,   основные   черты   их мировоззрения  схожи.  Это  мировоззрение  можно  встретить  не только  на  Востоке,  но,  до  известной  степени,  и  во  всех мистически ориентированных философских системах. Таким образом, основную  мысль  этой  книги  можно,  в более общих выражениях, описать   так:   современная   физика   предлагает   нам    тип мировосприятия,     значительно     напоминающий    мистическое мировосприятие всех  времен  и  традиций.  Мистические  течения присутствуют   во   всех  религиях,  и  многие  школы  западной философии содержат элементы мистицизма. Мы  увидим  сходство  с положениями современной физики не только в индуистских Ведах, в "И Цзин" или в буддийских сутрах, но и во фрагментах Гераклита, в  суфизме ибн-Араби или в учении дона Хуана -- мага из племени яки. Разница между мистицизмом Запада и Востока  заключается  в том,  что  на  Западе  мистические школы всегда играли побочную роль, в то время как на Востоке они  были  основой  большинства религиозных  и философских систем.

Взаимосвязь современной физики и восточного мистицизма

П. Гуревич в работе, посвященной анализу параллелей между идеями современной физики и восточного мистицизма пишет: "Не подлежит сомнению, что мир находится на пороге новой парадигмы. Эта смена, судя по всему, будет иметь невиданные масштабы, поскольку в корне изменит все наши воззрения на мир, природу, человека. Вполне возможно, что она устранит пропасть между древней мудростью и современной наукой, между восточной мистикой и западным прагматизмом."

Изменения нашей картины мира, привнесенные современной физикой, широко обсуждались  физиками  и  философами  на  протяжении  последних десятилетий, но довольно редко при этом они  обращали  внимание на  то,  что  все  эти  изменения,  похоже,  приближают  нас  к восприятию мира, схожему с  картиной  мира  мистиков  Востока. Понятия  современной  физики зачастую обнаруживают изумительнoe сходство  с   представителями,   воплощенными   в   религиозных философиях  Дальнего  Востока. Хотя эти параллели до сих пор не рассматривались  хоть  сколько-нибудь  обстоятельно,  они  были отмечены   некоторыми  выдающимися  физиками  нашего  столетия, соприкоснувшимися с  восточной  культурой  во  время  посещения Индии,  Китая  и  Японии с лекциями. Следующие три цитаты могут служить в качестве примеров:

"Общие законы человеческого познания, проявившиеся и в открытиях  атомной  физики,  не  являются  чем-то  невиданным и абсолютно новым. Они существовали и в нашей  культуре,  занимая при этом гораздо более значительное и важное место в буддийской и   индуистской  философиях.  То,  что  происходит  сейчас - подтверждение,  продолжение  и  обновление   древней   мудрости

Роберт ОППЕНГЕЙМЕР

"Мы   можем  найти  параллель  урокам  теории  атома  в эпистемологических проблемах, с которыми уже сталкивались такие мыслители, как Лао-цзы и Будда, пытаясь осмыслить нашу  роль  в грандиозном  спектакле  бытия  -  роль  зрителей  и участников одновременно"

Нильс БОР

"Значительный вклад  японских  ученых  в теоретическую физику,   сделанный  ими  после Второй  мировой  войны,  может свидетельствовать о некоем сходстве между  философией  Дальнего

Востока и философским содержанием квантовой теории"

Вернер ГЕЙЗЕНБЕРГ

Фалес говорил, что все вещи наполнены божествами, а Анаксимиандр рассматривал Вселенную как некий организм, который, подобно человеческому организму, наделен космическим дыханием - "пневмой". Подобные взгляды раннегреческих философов очень близки со взглядами древних индийских и китайских философов.

Целостное, органическое видение мира характерно и для системного подхода, в котором система изучается как целое, не сводящееся к простой сумме составляющих элементов. В этом смысле можно сказать, что стихийный системный подход характерен для философий Дальнего Востока и раннегреческой философии. Основатель системного подхода, Людвиг Фон Берталанфи пишет: "Не лишено смысла утверждение, что системные представления с древнейших времен наличествуют в европейской философии."

Как два краеугольных камня физики двадцатого века (квантовая теория  и теория относительности) лежат   в   основании   мировоззрения,   очень похожего на мировоззрение индуиста, буддиста или даоса,  и  как это  сходство  усиливается  в  том случае, если мы обращаемся к недавним попыткам объединить две эти теории  в  целях  описания явлений   микроскопического   мира:  свойств  и  взаимодействий элементарных частиц, из  которых  состоит  вся  материя.  Здесь параллели  между  современной  физикой  и восточным мистицизмом наиболее заметны, и часто нам придется слышать такие заявления, относительно  которых  практически  невозможно сказать, кем они сделаны: физиками или восточными мистиками.

Рождению современной науки предшествовало имевшее место в семнадцатом веке признание полного  разграничения  материи  и духа  благодаря  трудам  Рене  Декарта,  в основе мировоззрения которого  лежало  фундаментальное  разделение  природы  на  две независимые  области--область  сознания  и  область  материи. В результате   этого разделения    ученые  смогли рассматривать  материю  как нечто неживое и полностью отдельное от  них  самих,  а  материальный  мир  -как  огромный,  сложный агрегат,   состоящий   из  множества  различных  частей.  Такое механистическое воззрение было воспринято и  Исааком  Ньютоном, который   построил   на   его  основе  свою  механику,  ставшую фундаментом   классической   физики.   Со    второй    половины семнадцатого  и  до  конца  девятнадцатого  веков  ньютоновская модель Вселенной была наиболее влиятельной.

Есть   какое-то   сходство   в  том,  что  в  восточном мистицизме и в физике знание основывается на  опыте- личном  или научном. Содержание мистического опыта еще больше укрепляет это сходство. Восточные традиции описывают его как непосредственное прозрение,  лежащее  вне  области  интеллекта  и  достигающееся скорее при  помощи  созерцания,  чем  размышлений,  при  помощи взгляда, направленного вовнутрь.

Параллель  между научными экспериментами и мистическими переживаниями может показаться удивительной, поскольку два этих процесса наблюдения имеют совершенно различную сущность. Физики проводят эксперименты,  невозможные  без  согласованной  работы группы   специалистов   и   использования   в   высшей  степени совершенного оборудования, в то  время  как  мистики  постигают свои  истины путем интроспекции в уединенной медитации, и им ни к чему приборы. Далее, научные  эксперименты,  очевидно,  может когда  угодно  повторить каждый, однако мистические откровения, видимо  доступны  лишь  немногим,  и   то   лишь   при  особых обстоятельствах. Однако под более пристальным взглядом два типа наблюдения  обнаруживают различия лишь в области подхода, но нев области сложности или надежности.

  Мистическое  откровение  не  является вещью более уникальной, чем современный физический эксперимент. С  другой  стороны,  они не являются и менее сложными, хотя эта сложность--совсем  другого  рода.  Сложность  и   эффективность технического   оборудования   физика   уравнивается,   если  не превосходится, сложностью и эффективностью  мистика  --  как  в физическом,   так  и  в  умственном  отношении--погруженного  в глубокую  медитацию.  Получается,  что  и  физики,  и   мистики выработали   в  высшей  степени  утонченные  методы  наблюдения природы, недоступные  непосвященным.

Восточный  мистицизм  основывается  на непосредственном постижении реальности,  а  физика  основывается  на  наблюдении явлений   природы   путем  постановки  экспериментов.  В  обеих областях эти наблюдения или состояния затем получают объяснения или толкование при помощи  слов.  Поскольку  слово--это  всегда абстрактная и приблизительная схема действительности, словесные описания  результатов  научного  эксперимента  или мистического откровения неизбежно неточны и фрагментарны. Это хорошо сознают и современные физики, и восточные мистики.

Каким   бы  образом  ни  стремились  восточные  мистики запечатлеть в  словах  свое  мировоззрение--при  помощи  мифов, символов,  поэтических  образов или парадоксальных утверждений, они  не  забывали  об   ограниченных   возможностях   языка   и "линейного" мышления. Современная физика выработала точно такое же  отношение  к словесным моделям Они тоже приблизительны и не могут быть точными, выполняя в физике ту  же  роль,  которую  в восточном  мистицизме  выполняют  мифы,  символы  и поэтические образы, и в этом они похожи.  Одни  и  те  же  представления  о материи  будут  воплощаться: для мистика--в образе космического танца бога Шивы,  а  для  физика  --  в  определенных  аспектах квантово-полевой  теории.  И  танцующее  божество, и физическая теория порождены сознанием, и являются  моделями  для  описания определенных интуитивных представлений о мире.

Вывод

К концу двадцатого века многие видные ученые и философы стали всерьез задаваться вопросом о судьбе науки, об особенностях эволюции процесса познания в науке, о конечных итогах данного процесса. В различных областях науки произошла уже далеко не одна научная революция, приведшая к смене основополагающих исследовательских принципов. Но будет ли подобный процесс познания продолжаться вечно в одном и том же русле, быть может, изредка сотрясаемый локальными революциями, или же он имеет принципиальные ограничения и в конце концов превратится в нечто принципиально иное, о чем мы можем только смутно догадываться. Известный физик Ричард Фейнман в книге "Характер физических законов" пишет, что трудно рассчитывать на постоянную смену старого новым, скажем в течение ближайших 1000 лет. Не может быть, чтобы такое движение вперед продолжалось вечно и чтобы мы могли открывать все новые и новые законы. Ведь если бы так было, то нам быстро надоело бы все это бесконечное наслоение знаний. В будущем, вероятно, произойдет одно из двух. Либо мы узнаем все законы, т.е. мы будем знать достаточно законов, чтобы делать все необходимые выводы, а они всегда будут согласоваться с экспериментом, на чем наше движение вперед закончится. Либо окажется, что проводить новые эксперименты все труднее и труднее, и все дороже и дороже, так что мы будем знать о 99.9% всех явлений, но всегда будут такие явления, которые только что открыты, которые очень трудно наблюдать и которые расходятся с существующими теориями, а как только вам удалось объяснить одно из них, возникает новое, и весь процесс становится все более медленным и все менее интересным. Так выглядит другой вариант конца. Подытоживая сказанное, Р. Фейнман недвусмысленно заявляет: "Но мне кажется, что так или иначе, но конец должен быть."

Список используемой литературы:

1)Капра Ф. Дао физики. // СПб.: Орис, 1994 г  ;

2)Фейнман Р. Характер физических законов. // М.: Наука, 1987 г.;

3)Чечельницкий А.М. В предчувствии грядущей революции в науках о Вселенной. // в кн. Вселенная, астрономия, философия. М.: Изд-во МГУ, 1988 г.;

4)Гуревич П.С., Бом Д. Философия и мистика. // В кн. Новые идеи в философии. М.: Наука, 1991г.

www.neuch.ru

Реферат - Современная физика и восточный мистицизм

Оглавление

Введение………………………………………………………………………… 3

Современная физика…………………………………………………………… 4

Восточный мистицизм…………………………………………………………. 6

Взаимосвязь современной физики и восточного мистицизма………………..7

Вывод…………………………………………………………………………......11

Список используемой литературы……………………………………………...12

Введение

Один из основателей квантовой физики, Вернер Гейзенберг писал. что должно быть истинно то универсальное утверждение, согласно которому, за все время размышлений человека о мире, события, имевшие наиболее глубоко идущие последствия, часто происходили в моменты взаимодействия двух различных систем мышления. Последние могли принадлежать к совершенно различным эпохам, религиозным и культурным традициям и областям знания; поэтому, если они действительно взаимодействовали, то есть имели столько общего, что стало возможным их подлинное взаимодействие, от этого можно было ожидать новых и интересных событий.

В современной науке явственно обозначилась тенденция, которая проявляется в интересе физиков, занимающихся проблемами элементарных частиц и космологией, к традициям древних восточных культур, к традициям восточного миропредставления. Многие ученые, внесшие большой вклад в науку, такие как Н. Бор, В. Гейзенберг, Д. Бом, Ф. Капра, пишут работы, посвященные поиску параллелей между концепциями восточных философов и результатами последних исследований на переднем крае науки. Возникает ощущение, что интерес физиков к восточной философии не только не является данью моде, но вполне закономерен и в целом соответствует глобальным тенденциям развития науки. Назревает кардинальная смена картины мира, которая выведет науку на новые, неведомые до сегодняшнего дня высоты.

Современная физика

Ряд авторов, говоря о кризисе современной физики, считают, что этот кризис неизбежно должен закончиться концептуальной революцией, когда радикально изменится парадигма в физике, и эта наука приобретет буквально новое измерение. Наука из одномерной станет двумерной в результате того, что накопленный на настоящий момент гигантский массив знаний неизбежно рано или поздно претерпит качественную перестройку в своей структуре. Новый концептуальный подход позволит совершенно по новому взглянуть на обилие научной информации. Например, А. Чечельницкий в своей статье формулирует достаточно конкретное и смелое предсказание. Он пишет: «На наш взгляд, имеются весьма серьезные основания считать, что переживаемый ныне современной наукой о Космосе период экстенсивного собирательства, накопления и классификации фактов в исторически обозримом интервале времени подойдет к очередному естественному пределу, когда грандиозный массив накопленной информации достигнет критической массы и созидательный взрыв новых идей породит новое, более совершенное знание, способное более адекватно осмыслить невообразимое обилие новой информации, научит точнее и полнее понимать природу окружающего физического мира и далекого Космоса.»

Дж. Клир утверждает, что главное в развитии науки во второй половине нашего века — переход от одномерной науки(начало XVII — середина XX вв… Характерные черты: объединение теорий, индуктивные рассуждения, особое внимание к эксперименту, которое привело к возникновению базирующихся на эксперименте дисциплин и специальностей в науке), в основном опирающейся на экспериментирование, к науке двумерной( развивается примерно с середины XX в… Характерные черты: возникновение науки о системах, занимающейся свойствами отношений, а не экспериментальными свойствами исследуемых систем, и ее интеграция с основанными на эксперименте традиционными научными дисциплинами), в которую наука о системах, базирующаяся прежде всего на отношениях, постепенно входит в качестве второго измерения. Важность этой совершенно новой парадигмы науки, двумерность науки еще не вполне осознана, но ее последствия для будущего представляются чрезвычайно глубокими.

Восточный мистицизм

Гуревич пишет, что мистика — не только свод наивных иллюзий, слепых верований, затемняющих свет разумности, но также древняя и глубокая духовная традиция. Мистика — сложная духовная традиция, в которой соединены разные, порою противоречивые тенденции. Она обладает солидным прогностическим потенциалом, мировоззренческой уплотненностью. Мистическое сознание с помощью интуиции пытается уловить изначальное единство всех вещей. Оно исходит из предпосылки, что путем напряженного «богообщения» можно вырвать у природы некие тайны, к которым наука продвигается аналитическим, экспериментальным путем.

Взаимосвязь современной физики и восточного мистицизма

П. Гуревич в работе, посвященной анализу параллелей между идеями современной физики и восточного мистицизма пишет: «Не подлежит сомнению, что мир находится на пороге новой парадигмы. Эта смена, судя по всему, будет иметь невиданные масштабы, поскольку в корне изменит все наши воззрения на мир, природу, человека. Вполне возможно, что она устранит пропасть между древней мудростью и современной наукой, между восточной мистикой и западным прагматизмом.»

Фалес говорил, что все вещи наполнены божествами, а Анаксимиандр рассматривал Вселенную как некий организм, который, подобно человеческому организму, наделен космическим дыханием — «пневмой». Подобные взгляды раннегреческих философов очень близки со взглядами древних индийских и китайских философов.

Целостное, органическое видение мира характерно и для системного подхода, в котором система изучается как целое, не сводящееся к простой сумме составляющих элементов. В этом смысле можно сказать, что стихийный системный подход характерен для философий Дальнего Востока и раннегреческой философии. Основатель системного подхода, Людвиг Фон Берталанфи пишет: «Не лишено смысла утверждение, что системные представления с древнейших времен наличествуют в европейской философии.»

Вывод

К концу двадцатого века многие видные ученые и философы стали всерьез задаваться вопросом о судьбе науки, об особенностях эволюции процесса познания в науке, о конечных итогах данного процесса. В различных областях науки произошла уже далеко не одна научная революция, приведшая к смене основополагающих исследовательских принципов. Но будет ли подобный процесс познания продолжаться вечно в одном и том же русле, быть может, изредка сотрясаемый локальными революциями, или же он имеет принципиальные ограничения и в конце концов превратится в нечто принципиально иное, о чем мы можем только смутно догадываться. Известный физик Ричард Фейнман в книге «Характер физических законов» пишет, что трудно рассчитывать на постоянную смену старого новым, скажем в течение ближайших 1000 лет. Не может быть, чтобы такое движение вперед продолжалось вечно и чтобы мы могли открывать все новые и новые законы. Ведь если бы так было, то нам быстро надоело бы все это бесконечное наслоение знаний. В будущем, вероятно, произойдет одно из двух. Либо мы узнаем все законы, т.е. мы будем знать достаточно законов, чтобы делать все необходимые выводы, а они всегда будут согласоваться с экспериментом, на чем наше движение вперед закончится. Либо окажется, что проводить новые эксперименты все труднее и труднее, и все дороже и дороже, так что мы будем знать о 99.9% всех явлений, но всегда будут такие явления, которые только что открыты, которые очень трудно наблюдать и которые расходятся с существующими теориями, а как только вам удалось объяснить одно из них, возникает новое, и весь процесс становится все более медленным и все менее интересным. Так выглядит другой вариант конца. Подытоживая сказанное, Р. Фейнман недвусмысленно заявляет: «Но мне кажется, что так или иначе, но конец должен быть.»

Список используемой литературы:

1)Капра Ф. Дао физики. // СПб.: Орис, 1994 г ;

2)Фейнман Р. Характер физических законов. // М.: Наука, 1987 г.;

3)Чечельницкий А.М. В предчувствии грядущей революции в науках о Вселенной. // в кн. Вселенная, астрономия, философия. М.: Изд-во МГУ, 1988 г.;

4)Гуревич П.С., Бом Д. Философия и мистика. // В кн. Новые идеи в философии. М.: Наука, 1991г.

www.ronl.ru

Реферат - Концепции современной физики

Введение .

Естествознание как система научных знаний о природе, обществе и мышлении взятых в их взаимной связи, как единое целое, представляет собой весьма сложное явление, обладающее различными сторонами и связями, чем обусловлено его место в общественной жизни, как неотъемлемой части духовной культуры человечества.

Естествознание как система научных знаний имеет:

— предмет и цели;

то есть естественнонаучная и гуманитарные культуры, их материальные носители, взаимосвязи, внутренняя структура и генезис. При этом изучению подвергаются не только явления и закономерности общего характера, но и специфические, касающиеся отдельных сторон знания.

— закономерности и особенности развития;

С учетом специфики предмета Естествознания, это:

а) Обусловленность практикой.

б) Относительная самостоятельность.

в) Преемственность в развитии идей и принципов.

г) Постепенность развития.

д) Взаимодействие наук и взаимосвязанность всех отраслей Естествознания.

е) Противоречивость в развитии.

— методы.

Выделяют:

а) Эмпирическую строну Естествознания.

б) Теоретическую строну Естествознания.

в) Прикладную сторону Естествознания.

В мировоззренческом плане, Естествознание как система научных знаний играет фундаментальную роль, и состояние Естествознания в конкретно исторический период определяет доминирующую систему взглядов в обществе на природу, в широком смысле слова, и методы ее познания. Знания можно разделить на отрасли, в каждой из которых выделить конкретные направления познания, так познания человечества по отраслям подразделяются на:

— естественные (физика, химия, биология и т.д.)

— технические (машиностроительные, архитектурные, микроэлектроника и т.д.)

— социальные и гуманитарные науки (культурологические знания, социологические, политологические и т.д.)

Как видно из приведенной выше классификации познаний, знания в области физики, формируют блок естественных знаний человечества о природе и в силу этого играют решающую роль в формировании мировоззрения, с учетом конечно развития других отраслей знания, в совокупности формируя идеологическую надстройку общества, которая формирует «современное» видение картины мира.

Изучение становления и развития современной физической картины мира имеет не только мировоззренческое значение, но познавательное, а синтез современных концепций физической картины мироздания, закладывает базис для качественных шагов в познании.

Понятие «научная картина мира» используется в Естествознании с конца XIX века, а история Естествознания стоит в неразрывной связи с историей общества и каждому типу и уровню развития общества, его производительных сил, техники, соответствует своеобразный период в развитии Естествознания и «современной» физической картины мира.

Революция в физике

В конце прошлого и начале нынешнего века были сделаны крупнейшие открытия, кото­рые коренным образом изменили наши представления о картине мира. Прежде всего, это открытия, связанные со строением вещества, и открытия взаимосвязи вещества и энергии. Если раньше последними неделимыми части­цами материи, считались атомы, то в конце про­шлого века были открыты электроны, входящие в состав атомов. Позднее было установлено строение ядер ато­мов, состоящих из протонов (положительно заряженных частиц) и нейтронов (лишенных заряда частиц).

Согласно первой модели атома, построенной англий­ским ученым Эрнестом Резерфордом (1871—1937), атом уподоблялся миниатюрной солнечной системе, в которой вокруг ядра вращаются электроны. Но такая система была, неустойчивой: вращающиеся электроны, теряя свою энергию, в конце концов, должны были упасть на ядро. Опыт показывает, что атомы являются весьма устойчивыми образованиями и для их разрушения требу­ются огромные силы. В связи с этим прежняя модель строения атома была значительно усовершенствована вы­дающимся датским физиком Нильсом Бором (1885—1962), он предположил, что при вращении по орбитам электроны не излучают энергию. Такая энергия излучается или поглощается в виде кванта ( порции энергии), только при переходе электрона с одной орбиты на другую.

Значительно изменились взгляды на энергию. Раньше предполагалось, что энергия излучается непрерывно, но поставленные эксперименты убедили физиков, что она может испускаться отдельны­ми квантами. Например, явле­ние фотоэффекта, когда кванты энергии видимого света вызывают электрический ток.

В 30-е годы XX в. было сделано другое важное открытие, — было доказано (экспериментально), что между ве­ществом и полем не существует непроходимой границы, т.е. что в определенных условиях элементарные частицы веще­ства обнаруживают волновые свойства, а частицы поля — свойства корпускул (дуализм волны и частицы). До этого физики считали, что вещество, состоящее из разнообразных материаль­ных частиц, может обладать лишь корпускулярными свойствами, а энергия поля— волновыми свойствами. Соединение в одном объекте корпускулярных и волно­вых свойств совершенно исключалось. Но под давлени­ем неопровержимых экспериментальных результатов ученые вынуждены были признать, что микрочастицы одновременно обладают как свойствами корпускул, так и волн.

В 1925—1927 г. для объяснения процессов, происхо­дящих в мире мельчайших частиц материи, была создана новая наука — квантовая механи­ка (волновая). Она породила другие квантовые теории: квантовая электродинамика, теория эле­ментарных частиц и другие, которые исследуют законо­мерности движения микромира.

Другая фундаментальная теория современной физики — теория относительности, в корне изменившая научные представления о пространстве и времени. Принцип относительности был использо­ван для описания электромагнитных процессов. Специальная теория относительности появилась в связи с преодолением трудностей, возникших в этой теории.

Важный урок, который был получен из специальной теории относительности, состоит в том, что она впервые ясно показала, что всё движения, проис­ходящие в природе, имеют относительный характер, т.е. в природе не существует никакой абсолют­ной системы отсчета, следовательно, и абсолютного дви­жения, которые допускала ньютоновская механика.

Еще большие изменения в учении о про­странстве и времени произошли в связи с созданием об­щей теории относительности, (теория тяготения), принципиально отличной от классической ньютоновской теории. Об­щая теория относительности показала глубокую связь между движением материальных тел и структурой физического пространства — вре­мени. Теоретические выводы из нее были экспе­риментально подтверждены во время наблюдения сол­нечного затмения.

Научно-техническая революция, развернувшаяся в последние десятилетия, внесла много нового в наши представления о естественнонаучной картине мира. Возникновение системного подхода позволило взгля­нуть на окружающий нас мир как единое, целостное образование, состоящее из огромного множества взаи­модействующих друг с другом систем. С другой сторо­ны, представить весь мир как мир самоорганизующихся процессов.

Корпускулярно-волновой дуализм — это двойственная природа мельчайших частиц вещества, состоящая в наличии у них не только корпускулярных, но и волновых свойств.

Атом – это мельчайшая частица химического элемента, носитель его свойств.

Корпускул —

Волна – это процесс распространения колебаний в пространстве.

В развитии Естествознания выделяют следующие периоды:

1.Первый подготовительный – натурфилософский, характерный для древних этапов развития общества. Примером физической картины мира того времени могут служить древнеиндийские, греческие знания.

В древнеиндийской книге X века до нашей эры, которая называется «Ригведа», что значит «Книга гимнов», можно найти описание всей Вселенной как единого целого. Вселенная «Ригведы» устроена не слишком сложно. В ней имеется прежде всего, Земля. Она представляется безграничной плоской поверхностью – «обширным пространством». Эта поверхность накрыта сверху небом. А небо – это голубой, усеянный звездами «свод». Между землей и небом – «светящейся воздух». Очень похожи на эту картину и ранние представления о Вселенной древних греков.

Первые попытки людей создать ясный и наглядный образ мироздания были ещё очень далеки от науки, как мы её сейчас понимаем. Но замечательна сама эта дерзкая цель – объять мыслью весь мир. Отсюда берёт истоки уверенность в том, что человеческий разум способен осмыслить, понять, разгадать устройство Вселенной, создать в своем воображении полную, целостную картину мира, в котором мы живем.

Изучение Вселенной началось еще на рубеже VI и V веков до нашей эры.

Древнегреческий философ Гераклит Эфесский утверждал, что все существующее изменчиво, и эта изменчивость является высшим законом природы. Свое учение он изложил в книге «О природе».

Гераклит писал, что мир полон противоречий и изменчивости. Все вещи изменяются. Неизменно течет время, и неудержимо течет в этом потоке все сущее. Происходи движение неба, движение тел, движутся чувства человека и его сознание. «В одну и ту же реку нельзя войти дважды, — говорил он, — ибо воды в ней вечно новые». Одно приходит на смену другому. «Огонь живет смертью земли, воздух – смертью огня, вода – смертью воздуха, земля смертью воды».

Интересные и глубокие для той эпохи идеи высказывались знаменитым греческим философом – идеалистом Платоном. Согласно его учению тот мир, который мы видим и исследуем, не является «настоящим миром», а только представляется нам, является внешним проявлением истинного мира. Небесные тела и тела на Земле – это согласно Платону как бы «бледные тени» некоторых идеальных прообразов, составляющих действительный мир. «Тени эти несовершенны и изменчивы». «Истинный мир», по Платону, — это абстрактные сущности (он их называл идеями). Идеи – «духовные сущности» – полностью совершенны, не могут никак меняться. Они существуют не в нашей материальной Вселенной, не в пространстве и времени, а в идеальном мире полного совершенства и вечности.

Такой же, как и Платон, точки зрения придерживался его ученик Аристотель. Любопытно, что введенное Аристотилем подразделение содержимого Вселенной на «физическую материю» и «силы взаимодействия» сохраняется в физике до сих пор, хотя конечно, имеет совсем другое содержание.

В целом античная культура вызывает, прежде всего, ощущение грандиозности того поворота в мыслях и чувствах людей, того расширения арсенала понятий, логических норм, фактических знаний, которые имели место в древности.

2.Второй подготовительный

Характеризуется господством схоластики и теологии в Западной Европе и спорадическими открытиями у арабоязычных народов. Наука на Западе стала придатком теологии (астрология, алхимия, магия, кабалистика чисел), Основные усилия ученых были направлены не на познание мира, а на получение предметов или разработку способов открывающих путь к богатству, в силу этого прогресс техники совершался крайне медленно, но шло накопление фактического материала, подготавливался качественный переход к новому пониманию природы. Арабские мыслители, таки как Ибн-Закрия аль-Рази, Аль-Фараби, Ибн-Сина, Омар Хайям, Ибн Рошд и др. сохраняли связь с античной философией и наукой и в первую очередь с учением Аристотеля. В данный период, созданная ранее физическая картина мира не претерпевала существенных изменений, а господствовавшая в тот период времени церковь и, прежде всего ее инструмент «Инквизиция», не способствовали развитию научных взглядов и прогрессу естественных наук.

3. Период механического и метафизического Естествознания .

Характеризуется началом возникновения Естествознания как систематической экспериментальной науки, совпадает с периодом становления и возникновения капиталистических отношений в обществе. Господствующим методом мышления стала метафизика. Главное достижение этого периода в истории развития Естествознания, это становление ТЕОРИТИЧЕСКОГО метода познания в науке. Из натурфилософского познания природы, Естествознание превратилось в современное, в систематическое научное познание на базе экспериментов и математического изложения полученных результатов. Главную роль в совершенной революции познания играют Г. Галилей и И. Ньютон.

Г. Галилей сделал в науке много важных открытий, но самым важным, безусловно, является его новый подход к естественным наукам, его убеждение, что для исследования природы в первую очередь необходимо ставить продуманные опыты. В этом он резко расходился с Аристотелем, который считал возможным познание мира чисто логическим путем. Г. Галилей утверждал также, что поверхностные наблюдения без должного анализа могут приводить к ложным заключениям.

Все это вместе явилось началом современного научного метода исследования природы. «Наука, связывающая теорию и эксперимент, фактически началась с работ Галилея», — писал А. Эйнштейн .

Открытия Галилея в физике основаны на многочисленных проведенных им опытах и строится на чисто теоретических выводах. Закон движения по инерции, лежит в основе принципа механической относительности.

Через год после смерти Галилея родился гениальный ученый Иссак Ньютон. Своими трудами он завершил создание классической физики и первой физической уже в нашем понимании теории времени.

Картина мира представляется Ньютону ясной и очевидной: в бесконечном пустом пространстве с течением времени происходит движение миров. Процессы во Вселенной могут быть очень сложными, многообразными и запутанными. Но какими бы сложными они не были, это никак не влияет на бесконечную сцену – пространство и на неизменный поток времени. По И. Ньютону, ни на пространство, ни на время никак нельзя повлиять, поэтому они и называются абсолютными. Неизменность течения времени он подчеркивает такими словами: «Все движения могут ускоряться и замедляться, течение абсолютного времени изменяться не может. Длительность и продолжительность существования вещей одна и та же, быстры ли движения (по которым измеряется время), медленны ли или их совсем нет.»

Описанные взгляды Ньютона очень точно характеризуют представления физической картины мира того времени.

Величайшая революция в физике совпала с началом XX века. Попытки объяснить наблюдаемые на опытах закономерности распре­деления энергии в спектрах теплово­го излучения (электромагнитного из­лучения нагретого тела) оказались несостоятельными. Многократно про­веренные законы электромагнетизма Максвелла неожиданно “забасто­вали”, когда их попытались приме­нить к проблеме излучения ве­ществом коротких электромагнитных волн. И это тем более удивительно, что эти законы превосходно опи­сывают излучение радиоволн антен­ной и что в свое время само сущест­вование электромагнитных волн бы­ло предсказано на основе этих за­конов.

Возникновение квантовой теории

Электродинамика Максвелла приводила к бессмысленному вы­воду, согласно которому нагретое тело, непрерывно теряя энергию вследствие излучения электромаг­нитных волн, должно охладиться до абсолютного нуля. Согласно класси­ческой теории тепловое равновесие между веществом и излучением не­возможно. Однако повседневный опыт показывает, что ничего подоб­ного в действительности нет. Нагре­тое тело не расходует всю свою энергию на излучение электромагнит­ных волн.

В поисках выхода из этого про­тиворечия между теорией и опытом

немецкий физик Макс Планк к пред­положил, что атомы испускают элек­тромагнитную энергию отдельными порциями — квантами. Энергия Е каждой порции прямо пропорцио­нальна частоте v излучения:

E = hv .

Коэффициент пропорциональности h получил название постоянной План­ка.

Предположение Планка фактиче­ски означало, что законы класси­ческой физики неприменимы к явле­ниям микромира.

Построенная Планком теория теплового излучения превосходно согласовалась с экспериментом. По известному из опыта распределению энергии по частотам было определено значение постоянной Планка. Оно оказалось очень малым: =6,63.10-34 Дж.с.

После открытия Планка начала развиваться новая, самая современ­ная и глубокая физическая теория — квантовая теория. Развитие ее не за­вершено и по сей день.

Планк указал путь выхода из трудностей, с которыми столкнулась

теория теплового излучения. Но этот успех был получен ценой отказа от законов классической физики приме­нительно к микроскопическим системам и излучению.

СВЕТОВЫЕ КВАНТЫ

Квантовым законам подчиняется поведение всех микрочастиц. Но впервые квантовые свойства материи были обнаружены при исследовании излучения и поглощения света.

В развитии представлений о при­роде света важный шаг был сделан при изучении одного замечательного явления, открытого Г. Герцем и тща­тельно исследованного выдающимся русским физиком Александром Гри­горьевичем Столетовым. Явле­ние это получило название фотоэф­фекта.

Фотоэффектом называют вырыва­ние электронов из вещества под дей­ствием света.

Свет вырывает элек­троны с поверхности пластины. Если она заряжена отрицательно, электро­ны отталкиваются от нее и электро­метр разряжается. При положитель­ном же заряде пластины вырван­ные светом электроны притягиваются к пластине и снова оседают на ней. Поэтому заряд электрометра не из­меняется.

Однако, когда на пути света по­ставлено обыкновенное стекло, отрицательно заряженная пластина уже не теряет электроны, какова бы ни была интенсивность излучения. Так как известно, что стекло поглощает ультрафиолетовые лучи, то из этого опыта можно заключить, что именно ультрафиолетовый участок спектра вызывает фотоэффект. Этот сам по себе несложный факт нельзя объяс­нить на основе волновой теории све­та. Непонятно, почему световые вол­ны малой частоты не могут вырывать электроны, если даже амплитуда волны велика и, следовательно, ве­лика сила, действующая на элект­роны.

При изменении интенсивности света (плотности потока излучения) задерживающее напряжение, как показали опыты, не меняется. Это означает, что не меняется кинети­ческая энергия электронов. С точки зрения волновой теории света этот факт непонятен. Ведь чем больше интенсивность света, тем большие силы действуют на электроны со сто­роны электромагнитного поля свето­вой волны и тем большая энергия, казалось бы, должна передаваться электронам.

На опытах было обнаружено, что кинетическая энергия вырываемых светом электронов зависит только от частоты света. Максимальная кине­тическая энергия фотоэлектронов ли­нейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности. Если частота света меньше опре­деленной для данного вещества ми­нимальной частоты Vmin, то фото­эффект не происходит.

Законы фотоэффекта просты по форме. Но зависимость кинетической энергии электронов от частоты вы­глядит загадочно.

Все попытки объяснить явление фотоэффекта на основе законов электродинамики Максвелла, соглас­но которым свет—это электромаг­нитная волна, непрерывно распреде­ленная в пространстве, оказались безрезультатными. Нельзя было по­нять, почему энергия фотоэлектро­нов определяется только частотой света и почему лишь при малой длине волны свет вырывает элект­роны.

Объяснение фотоэффекта было дано в 1905 г. Эйнштейном, раз­вившим идеи Планка о прерывистом испускании света. В эксперименталь­ных законах фотоэффекта Эйнштейн увидел убедительное доказательство того, что свет имеет прерывистую структуру и поглощается отдельны­ми порциями.

Энергия Е каждой порции излу­чения в полном соответствии с гипотезой Планка пропорциональ­на частоте:

E = hv , где h — постоянная Планка.

Из того, что свет, как показал Планк, излучается порциями, еще не вытекает прерывистая структура са­мого света. Ведь и минеральную воду продают в бутылках, но от­сюда совсем не следует, что вода имеет прерывистую структуру и со­стоит из неделимых частей. Лишь явление фотоэффекта показало, что свет имеет прерывистую структуру:

излученная порция световой энер­гии E = hv сохраняет свою инди­видуальность и в дальнейшем. По­глотиться может только вся порция целиком.

Кинетическую энергию фотоэлек­трона можно найти, применив закон сохранения энергии. Это уравнение объясняет основ­ные факты, касающиеся фотоэффек­та. Интенсивность света, по Эйн­штейну, пропорциональна числу квантов (порций) энергии в свето­вом пучке и поэтому определяет число электронов, вырванных из ме­талла. Скорость же электронов со­гласно определяется только частотой света и работой выхода, зависящей от рода металла и состоя­ния его поверхности. От интенсив­ности света она не зависит.

Для каждого вещества фото­эффект наблюдается лишь в том слу­чае, если частота v света больше минимального значения. Ведь чтобы вырвать электрон из металла даже без сообщения ему кинетиче­ской энергии, нужно совершить рабо­ту выхода А. Следовательно, энергия кванта должна быть больше этой работы.

Предельную частоту, называ­ют красной границей фотоэффекта.

Для цинка красной границе соот­ветствует длина волны м (ультрафиолетовое излу­чение). Именно этим объясняется опыт по прекращению фотоэффекта с помощью стеклянной пластинки, задерживающей ультрафиолетовые лучи.

Работа выхода у алюминия или железа больше, чем у цинка. Поэто­му в опыте ис­пользовалась цинковая пластина. У щелочных металлов работа вы­хода, напротив, меньше, а длина вол­ны, соответствующая красной границе, больше.

Пользуясь уравнением Эйнштей­на можно найти постоянную Планка h . Для этого нужно экспе­риментально определить частоту све­та v, работу выхода А и измерить кинетическую энергию фотоэлектро­нов. Такого рода измерения и рас­четы дают Дж.с. Точ­но такое же значение было найдено Планком при теоретическом изуче­нии совершенно другого явления — теплового излучения. Совпадение значений постоянной Планка, полу­ченных различными методами, под­тверждает правильность предполо­жения о прерывистом характере из­лучения и поглощения света ве­ществом.

Уравнение Эйнштейна, не­смотря на свою простоту, объясняет основные закономерности фотоэф­фекта. Эйнштейн был удостоен Но­белевской премии за работы по тео­рии фотоэффекта.

В современной физике фотон рас­сматривается как одна их элемен­тарных частиц. Таблица элементар­ных частиц уже многие десятки лет начинается с фотона.

Энергия и импульс фотона. При испускании и поглощении свет ведет себя подобно потоку частиц с энер­гией E = hv , зависящей от частоты. Порция света оказалась неожидан­но очень похожей на то, что принято называть частицей. Свойства света, обнаруживаемые при излучении и поглощении, называют корпускуляр­ными. Сама же световая частица была названа фотоном или квантом электромагнитного излучения.

Фотон подобно частицам обла­дает определенной порцией энергии hv. Энергию фотона часто выражают не через частоту v, а через цикли­ческую частоту.

Согласно теории относительности энергия всегда связана с массой соотношением. Так как энер­гия фотона равна hv, то, следова­тельно, его масса m получается рав­ной

Фотон лишен массы покоя то, т. е. он не существует в состоянии покоя, и при рождении сразу имеет скорость с. Масса, определяемая формулой, это масса движу­щегося фотона. Направлен импульс фотона по световому лучу.

Чем больше частота, тем больше энергия и импульс фотона и тем от­четливее выражены корпускулярные свойства света. Из-за того, что по­стоянная Планка мала, энергия фо­тонов видимого излучения крайне незначительна. Фотоны, соответ­ствующие зеленому свету, имеют энергию 4-10~19 Дж.

Тем не менее, в замечательных опытах С. И. Вавилова было уста­новлено, что человеческий глаз, этот тончайший из “приборов”, способен реагировать на различие освещенностей, измеряемое единичными квантами.

Ученые были вынуждены ввести представление о свете как о потоке частиц. Может показаться, что это возврат к корпускулярной теории Ньютона. Однако нельзя за­бывать, что интерференция и ди­фракция света вполне определенно говорят о наличии у света волновых свойств. Свет обладает своеобраз­ным дуализмом (двойственностью) свойств. При распространении света проявляются его волновые свойства, а при взаимодействии с веществом (излучении и поглощении) — корпус­кулярные. Все это, конечно, странно и непривычно. Мы не в состоянии пред­ставить себе наглядно, как же это может быть. Но, тем не менее, это факт. Мы лишены возможности пред­ставлять себе наглядно в полной мере процессы в микромире, так как они совершенно отличны от тех макро­скопических явлений, которые люди наблюдали на протяжении миллио­нов лет и основные законы кото­рых были сформулированы к концу XIX века.

С течением времени двойствен­ность свойств была открыта у элек­тронов и других элементарных час­тиц. Электрон, в частности, наряду с корпускулярными свойствами обла­дает также и волновыми. Наблю­дается дифракция и интерференция электронов.

Эти необычные свойства микро­объектов описываются с помощью квантовой механики — современной теории движения микрочастиц. Ме­ханика Ньютона оказывается здесь в большинстве случаев непримени­мой. Но изучение квантовой ме­ханики выходит за рамки школьного курса физики.

Фотон—элементарная частица, лишенная массы покоя и электри­ческого заряда, но обладающая энергией и импульсом. Это квант электромагнитного поля, которое осуществляет взаимодействие между заряженными частицами. Поглоще­ние и излучение электромагнитной энергии отдельными порциями — проявление корпускулярных свойств электромагнитного поля.

Корпускулярно-волновой дуа­лизм — общее свойство материи, про­являющееся на микроскопическом уровне.

АТОМНАЯ ФИЗИКА

Английский физик Эрнест Резерфорд исследовал рассеяние а-частиц десять тысяч раз меньшее по разме-веществом и открыл в 1911 г. атомное ядро — массивное образование.

Не сразу ученые пришли к правильным представле­ниям о строении атома. Первая модель атома была предложена ан­глийским физиком Дж. Дж. Томсоном, открывшим электрон. По мысли Томсона, положительный за­ряд атома занимает весь объем атома и распределен в этом объеме с по­стоянной плотностью. Простейший атом — атом водорода — представ­ляет собой положительно заряжен­ный шар радиусом около 10~8 см, внутри которого находится электрон. У более сложных атомов в положи­тельно заряженном шаре находится несколько электронов, так что атом подобен кексу, в котором роль изю­минок играют электроны.

Однако модель атома Томсона оказалась в полном противоречии с опытами по исследованию распре­деления положительного заряда в атоме. Эти опыты, произведенные впервые Э. Резерфордом, сыграли решающую роль в понимании строе­ния атома.

Из опытов Резерфорда непосредственно вытекает планетарная модель атома. В центре расположено положительно заряженное атомное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса ато­ма. В целом атом нейтрален. Поэто­му число внутриатомных электронов, как и заряд ядра, равно порядко­вому номеру элемента в периодиче­ской системе. Ясно, что покоиться электроны внутри атома не могут, так как они упали бы на ядро. Они движутся вокруг ядра, подобно тому, как планеты обращаются во­круг Солнца. Такой характер дви­жения электронов определяется дей­ствием кулоновских сил со стороны ядра.

В атоме водорода вокруг ядра обращается всего лишь один элек­трон. Ядро атома водорода имеет положительный заряд, равный по модулю заряду электрона, и массу, примерно в 1836,1 раза большую массы электрона. Это ядро было на­звано протоном и стало рассматри­ваться как элементарная частица. Размер атома — это радиус орбиты его электрона.

Простая и наглядная планетар­ная модель атома имеет прямое экспериментальное обоснование. Она кажется совершенно — необходимой для объяснения опытов по рассеива­нию ос-частиц. Но на основе этой модели нельзя объяснить факт су­ществования атома, его устойчи­вость. Ведь движение электронов по орбитам происходит с ускорением, причем весьма немалым. Ускоренно движущийся заряд по законам элек­тродинамики Максвелла должен из­лучать электромагнитные волны частотой, равной частоте его обра­щения вокруг ядра. Излучение со­провождается потерей энергии. Те­ряя энергию, электроны должны приближаться к ядру, подобно тому, как спутник приближается к Земле при торможении в верхних слоях ат­мосферы. Как показывают строгие расчеты, основанные на механике Ньютона и электродинамике Мак­свелла, электрон за ничтожно малое время (порядка 10~8 с) должен упасть на ядро. Атом должен пре­кратить свое существование.

В действительности ничего подоб­ного не происходит. Атомы устой­чивы и в невозбужденном состоянии могут существовать неограниченно долго, совершенно не излучая элек­тромагнитные волны.

Не согласующийся с опытом вы­вод о неизбежной гибели атома вследствие потери энергии на излу­чение—это результат применения законов классической физики к яв­лениям, происходящим внутри атома. Отсюда следует, что к явлениям атомных масштабов законы класси­ческой физики неприменимы.

Резерфорд создал планетарную модель атома: электроны обращают­ся вокруг ядра, подобно тому, как планеты обращаются вокруг Солнца. Эта модель проста, обоснована экспериментально, но не позволяет объяснить устойчивость атомов.

КВАНТОВЫЕ ПОСТУЛАТЫ БОРА.

Выход из крайне затруднитель­ного положения в теории атома был найден в 1913 г. датским физиком Нильсом Бором на пути дальней­шего развития квантовых представ­лений о процессах в природе.

Эйнштейн оценивал проделанную Бором работу “как высшую музы­кальность в области мысли”, всегда его поражавшую. Основываясь на разрозненных опытных фактах. Бор с помощью гениальной интуиции пра­вильно предугадал существо дела.

Последователь­ной теории атома Бор, однако, не дал. Он в виде постулатов сфор­мулировал основные положения но­вой теории. Причем и законы клас­сической физики не отвергались им безоговорочно. Новые постулаты скорее налагали лишь некоторые ограничения на допускаемые клас­сической физикой движения.

Успех теории Бора был, тем не менее, поразительным, и всем ученым стало ясно, что Бор нашел правиль­ный путь развития теории. Этот путь привел впоследствии к созданию стройной теории движения микро­частиц—квантовой механики.

Первый постулат Бора гласит:

атомная система может находиться только в особых стационарных, или квантовых, состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия; в стационарном состоя­нии атом не излучает.

Этот постулат противоречит клас­сической механике, согласно которой энергия движущихся электронов мо­жет быть любой. Противоречит он и электродинамике Максвелла, так как допускает возможность ускоренного движения электронов без излучения электромагнитных волн.

Согласно второму постулату Бора излучение света происходит при пе­реходе атома из стационарного со­стояния с большей энергией в ста­ционарное состояние с меньшей энер­гией Энергия излученного фото­на равна разности энергий стацио­нарных состояний:

При поглощении света атом пере­ходит из стационарного состояния с меньшей энергией в стационарное состояние с большей энергией.

Второй постулат также противо­речит электродинамике Максвелла, так как согласно этому постулату частота излучения света свидетель­ствует не об особенностях движения электрона, а лишь об изменении энергии атома.

Свои постулаты Бор применил для построения теории простейшей атомной системы—атома водорода. Основная задача состояла в нахож­дении частот электромагнитных волн, излучаемых водородом. Эти частоты можно найти на основе второго постулата, если располагать прави­лом определения стационарных зна­чений энергии атома. Это правило (так называемое правило квантова­ния) Бору опять-таки пришлось по­стулировать.

Используя законы механики Ньюто­на и правило квантования, отми­рающее возможные стационарное состояния, Бор смог вычислить До­пустимые радиусы орбит электрона и энергии стационарных состояний. Минимальный радиус орбиты опре­деляет размеры атома.

Второй постулат Бора позволяет вычислить по известным значениям энергий стационарных состояний частоты излучений атома водорода. Теория Бора приводит к количест­венному согласию с экспериментом для значений этих частот. Все час­тоты излучений атома водорода со­ставляют ряд серий, каждая из которых образуется при переходах атома в одно из энергетических со­стояний со всех верхних энергети­ческих состояний (состояний с боль­шей энергией).

Поглощение света — процесс, обратный излуче­нию. Атом, поглощая свет, пере­ходит из низших энергетических состояний в высшие. При этом он поглощает излучение той же самой частоты, которую излучает, переходя из высших энергетических состояний в низшие. На рисунке 168, б стрел­ками изображены переходы атома из одних состояний в другие с погло­щением света.

На основе двух постулатов и пра­вила квантования Бор определил ра­диус атома водорода и энергии ста­ционарных состояний атома. Это позволило вычислить частоты из­лучаемых и поглощаемых атомом электромагнитных волн.

КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА

Наибольший успех теория Бора имела применительно к атому водо­рода, для которого оказалось воз­можным построить количественную теорию спектра.

Однако построить количествен­ную теорию для следующего за во­дородом атома гелия на основе боровских представлений не удалось. Относительно атома гелия и более сложных атомов теория Бора по­зволяла делать лишь качественные (хотя и очень важные) заключе­ния.

Теория Бора является половинчатой, внутренне противоречивой. С одной стороны, при построении теории атома водо­рода использовались обычные за­коны механики Ньютона и давно известный закон Кулона, а с дру­гой — вводились квантовые посту­латы, никак не связанные с меха­никой Ньютона и электродинамикой Максвелла. Введение в физику кван­товых представлений требовало ра­дикальной перестройки, как механи­ки, так и электродинамики. Эта пере­стройка была осуществлена в начале второй четверти нашего века, когда были созданы новые физические тео­рии: квантовая механика и кван­товая электродинамика.

Постулаты Бора оказались совер­шенно правильными. Но они вы­ступали уже не как постулаты, а как следствия основных принципов этих теорий. Правило же квантова­ния Бора, как выяснилось, приме­нимо далеко не всегда.

Представление об определенных орбитах, по которым движется элек­трон в атоме Бора, оказалось весьма условным. На самом деле движение электрона в атоме имеет очень мало общего с движением планет по ор­битам. Если бы атом водорода в наинизшем энергетическом состоя­нии можно было бы сфотографиро­вать с большой выдержкой, то мы увидели бы облако с переменной плотностью. Большую часть времени электрон проводит на определенном расстоянии от ядра.

В настоящее время с помощью квантовой механики можно ответить

на любой вопрос, относящийся к строению и свойствам электронных оболочек атомов. Но количественная теория оказывается весьма сложной, и мы ее касаться не будем. С ка­чественным описанием электронных оболочек атомов вы знакомились в курсе химии.

ЛАЗЕРЫ

В 1917 г. Эйнштейн предсказал воз­можность так называемого индуци­рованного (вынужденного) излуче­ния света атомами. Под индуци­рованным излучением понимается излучение возбужденных атомов под действием падающего на них света. Замечательной особенностью этого излучения является то, что возник­шая при индуцированном излучении световая волна не отличается от вол­ны, падающей на атом, ни частотой, ни фазой, ни поляризацией.

На языке квантовой теории вы­нужденное излучение означает пере­ход атома из высшего энергетиче­ского состояния в низшее, но не само­произвольно, как при обычном излу­чении, а под влиянием внешнего воз­действия.

Еще в 1940 г. советский физик В. А. Фабрикант указал на возможность использования явления вынужденного излучения для уси­ления электромагнитных волн. В 1954 г. советские ученые Н. Г. Ба­сов и А. М. Прохоров и независимо от них американский физик Ч. Таунс использовали явление индуцирован­ного излучения для создания микро­волнового генератора радиоволн с длиной волны ==1,27 см. За раз­работку нового принципа генерации и усиления радиоволн Н. Г. Басову и А. М. Прохорову была в 1959 г. присуждена Ленинская премия. В 1963 г. Н. Г. Басов, А. М. Про­хоров и Ч. Таунс были удостоены Нобелевской премии.

В 1960 г. в CШA был создан первый лазер — квантовый генератор электромагнитных волн в видимом диапазоне спектра.

Лазерные источники света обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с другими источниками света:

1. Лазеры способны создавать пучки света с очень малым углом расхождения (около 10~5 рад). На Луне такой пучок, испущенный с Земли, дает пятно диаметром 3 км.

2. Свет лазера обладает исклю­чительной монохроматичностью. В отличие от обычных источников све­та, атомы которых излучают свет не­зависимо друг от друга, в лазерах атомы излучают свет согласованно. Поэтому фаза волны не испытывает нерегулярных изменений.

3. Лазеры являются самыми мощными источниками света. В уз­ком интервале спектра кратковре­менно (в течение промежутка време­ни продолжительностью порядка 10~13 с) у некоторых типов лазеров достигается мощность излучения 1017 Вт/см2, в то время как мощ­ность излучения Солнца равна толь­ко 7-103 Вт/см2, причем суммарно по всему спектру. На узкий же интер­вал =10~6 см (ширина спектраль­ной линии лазера) приходится у Солнца всего лишь 0,2 Вт/см2. На­пряженность электрического поля в электромагнитной волне, излучаемой лазером, превышает напряженность поля внутри атома. В обычных условиях большинство ато­мов находится в низшем энергетическом состоянии. Поэтому при низ­ких температурах вещества не све­тятся. При прохождении электромаг­нитной волны сквозь вещество ее энергия поглощается. За счет по­глощенной энергии волны часть ато­мов возбуждается, т. е. переходит в высшее энергетическое состояние.

Сущест­вуют различные методы получения среды с возбужденными состояниями атомов. В рубиновом лазере для этого используется специальная мощная лампа. Атомы возбуждают­ся за счет поглощения света.

Но двух уровней энергии для ра­боты лазера недостаточно. Каким бы мощным ни был свет лампы, число возбужденных атомов не будет боль­ше числа невозбужденных. Ведь свет одновременно и возбуждает атомы, и вызывает индуцированные пере­ходы с верхнего уровня на нижний.

В газовых лазерах этого типа рабочим веществом является газ. Атомы рабочего вещества возбуж­даются электрическим разрядом.

Применяются и полупроводнико­вые лазеры непрерывного действия. Они созданы впервые в нашей стра­не. В них энергия для излучения заимствуется от электрического тока.

Созданы очень мощные газоди­намические лазеры непрерывного действия на сотни киловатт. В этих лазерах “перенаселенность” верхних энергетических уровней создается при расширении и адиабатном ох­лаждении сверхзвуковых газовых по­токов, нагретых до нескольких тысяч кельвин.

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ

Когда греческий философ Демок­рит назвал простейшие нерасчлени­мые далее частицы атомами (слово атом, напомним, означает “недели­мый”), то ему, вероятно, все пред­ставлялось в принципе не очень сложным. Различные предметы, рас­тения, животные построены из неде­лимых, неизменных частиц. Превра­щения, наблюдаемые в мире,— это простая перестановка атомов. Все в мире течет, все изменяется, кроме самих атомов, которые остаются не­изменными.

Но в конце XIX века было откры­то сложное строение атомов и был выделен электрон как составная часть атома. Затем, уже в XX веке, были открыты протон и нейтрон — частицы, входящие в состав атом­ного ядра. Поначалу на все эти частицы смотрели точь-в-точь, как Демокрит смотрел на атомы: их считали неделимыми и неизменными первоначальными сущностями, ос­новными кирпичиками мироздания.

Ситуация привле­кательной ясности длилась недолго. Все оказалось намного сложнее:

как выяснилось, неизменных частиц нет совсем. В самом слове элемен­тарная заключается двоякий смысл.

С одной стороны, элементарный — это само собой разумеющийся, прос­тейший. С другой стороны, под эле­ментарным понимается нечто фун­даментальное, лежащее в основе вещей (именно в этом смысле сей­час и называют субатомные частицы элементарными).

Считать известные сейчас эле­ментарные частицы подобными не­изменным атомам Демокрита ме­шает следующий простой факт. Ни одна из частиц не бессмертна. Боль­шинство частиц, называемых сей­час элементарными, не могут про­жить более двух миллионных до­лей секунды, даже в отсутствие какого-либо воздействия извне. Сво­бодный нейтрон (нейтрон, находя­щийся вне атомного ядра) живет в среднем 15 мин.

Лишь фотон, электрон, протон и нейтрино сохраняли бы свою неиз­менность, если бы каждая из них была одна в целом мире (нейтрино лишено электрического заряда и его масса покоя, по-видимому, рав­на нулю).

Но у электронов и протонов име­ются опаснейшие собратья — позит­роны и антипротоны, при столкно­вении с которыми происходит взаим­ное уничтожение этих частиц и об­разование новых.

Фотон, испущенный настольной лампой, живет не более 10~8 с. Это то время, которое ему нужно, чтобы достичь страницы книги и погло­титься бумагой. Лишь нейтрино почти бессмертны из-за того, что они чрезвычайно слабо взаимодействуют с другими частицами. Однако и нейтрино гиб­нут при столкновении с другими частицами, хотя такие столкновения случаются крайне редко.

Все элементарные частицы пре­вращаются друг в друга, и эти взаимные превращения — главный факт их существования.

Превращения элементарных час­тиц ученые наблюдали при столкно­вениях частиц высоких энергий.

Представления о неизменности элементарных частиц оказались не­состоятельными. Но идея об их неразложимости сохранилась.

Элементарные частицы уже да­лее неделимы, но они неисчерпаемы по своим свойствам.

Вот что заставляет так думать. Пусть у нас возникло естествен­ное желание исследовать, состоит ли, например, электрон из каких-либо других субэлементарных частиц. Что нужно сделать для того, чтобы попытаться расчленить электрон? Можно придумать только один спо­соб. Это тот же способ, к которому прибегает ребенок, если он хочет узнать, что находится внутри пласт­массовой игрушки,— сильный удар.

По современным представ­лениям элементарные частицы — это первичные, неразложимые далее частицы, из которых построена вся материя. Однако неделимость эле­ментарных частиц не означает, что у них отсутствует внутренняя струк­тура.

В 60-е гг. возникли сомнения в том, что все частицы, называемые сейчас эле­ментарными, полностью оправды­вают это название. Основание для сомнений простое: этих частиц очень много.

Открытие новой элементарной частицы всегда составляло и сей­час составляет выдающийся триумф науки. Но уже довольно давно к каждому очередному триумфу нача­ла примешиваться доля беспокой­ства. Триумфы стали следовать буквально друг за другом.

Была открыта группа так назы­ваемых “странных” частиц: К-ме- зонов и гиперонов с массами, пре­вышающими массу нуклонов. В 70-е гг. к ним прибавилась большая группа частиц с еще большими массами, названных “очарованны­ми”. Кроме того, были открыты короткоживущие частицы с време­нем жизни порядка 10~22 —10~23 с. Эти частицы были названы резо-нансами, и их число перевалило за двести.

Вот тогда-то (в 1964 г.) М. Гелл-Манноном и Дж. Цвейгом была предложена модель, согласно кото­рой все частицы, участвующие в сильных (ядерных) взаимодей­ствиях—адроны, построены из бо­лее фундаментальных (или пер­вичных) частиц — кварков.

Кварки имеют дробный электрический заряд. Протоны и нейтроны состоят из трех кварков.

В настоящее время в реально­сти кварков никто не сомневается, хотя в свободном состоянии они не обнаружены и, вероятно, не будут обнаружены никогда. Сущест­вование кварков доказывают опыты по рассеянию электронов очень высокой энергии на протонах и нейтронах. Число различных квар­ков равно шести. Кварки, насколько сейчас известно, лишены внутрен­ней структуры и в этом смысле могут считаться истинно элемен­тарными.

Легкие частицы, не участвующие в сильных взаимодействиях, называются лептонами. Их тоже шесть, как и кварков (электрон, три сор­та нейтрино и еще две частицы — мюон и тау-лептон с массами, зна­чительно большими массы элект­рона).

Существование двойника элек­трона — позитрона — было предска­зано теоретически английским фи­зиком П. Дираком в 1931 г. Одно­временно Дирак предсказал, что при встрече позитрона с электроном обе частицы должны исчезнуть, породив фотоны большой энергии. Может протекать и обратный про­цесс — рождение электронно-позитронной пары, например, при столк­новении фотона достаточно большой энергии (его масса должна быть больше суммы масс покоя рож­дающихся частиц) с ядром.

Спустя два года позитрон был обнаружен с помощью камеры Виль­сона, помещенной в магнитное поле. Направление искривления трека час­тицы указывало знак ее заряда. По радиусу кривизны и энергии частицы было определено отношение ее заряда к массе. Оно, оказалось, по модулю таким же, как и у электрона. На рисунке 190 вы ви­дите первую фотографию, доказав­шую существование позитрона. Час­тица двигалась снизу вверх и, прой­дя свинцовую пластинку, потеряла часть своей энергии. Из-за этого кривизна траектории увеличилась.

Процесс рождения пары элек­трон — позитрон у-квантом в свин­цовой пластинке виден на фото­графии, приведенной на рисунке 191. В камере Вильсона, находящейся в магнитном поле, пара оставляет ха­рактерный след в виде двурогой вилки.

Исчезновение (аннигиляция) од­них частиц и появление других при реакциях между элементарными час

Энергия покоя — самый гран­диозный и концентрированный ре­зервуар энергии во Вселенной. И только при аннигиляции она пол­ностью высвобождается, превра­щаясь в другие виды энергии. По­этому антивещество — самый совер­шенный источник энергии, самое калорийное “горючее”. В состоянии ли будет человечество когда-либо это “горючее” использовать, трудно сейчас сказать.

любой частицы с соответствующей античастицей происходит их анни­гиляция. Обе частицы исчезают, превращаясь в кванты излучения или другие частицы.

Обнаружены сравнительно не­давно антипротон и — антинейтрон. Электрический заряд антипротона отрицателен. Сейчас хорошо извест­но, что рождение пар частица — античастица и их аннигиляция не составляют монополии электронов и позитронов.

Атомы, ядра которых состоят из антинуклонов, а оболочка — из по­зитронов, образуют антивещество. В 1969 г. в нашей стране был впер­вые получен антигелий.

Список использованной литературы

1. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. – Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 1997. – 832с.

2. Концепции современного естествознания / под ред. С.И. Самыгина. — Ростов/нД: «Феликс», 1997. — 448с.

3. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. – М.: Гардарики, 1999. – 476с.

4. Солопов Е.Ф. Концепции современного естествознания. – М.: ВЛАДОС, 1998. – 232с.

5. Концепции совр. Естествознания – Г.И.Рузавин

6. Г. Я. Мякишев “Физика” М., 1999

План:

1. Введение

2. Революция в физике

3. Световые кванты

4. Атомная физика

5. Квантовые постулаты бора

6. Квантовая механика

7. Лазеры

8. Элементарные частицы

www.ronl.ru

Реферат - Физика и современная энергетика

Оглавление.

<span Times New Roman",«serif»">1.Введение

2.Основная часть.

2.1.Тепловые электростанции………………… стр.3

2.2.  Гидравлические электростанции………… стр.6

2.3.  Атомные электростанции……………...…стр.10

3.Заключение………………………………………….стр.15

Введение

Электроэнергия– не только одно из чаще всего обсуждаемыхсегодня понятий; помимо своего основного физического (а в более широком смысле– естественнонаучного) содержания, оно имеетмногочисленные экономические, технические, политические и иные аспекты.

Почему же электрификация так важна дляраз­вития экономики?

Научно-технический прогресс невозможен без развития энергетики,электрификации. Для повы­шения производительности труда первостепенное значениеимеет механизация и автоматизация про­изводственных процессов, заменачеловеческого тру­да (особенно тяжелого или монотонного) машин­ным. Ноподавляющее большинство технических средств механизации и автоматизации(оборудова­ние, приборы, ЭВМ) имеет электрическую основу. Особенно широкоеприменение электрическая энергия получила для привода в действие электри­ческихмоторов. Мощность электрических машин (в зависимости от их назначения)различна: от до­лей ватта (микродвигатели, применяемые во многих отрасляхтехники и в бытовых изделиях) до огром­ных величин, превышающих миллионкиловатт (генераторы электростанций).

Человечествуэлектроэнергия нужна, причем потребности в ней увеличиваются с каждым годом.Вместе с тем запасы тради­ционных природных топлив (нефти, угля, газа и др.)конечны. Конечны также и запасы ядерного топлива- урана и тория, из которого можно получать в реакторах-размножителяхплутоний. Поэтому важно на сегодняшний день найти выгодные  источники электроэнергии, причем выгодные не только с точки зрения  дешевизны топлива, но и с точки зренияпростоты конструкций, эксплуатации, дешевизны материалов, необходимых для постройкистанции, долговечности станций.

Данный реферат являетсякратким обзором состояния современной энергетики. В частности, в работерассмотрены традиционные источники электрической энергии. Цель работы – преждевсего ознакомиться с современным положением дел в этой необычайно широкойпроблематике, проанализировать наиболее выгодные в нынешнее время способыполучения электроэнергии.

                 Тепловые электростанции.

Тепловаяэлектростанция (ТЭС) — электростанция, вырабатываю­щая электрическую энергию врезультате пре­образования тепловой энергии, выделяю­щейся при сжиганииорганического топлива. Первые ТЭС появились в кон. 19 в (в 1882 — в Нью-Йорке,1883 — в Петер­бурге, 1884 — в Берлине) и получили преимущественное распространение.  В середине 70-х гг. 20 в. ТЭС — основной видэлек­трической станций. Доля вырабатываемой ими электроэнергии составляла: вРоссии и США св. 80% (1975), в мире около 76% (1973).

Около 75% всейэлектроэнергии Казахстана производится на тепловых электростанциях.  Большинство городов Казахстана снабжаютсяименно ТЭС. Часто в городах используются ТЭЦ — теплоэлектроцентрали,производящие не только электроэнергию, но и тепло в виде горячей воды. Такаясистема является довольно-таки непрактичной т.к. в отличие от электрокабелянадежность  теплотрасс чрезвычайно низкана больших расстояниях, эффективность централизованного теплоснабжения сильнопри передаче также понижается. Подсчитано, что при протяженности теплотрасс более20 км (типичная ситуация для большинства городов) установка электрическогобойлера в дельно стоящем доме  становится экономически выгодна.

На тепловых электростанцияхпреобразуется химическая энергия топлива сначала в механическую, а затем вэлектрическую.

Топливом для такойэлектростанции могут служить уголь, торф, газ, горючие сланцы, мазут. Тепловыеэлектрические стан­ции подразделяют на конденсационные (КЭС), предназначенныедля выработки только электрической энергии, и теплоэлектро­централи (ТЭЦ),производящие кроме электрической тепловую энергию в виде горячей воды и пара.Крупные КЭС районного значения получили название государственных районныхэлектро­станций (ГРЭС).

<img src="/cache/referats/12083/image002.jpg" v:shapes="_x0000_s1026"> Простейшаяпринципиальная схема КЭС, работающей на угле, представлена на рис. Уголь подаетсяв топливный бункер 1, а из него — в дробильную установку 2, где превраща­ется впыль. Угольная пыль поступает в топку парогенератора (парового котла) 3,имеющего систему трубок, в которых цир­кулирует химически очищенная вода,называемая питательной. В котле вода нагревается, испаряется, а образовавшийсянасы­щенный пар доводится до температуры 400—650°С и под дав­лением 3—24 МПа

поступает по паропроводу в паровую турби­ну 4.Параметры пара зависят от мощности агрегатов. Тепловые конденсацион­ные электростанциииме­ют невысокий кпд (30— 40%), так как большая часть энергии теряется сотходящими   топочными газами иохлаждающей водой конденсатора. Сооружать КЭС выгодно в непосредственнойблизости от мест добычи топлива. При этом потребители    электроэнергии могут находиться на значи­тельномрасстоянии от стан­ции.

Способ преобразования тепловой энергии в механическую в паровой турбине.

<img src="/cache/referats/12083/image004.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1027">Теплоэлектроцентраль отли­чается  от конденсационной станции установленной на ней специальнойтеплофикационной турбиной с отбором пара. На ТЭЦ одна часть пара полностью  используется в турбине для выработкиэлектроэнергии в генераторе 5 и затем поступает в конденсатор 6, а другая,имеющая большую температуру и давление (на рис. штриховая ли­ния), отбираетсяот промежуточной ступени турбины и исполь­зуется для теплоснабжения. Конденсатнасосом 7 через деаэра­тор 8 и далее питательным насосом 9 подается впарогенератор. Количество отбираемого пара зависит от потребности предприя­тийв тепловой энергии.

Коэффициент полезногодействия ТЭЦ достигает 60—70%.

Такие станции строят обычновблизи потребителей — про­мышленных предприятий или жилых массивов. Чаще всегоони работают на привозном топливе.Рассмотренные тепловые электростанции по виду основного теплового агрегата —паровой турбины — относятся к паротур­бинным станциям. Значительно меньшеераспространение полу­чили тепловые станции с газотурбинными (ГТУ), парогазовыми(ПГУ) и дизельными установками.

<span Times New Roman",«serif»; font-weight:normal">Наиболее экономичными яв­ляются крупные тепловые паро­турбинныеэлектростанции (сокра­щенно ТЭС). Большинство ТЭС нашей страны используют в ка­честветоплива угольную пыль. Для выработки 1 кВт-ч электроэнергии затрачиваетсянесколько сот грам­мов угля. В паровом котле свыше 90% выделяемой топливомэнергии передается пару. В турбине кине­тическая энергия струй пара пере­даетсяротору. Вал турбины жестко соединен с валом генератора.  

Энергоблок мощностью           Современныепаровые турбины для ТЭС — весьма

1 млн. 200 тыс. кВт                    совершенные, быстроходные, высокоэкономичные машины

 Костромской ГРЭС.       с большим ресурсом работы. Их мощность водновальном исполнении достигает 1 млн. 200 тыс. кВт, и это не являетсяпределом. Такие машины всегда бывают многоступенчатыми, т. е. имеют обыч­нонесколько десятков дисков с рабочими лопат­ками и такое же количество, передкаждым диском, групп сопел, через которые протекает струя пара. Давление итемпература пара постепенно снижаются.

Из курса физики  из­вестно, что КПД тепловых двига­телейувеличивается с ростом на­чальной температуры рабочего тела. Поэтомупоступающий в турбину пар доводят до высоких параметров: температуру — почти до550 °С и давление — до 25 МПа. Коэффи­циент полезного действия ТЭС дости­гает40%. Большая часть энергии теряется вместе с горячим отрабо­танным паром.

По мнению ученых в основеэнергетики ближайшего будущего по-прежнему останется теплоэнергетика на невозобновляемых ресурсах. Но струк­тура ее изменится. Должно сократиться использованиенефти.  Су­щественно возрастетпроизводство электроэнергии на атомных электростанциях. Начнется использованиепока еще не тронутых гигантских запасов дешевых углей, например, в Кузнецком,Канс­ко-Ачинском, Экибаcтузском бассейнах. Широко будет применяться природныйгаз, запасы которого в стране очень большие. Кстати, сейчас у нас наКарачаганаке строится газотурбинная электростанция мощностью 240МВт (6 блоковпо 40 МВт каждый). Насколько мне известно, сейчас уже работают в полную силудва блока и подают электроэнергию для нашей Западно-Казахстанской области.

Ксожалению, запасы нефти, газа, угля отнюдь не бесконечны. Природе, чтобысоздать эти запасы, потребовались миллионы лет, израсходованы они будут засотни лет. Сегодня в мире стали всерьез задумываться над тем, как не допуститьхищнического разграбления земных богатств. Ведь лишь при этом условии запа­совтоплива может хватить на века. Многие нефте­добывающие страны живут сегодняшнимднем. Они нещадно расходу­ют подаренные им природой нефтяные запасы. Сейчасмногие из этих стран, особенно в районе Персидского залива, буквально купаютсяв золоте, не задумываясь, что через несколько десятков лет эти запасы иссякнут.Что же произойдет тогда –, а это рано или поздно случится, – когда месторождениянефти и газа будут исчерпаны? Происшедшее повышение цен на нефть, необходимуюне только энергетике, но и транспорту, и химии, заставило заду­маться о другихвидах топлива, пригодных для замены нефти и газа. Особенно призадумались тогдате страны, где нет собс­твенных запасов нефти и газа и которым приходится ихпокупать.

Гидравлическаяэлектростанция (ГЭС) — комплекс сооружений и оборудования, посредством которыхэнергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит изпоследовательной цепи гид­ротехнических сооружений, обеспечи­вающих необходимуюконцентрацию по­тока воды и создание напора, и энергетического.оборудования,   преобразующего энергиюдвижущейся под напором воды в механическую энергию вращения  которая, в свою очередь, преобразуется вэлектрическую энергию.

НапорГЭС создается концентрацией падения реки на используемом участкеплотиной(рис1), либо дерива<img src="/cache/referats/12083/image006.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1029">цией, либо плотиной и дери­вациейсовместно (рис. 3). Основное энергетическое оборудование ГЭС размещается вздании ГЭС: в машинном зале электростанции — гидроагрегаты, вспомогательноеоборудование,   устройства  автоматического управления и контроля; вцентральном посту управления — пульт оператора-диспетчера или автооператоргидро­электростанции. Повышающая транс­форматорная подстанция размещается каквнутри здания ГЭС, так и в отдельных зда­ниях или на открытых площадках. Рас­пределительныеустройства зачастую располагаются на открытой площадке. Здание ГЭС может бытьразделено на секции с одним или несколькими агрегатами и вспомогательнымоборудованием, отделённые от смежных частей здания. При здании ГЭС или внутринего создаётся монтаж­ная площадка для сборки и ремонта раз­личного оборудованияи для вспомогательных операций по обслуживанию ГЭС.

<img src="/cache/referats/12083/image008.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1030">По установленной мощности (в.Мвт) различают ГЭС мощные (св. 250), сред­ние (до 25) и малые (до 5). МощностьГЭС зависит от напора На (разности уровней верхнего и нижнего бьефа), расходаводы, используемого в гидротурбинах, и кпд гидроагрегата. По ряду причин(вследствие, например сезонных изменений уровня воды в во­доёмах, непостоянстванагрузки энерго­системы, ремонта гидроагрегатов или гидротехнических сооруженийи т. п.) напор и расход воды непрерывно меняются, а кроме того, меняется расходпри регули­ровании мощности ГЭС. Различают го­дичный, недельный и суточныйциклы режима работы ГЭС.

Помаксимально используемому напо­ру ГЭС делятся на высоконапорные (более 60 м),средненапорные (от 25 до 60 м) и низконапорные (от 3 до 25 м). На равнинныхреках напоры редко пре­вышают 100 м, в горных условиях посредством плотиныможно создавать напоры до 300 м и более, а с помощью дерива­ции — до 1500 м.Классификация по напору приблизительно соответствует ти­пам применяемогоэнергетического оборудова­ния: на высоконапорных ГЭС применяют ковшовые ирадиально-осевые  турби­ны сметаллическими спиральными камера­ми; на средненапорных — поворотнолопастные ирадиально-осевые турбины с железобетонными и металлическими спираль­нымикамерами, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железо­бетонныхспиральных камерах, иногда горизонтальные турбины в капсулах или в открытыхкамерах. Подразделение ГЭС по используемому напору имеет при­близительный,условный характер.

<img src="/cache/referats/12083/image010.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1031">По схеме использования водных ре­сурсови концентрации напоров ГЭС обыч­но подразделяют на русловые, приплотинные,деривационные с напорной и без­напорной деривацией, смешанные, гидроаккумулирующиеи приливные.  В русловых и приплотинныхГЭС напор воды создаётся плотиной, пе­регораживающей реку и поднимающей уровеньводы в верхнем бьефе. При этом неизбежно некоторое затопление долины реки. Вслучае сооружения двух плотин на том же участке реки площадь затопле­нияуменьшается. На равнинных реках наибольшая экономически допустимая площадьзатопления ограничивает высо­ту плотины. Русловые и приплотинныс ГЭС строят ина равнинных многоводных реках и на горных реках, в узких сжатых долинах.

Всостав сооружений русловой ГЭС, кроме плотины, входят здание ГЭС и во­досбросныесооружения (рис. 4). Состав гидротехнических сооружений зависит от вы­сотынапора и установленной мощности. У русловой ГЭС здание с размещенными в нёмгидроагрегатами служит продолже­нием плотины и вместе с ней создаёт напорныйфронт. При этом с одной сто­роны к зданию ГЭС примыкает верхний бьеф, а сдругой — нижний бьеф. Под­водящие спиральные камеры гидротурбин своими входнымисечениями заклады­ваются под уровнем верхнего бьефа, выходные же сеченияотсасывающих труб погружены под уровнем нижнего бьефа.

Всоответствии с назначением гидроузла в его состав могут входить судоходныешлюзы или судоподъёмник, рыбопро­пускные сооружения, водозаборные соо­ружениядля ирригации и водоснабже­ния. В русловых ГЭС иногда единственным сооружением,пропускающим воду, является здание ГЭС. В этих случаях по­лезно используемаявода последовательно проходит входное сечение с мусорозадер-живающимирешётками, спиральную ка-

меру, гидротурбину, отсасывающуютру­бу, а по спец. водоводам между сосед­ними турбинными камерами произво­дитсясброс паводковых расходов реки. Для русловых ГЭС характерны напоры до 30—40м  к простейшим русловым ГЭС относятсятакже ранее строившиеся сель­ские ГЭС небольшой мощности. На круп­ных равнинныхреках основное русло пере­крывается земляной плотиной, к которой примыкаетбетонная водосливная пло­тина и сооружается здание ГЭС. Такая компоновкатипична для многих отечественных ГЭС на больших равнинных реках. Волж­ская ГЭС им.22-го съезда КПСС— наиболее крупная среди станций русло­вого типа.

Приболее высоких напорах оказывает­ся нецелесообразным передавать на зда­ние ГЭСгидростатичное давление воды. В этом случае применяется тип плотиной ГЭС, укоторой напорный фронт на всём протяжении перекрывается плотиной, а здание ГЭСрасполагается за пло­тиной, примыкает к нижнему бьефу (рис. 5). В составгидравлической трассы меж­ду верхним и нижним бьефом ГЭС тако­го типа входятглубинный водоприёмник с мусорозадерживающей решёткой, тур­бинный водовод,спиральная камера, гидротурбина, отсасывающая труба. В качестве дополнит,сооружений в состав узла могут входить судоходные сооруже­ния и рыбоходы, атакже дополнительные водо­сбросы Примером подобного типа станций на многоводнойреке служит Братская ГЭС на реке Ангара.

Кначалу Великой Отечеств, войны 1941—45 в СССР было введено в эксплуатацию 37ГЭС общей мощностью более 1500 Мвт. Во время войны было приостановлено на­чатоестроительство ряда ГЭС общей мощ­ностью около 1000 Мвт (1 млн. квт). В 60-х гг.наметилась тенденция к сни­жению доли ГЭС в общем мировом производствеэлектроэнергии и всё большему использованию ГЭС для покрытия пико­вых нагрузок.К 1970 всеми ГЭС мира производилось около 1000 млрд. квт-ч электроэнергии вгод, причём начиная с 1960 доля ГЭС в мировом производстве сни­жалась в среднемза год примерно на 0,7%. Особенно быстро снижается доля ГЭС в общемпроизводстве электроэнергии в ранее традиционно считавшихся «гидроэнер­гетическими»странах (Швейцария, Ав­стрия, Финляндия, Япония, Канада, от­части Франция), т.к. их экономический гидроэнергетический потенциал практи­чески исчерпан.

Несмотряна снижение доли ГЭС в общей выработке, абсолютные значения производстваэлектроэнергии и мощности ГЭС непрерывно растут вследствие строитель­ства новыхкрупных электростанций. В 1969 в мире насчитывалось свыше 50 дей­ствующих истроящихся ГЭС единичной мощностью 1000 Мвт и выше, причём 16 из них — натерритории бывшего Советского Союза.

Важнейшаяособенность гидроэнергетических ресурсов по сравнению стопливно-энергетическими ресурсами — их непрерывная возобновляемость.Отсутствие потребности в топливе для ГЭС определяет низ­кую себестоимостьвырабатываемой на ГЭС электроэнергии. Поэтому сооруже­нию ГЭС, несмотря назначительные, удельные капиталовложения на 1 квт установлен­ной мощности ипродолжительные сроки строи­тельства, придавалось и придаётся боль­шоезначение, особенно когда это связано с размещением электроёмких производств.

Атомные электростанции.

атомная электростанция (АЭС) -  электростанция, в которой атомная (ядер­ная)энергия преобразуется в элект­рическую. Генератором энергии на АЭС являетсяатомный реактор. Тепло, которое выделя­ется в реакторе в результате цепнойреакции деления ядер некоторых тяжёлых элементов, затем так же, как и на обыч­ныхтепловых электростанциях (ТЭС), преобразуется в электроэнергию, В отли­чие отТЭС, работающих на органическом топливе, АЭС работает на ядерном горю­чем (воснове 233U, 235U, 239Pu) Приделении 1 г изотопов урана или плутония высво­бождается 22 500 квт • ч, чтоэквивалентно энергии, содержащейся в 2800 кг услов­ного топлива. Установлено,что мировые энергетические ресурсы ядерного горючего (уран, плутоний идр.)  существенно превышают энергоресурсыприродных запасов органического, топлива (нефть, уголь, природный газ и др.).Это открывает широкие перспективы для удовлетворе­ния быстро растущихпотребностей в топ­ливе. Кроме того, необходимо учиты­вать всё увеличивающийсяобъём потреб­ления угля и нефти для технологических целей мировой химическойпромышленности, которая становится серьёзным конкурентом тепло­выхэлектростанций. Несмотря на откры­тие новых месторождений органического топ­ливаи совершенствование способов его добычи, в мире наблюдается тенденция котносительному, увеличению его стоимости. Это создаёт наиболее тяжёлые условиядля стран, имеющих ограниченные запасы топлива органического происхождения.Очевидна необходимость быстрейшего развития атомной энергетики, края уже занимаетзаметное место в энергетическом балансе ряда промышленных стран мира.

Перваяв мире АЭС опытно-промышленного на­значения (рис. 1) мощностью 5 Мвт былапущена в СССР 27 июня 1954 г. в г. Обнинске. До этого энергия атомного ядраиспользовалась  в военных це­лях. Пускпервой АЭС ознаменовал от­крытие нового направления в энергети­ке, получившегопризнание на 1-й Международной научно-технической конференции по мирномуиспользованию атомной энер­гии (август 1955, Женева).

<img src="/cache/referats/12083/image012.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1032">В 1958 была введена вэксплуатацию 1-я очередь Сибирской АЭС мощностью 100 Мвт (полная проектнаямощность 600 Мвт). В том же году развернулось строительство Белоярской АЭС, а26 апреля 1964 генератор 1-й очереди (блок мощностью 100 Мвт) выдал ток в Свердловскуюэнергосистему, 2-й блок мощностью 200 Мвт сдан в эксплуата­цию в октябре 1967.Отличительная особенность Белоярской АЭС — перегрев пара (до получения нужныхпараметров) непосредственно в ядерном реакторе, что позволило применить на нейобычные современные турбины почти без всяких переделок.

 Принципиальная схема АЭС с ядерным реактором,имеющим водяное охлаждение, приведена на рис. 2. Тепло, выделяется в активнойзоне реактора, теплоносителем  вбираетсяводой (теплоносителем) 1-г контура, которая прокачивается  через реактор циркуляционным насосом  г Нагретая вода из реактора поступав втеплообменник (парогенератор) 3, где передаёт тепло, полученное в реакторе воде2-го контура. Вода 2-го контура испаряется в парогенераторе, и образуется парпоступает в турбину 4.

Наиболеечасто на АЭС применяют 4 типа реакторов на тепловых нейтронах 1) водо-водяные собычной водой в качестве замедлителя и теплоносителя; 2) графито-водные сводяным теплоносителем и графитовым замедлителем; 3) тяжеловодные с водянымтеплоносителем и тяжёлой водой в качестве замедлителя 4) графито-газовые сгазовым теплоноси­телем и графитовым замедлителем.

Выборпреимущественно применяемого типа реактора определяется главным образом на­копленнымопытом    в             реактороносителе а также наличиемнеобходимого промышленного оборудования, сырьевых запасов и т. л. В Россиистроят главным образом графито-водные и водо-водяные реакторы. На АЭС СШАнаибольшее распространение получили водо-водяные реакторы. Графито-газо­выереакторы применяются в Англии. В атомной энергетике Канады преобла­дают АЭС стяжеловодными реакторами.

<img src="/cache/referats/12083/image014.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1033">В зависимости от вида иагрегатного со­стояния теплоносителя создается тот или иной термодинамическийцикл АЭС. Выбор верх­ней температурной границы термодинамического циклаопределяется максимально допусти­мой темп-рой оболочек тепловыделяющихэлементов (ТВЭЛ), содержащих ядерное го­рючее, допустимой темп-рой собственноядер­ного горючего, а также свойствами теплоноси­теля, принятого для данноготипа реактора. На АЭС. тепловой реактор которой охлаждает­ся водой, обычнопользуются низкотемпера­турными паровыми циклами. Реакторы с газовымтеплоносителем позволяют применять относительно более экономичные циклыводяного пара с повышенными начальными дав­лением и темп-рой. Тепловая схемаАЭС в этих двух случаях выполняется 2-контурной: в 1-м контуре циркулируеттеплоноситель, 2-й контур — пароводяной. При реакторах  с кипящим водяным или высокотемпературнымгазовым теплоносителем возможна одно­контурная тепловая  АЭС. В кипящих реак­торах вода кипит вактивной зоне, полученная пароводяная смесь сепарируется, и насыщенный парнаправляется или непосредственно в турбину, или предварительно возвращается вактивную зону для перегрева.

 (рис. 3). В высокотемпературныхграфито-газовых реакторах возможно применение обычного газотурбинного цикла.Реактор в этом случае выполняет  ролькамеры сго­рания.

Приработе реактора концентрация де­лящихся изотопов в ядерном топливе постепенноуменьшается, и топливо  выгорает. Поэтомусо временем их заме­няют свежими. Ядерное горючее пере­загружают с помощьюмеханизмов и при­способлений с дистанционным управлением. Отработавшее топливопереносят в бас­сейн выдержки, а затем направляют на переработку.

Креактору и обслуживающим его си­стемам относятся: собственно реактор сбиологической защитой, теплообменни­ки, насосы или газодувные установки,осуществляющие циркуляцию теплоноси­теля; трубопроводы и арматура циркуляцииконтура; устройства для перезагруз­ки ядерного горючего; системы спец.вентиляции, аварийного расхолаживания и др.

Взависимости от конструктивного ис­полнения реакторы имеют отличит, осо­бенности:в корпусных реакторах топливо и замедлитель расположены внутри корпу­са,несущего полное давление теплоно­сителя; в канальных реакторах топливо,охлаждаемые теплоносителем, устанавли­ваются в спец. трубах-каналах, пронизы­вающихзамедлитель,  заключённый в тонкостенныйкожух. Такие реакторы применяются в России (Сибирская, Белоярская АЭС и др.),

Дляпредохранения персонала АЭС от радиационного облучения реактор окружаютбиологической защитой, основным материалом для которой служат бетон, вода,серпантиновый песок. Оборудование реакторного контура должно быть полностьюгерме­тичным. Предусматривается система конт­роля мест возможной утечкитеплоноси­теля, принимают меры, чтобы появление не плотностей и разрывовконтура не приводило к радиоактивным выбросам и загрязнению помещений АЭС иокружаю­щей местности. Оборудование реакторно­го контура обычноустанавливают  в герметичных боксах,которые отделены от остальных помещений АЭС биологической защитой и при работереактора не обслу­живаются, Радиоактивный воздух и не­большое количество паровтеплоносителя, обусловленное наличием протечек из контура, удаляют из необслуживаемыхпомещений АЭС спец. системой вентиляции, в которой для исключения возможно­стизагрязнения атмосферы предусмот­рены очистные фильтры и газгольдеры выдержки.За выполнением правил ра­диационной безопасности персоналом АЭС сле­дит службадозиметрического контроля.

Приавариях в системе охлаждения реактора для исключения перегрева и нарушения   герметичности   оболочек ТВЭЛов предусматривают быстрое (втечение несколько секунд) глушение ядер­ной реакции; аварийная система расхо­лаживанияимеет автономные источники питания.

Наличие  биологической защиты, систем спец. вентиляциии аварийного расхо­лаживания и службы дозиметрического контро­ля позволяетполностью обезопасить обслуживающий персонал АЭС от вред­ных воздействийрадиоактивного облу­чения.

Оборудованиемашинного зала АЭС аналогично оборудованию машинного зала ТЭС. Отличит, особенность боль­шинства   АЭС — использование   пара сравнительно низких параметров, на­сыщенногоили слабо перегретого.

При этом для исключенияэрозионного повреждения лопаток последних ступеней турбины частицами влаги,содержащейся в пару, в турбине устанавливают сепари­рующие устройства. Иногданеобходимо применение выносных сепараторов  и промежуточных  перегревателейпара. В связи с тем что теплоноситель и со­держащиеся в нём примеси при прохож­дениичерез активную зону реактора активируются, конструктивное решение оборудованиямашинного зала и системы охлаждения конденсатора турбины од­ноконтурных АЭСдолжно полностью исключать возможность утечки теплоно­сителя. На двухконтурныхАЭС с высо­кими параметрами пара подобные требо­вания к оборудованию машинногозала не предъявляются.

Вчисло специфичных требований к компоновке оборудования  АЭС входят: минимально возможнаяпротяжённость коммуникаций, связанных с радиоак­тивными средами, повышеннаяжёст­кость фундаментов и несущих конст­рукций реактора, надёжная организа­циявентиляции помещений. показан раз­рез главного корпуса Белоярской АЭС сканальным графито-водным реакто­ром. В реакторном зале размещены: реактор сбиологической защитой, запасные ТВЭЛы и аппаратура контроля. АЭС скомпонованапо блочному принципу реактор—турбина. В машинном зале рас­положенытурбогенераторы и обслужи­вающие их системы. Между машинным II реакторнымзалами размещены вспомогательные оборудование и системы управле­ния станцией.

ЭкономичностьАЭС определяется её основным  техническимпоказателями: единичная мощность реактора, энергонапря­жённость активной зоны, глубина вы­горания ядерногогорючего, коэффецента ис­пользования установленной мощности АЭС за год. С ростом мощности АЭС удельныекапиталовложения в псе (стои­мость установленного кет) снижаются более резко,чем это имеет место для ТЭС. В этом главная причина стремле­ния к сооружениюкрупных АЭС с большой единичной мощностью блоков. Для экономики АЭС характерно,что доля топливной составляющей в себестоимости вырабатываемой электроэнергии30 — 40% (на ТЭС 60—70%). Поэтому круп­ные АЭС наиболее распространены в    промышленно развитых    районах с огра­ниченными  запасами   обычного топлива, а АЭС небольшой мощности —в трудно­доступных или отдалённых районах, напр.  АЭС в  пос. Билибино (Якутия)  с электрической  мощностью типового блока 12 Мвт. Часть тепловой мощности реактора этой АЭС (29Мвт) расходуется на теплоснабжение. Наряду с выработ­кой электроэнергии  АЭС используются также для опреснения морскойводы. Так,   Шевченковская АЭС у нас вКазахстане электрической мощностью 150 Мвт рассчи­тана на опреснение (методомдистилля­ции) за сутки до 150 000 т воды из Кас­пийского м.

В большинствепромышленно развитых стран (Россия, США, Англия, Фран­ция, Канада, ФРГ, Япония,ГДР и др.)  мощность действующих истроящихся АЭС к 1980  доведена додесятков ГВт. По данным Международного атомного агентства ООН, опубликован­нымв 1967, установленная мощность всех АЭС в мире к 1980 достигла 300 ГВт.

  На 3-й Международной научно-техническойконференции по мирному использова­нию атомной энергии (1964, Женева) былоотмечено, что широкое освоение ядерной энергии стало ключевой пробле­мой длябольшинства стран. Состояв­шаяся в Москве в августе 1968 7-я Мироваяэнергетическим конференция (МИРЭК-УП) подтвердила актуальность проблем выбо­ранаправления развития ядерной энер­гетики на следующем этапе (условно1980—2000), когда АЭС станет одним из оси. производителей электроэнергии.

За годы, прошедшие современи пуска в эксплуатацию пер­вой АЭС, было создано несколько конструкцийядерных реак­торов, на основе которых началось широкое развитие атомнойэнергетики в нашей стране.

Персонал 9 российских АЭСсоставляет 40.6 тыс. человек или 4% от общего числа населения занятого вэнергетике. 11.8% или 119.6 млрд. КВт.час. всей электроэнергии, произведенной вРоссии выработано на АЭС. Только на АЭС рост производства электроэнергиисохранился: в 2000 году  произве 118% отобъема 1999 года.

АЭС, являющиеся наиболеесовременным видом электростанций имеют ряд существенных преимуществ переддругими видами электростанций: при нормальных условиях функционирования ониобсолютно не загрязняют окружающую среду, не требуют привязки к источнику сырьяи соответственно могут быть размещены практически везде, новые энергоблокиимеют мощность практичеки равную мощности средней ГЭС, однако коэффициэнтиспользования установленной мощности на АЭС (80%) значительно превышает этотпоказатель у ГЭС или ТЭС.  Обэкономичности и эффективности атомных электростанций может говорить тот факт,что  из 1 кг урана можно получить столькоже теплоты, сколь­ко при сжигании примерно 3000 т каменного угля.

  Значительных недостатков АЭС при нормальныхусловиях функционирования практически не имеют. Однако нельзя не заметитьопасность АЭС при возможных форс-мажорных обстоятельствах: землетрясениях,ураганах, и т. п. — здесь старые модели энергоблоков представляют потенциальнуюопасность радиационного заражения территорий из-за неконтролируемого перегревареактора.

Заключение.

Учитывая  результаты существующих прогнозов поистощению к середине – концу следующего столе­тия запасов нефти, природногогаза и других традиционных энергоресурсов, а также сокращение потребления угля(которо­го, по расчетам, должно хватить на300лет) из-за вредных выбро­сов в атмосферу, а также употребления ядерноготоплива, которого при условии интенсивного развития реакторов-раз­множителейхватит не менее чем на1000 лет можносчитать, что на данном этапе развития науки и техники тепловые, атомные игидроэлектрические источники будут еще долгое время преобладать над остальнымиисточниками электроэнергии. Уже началось дорожание  нефти, поэтому тепловые электростанции наэтом топливе будут вытеснены станциями на угле.

Некоторыеученые и экологи в конце 1990-х гг. говорили о скором запрещении государствамиЗападной Европы ато

www.ronl.ru

Доклад - Проблемы современной физики

Реферат

по физике

на тему:

«Проблемы современной физики»

Начнем с проблемы, которая привлекает сейчас наибольшее внимание физиков, над которой, пожалуй, работает наибольшее количество исследователей и исследовательских лабораторий во всем мире, – это проблема атомного ядра и, в частности, как наиболее актуальная и важная ее часть – так называемая проблема урана.

Удалось установить, что атомы тол состоят 113сравнительно тяжелого положительно заряженного ядра, окруженного некоторым числом электронов. Положительный заряд ядра и отрицательные заряды окружающих его электронов компенсируют друг друга. В целом атом кажется нейтральным.

С 1913 почти до 1930 г. физики изучали самым тщательным образом свойства и внешние проявления той атмосферы электронов, которые окружают атомное ядро. Эти исследования привели к единой цельной теории, обнаружившей новые законы движения электронов в атоме, ранее нам неизвестные. Эта теория получила название квантовой, или волновой, теории материи. К ней мы еще вернемся.

Примерно с 1930 г. основное внимание было направлено на атомное ядро. Ядро нас особенно интересует, потому что в нем сосредоточена почти вся масса атома. А масса есть мера того запаса энергии, которой обладает данная система.

Каждый грамм любого вещества заключает в себе точно известную энергию и притом весьма значительную. Так, например, в стакане чаю, который весит примерно 200 г., заключено количество энергии, для получения которой нужно было бы сжечь около миллиона тонн угля.

Эта энергия находится именно в атомном ядре, потому что 0.999 всей энергии, всей массы тела заключает в себе ядра и только меньше 0.001 всей массы может быть отнесено к энергии электронов. Колоссальные запасы энергии, находящиеся в ядрах, несравнимы ни с какойформой энергии, какую мы знали до сих пор.

Естественно, заманчива надежда обладать этой энергией. Но для этого сначала нужно изучить ее, а затем найти пути для ее использования.

Но, кроме того, ядро интересует нас и по другим причинам. Ядро атома целиком определяет всю природу его, определяет его химические свойства и его индивидуальность.

Если железо отличается от меди, от углерода, от свинца, то различие это лежит именно в атомных ядрах, а не в электронах. Электроны у всех тел одни и те же, и любой атом может потерять часть своих электронов вплоть до того, что могут быть сорваны все электроны с атома. Пока цело и неизменно атомное ядро со своим положительным зарядом, оно всегда притянет к себе столько электронов, сколько необходимо для компенсации его заряда. Если в ядре серебра 47 зарядов, то оно всегда присоединит к себе 47 электронов. Поэтому, пока целю ядро, мы имеем дело с тем же самым элементом, с тем же самым веществом. Стоит изменить ядро, как из одного химического элемента получается другой. Только тогда осуществилась бы давняя и давно уже за безнадежностью оставленная мечта алхимии – превращения одних элементов в другие. На современном этапе истории эта мечта осуществилась, не совсем в тех формах и не теми результатами, которые ожидались алхимиками.

Что мы знаем об атомном ядре? Ядро в свою очередь состоит из еще более мелких составных частей. Эти составные части представляют собой простейшие известные нам в природе ядра.

Самое легкое и потому самое простое ядро – это ядро атома водорода. Водород – первый элемент периодической системы с атомным весом около 1. Ядро водорода входит в состав всех других ядер. Но, с другой стороны, легко видеть, что все ядра не могут состоять только из водородных ядер, как давно, уже более 100 лет назад, предполагал Проут.

Ядра атомов обладают определенной массой, которая дается атомным весом, и определенным зарядом. Заряд ядра задает тот номер, который данный элемент занимает в периодической системе Менделеева.

Водород в этой системе – первый элемент: у пего один положительный заряд и один электрон. Второй по порядку элемент имеет ядро с двойным зарядом, третий – с тройным и т.д. вплоть до самого последнего и самого тяжелого из всех элементов – урана, ядро которого имеет 92 положительных заряда.

Менделеев, систематизируя громадный опытный материал в области химии, создал периодическую систему. Он, конечно, не подозревал в то время о существовании ядер, но не думал, что порядок элементов в созданной им системе определяется просто зарядом ядра и ничем больше. Оказывается, что эти две характеристики атомных ядер – атомный вес и заряд – не соответствуют тому, что мы могли бы ожидать, исходя из гипотезы Проута.

Так, второй элемент – гелий имеет атомный вес 4. Если он состоит из 4 ядер водорода, то и заряд его должен был бы быть 4, а между тем заряд его 2, потому что это второй элемент. Таким образом, нужно думать, что в гелии всего 2 ядра водорода. Ядра водорода мы называем протонами. Ноу кроме того, в ядре гелия есть еще 2 единицы массы, которые заряда не имеют. Вторую составную часть ядра приходится считать незаряженным ядром водорода. Приходится различать ядра водорода, обладающие зарядом, или протоны, и ядра, не обладающие совсем электрическим зарядом, нейтральные, их мы называем нейтронами.

Все ядра состоят из протонов и нейтронов. В гелии 2 протона и 2 нейтрона. В азоте 7 протонов и 7 нейтронов. В кислороде 8 протонов и 8 нейтронов, в углероде С протонов и 6 нейтронов.

Но дальше эта простота несколько нарушается, число нейтронов становится все больше и больше но сравнению с числом протонов, и в самом последнем элементе – уране имеется 92 заряда, 92 протона, а атомный вес его 238. Следовательно, к 92 протонам прибавлено еще 146 нейтронов.

Конечно, нельзя думать, что то, что мы знаем в 1940 г., есть уже исчерпывающее отображение реального мира и многообразие заканчивается на этих частицах, которые являются элементарными в буквальном смысле слова. Понятие элементарности означает только определенный этап в нашем проникновении в глубь природы. На данном этапе мы знаем, однако, состав атома лишь вплоть до этих элементов.

Эта простая картина па самом деле была выяснена не так легко. Пришлось преодолеть целый ряд затруднений, целый ряд противоречий, которые и момент своего выявления казались безвыходными, но которые, как всегда в истории науки, оказались только различными сторонами более общей картины, представлявшей собою синтез того, что казалось противоречием, и мы переходили к следующему, более глубокому пониманию проблемы.

Важнейшим из этих затруднений оказалось следующее: в самом начале нашего столетия было уже известно, что из недр радиоактивных атомов (о ядре тогда еще не подозревали) вылетают б-частицы (они оказались ядрами гелия) и в-частицы (электроны). Казалось, то, что вылетает из атома, это и есть то, из чего он состоит. Следовательно, казалось, ядра атомов состоят из ядер гелия и электронов.

Ошибочность первой части этого утверждения ясна: очевидно, что невозможно составить ядро водорода из вчетверо более тяжелых ядер гелия: часть не может быть больше целого.

Оказалась неверной и вторая часть этого утверждения. Электроны действительно вылетают при ядерных процессах, и тем не менее электронов в ядрах нет. Казалось бы, здесь – логическое противоречие. Так ли это?

Мы знаем, что атомы испускают свет, световые кванты (фотоны).

Что же эти фотоны запасены в атоме в виде света и ждут момента для вылета? Очевидно, нет. Мы понимаем испускание света таким образом, что электрические заряды в атоме, переходя из одного состояния в другое, освобождают некоторое количество энергии, которая переходит в форму лучистой энергии, распространяющейся в пространстве.

Аналогичные соображения можно высказать и относительно электрона. Электрон по целому ряду соображений не может находиться в атомном ядре. Но он не может и создаваться в ядре, как фотон, потому что обладает отрицательным электрическим зарядом. Твердо установлено, что электрический заряд так же, как и энергия и материя в целом, остается неизменным; общее количество электричества нигде не создается и нигде не исчезает. Следовательно, если уносится отрицательный заряд, то ядро получает равный ему положительный заряд. Процесс испускания электронов сопровождается изменением заряда ядра. Но ядро состоитиз протопоп и нейтронов, значит, один из незаряженные нейтронов превратился в положительно заряженный протон.

Отдельный отрицательный электрон не может ни возникнуть, ни исчезнуть. Но два противоположных заряда могут при достаточном сближении взаимно скомпенсировать друг друга или даже совсем исчезнуть, выделив свой запас энергии в виде лучистой энергии (фотонов).

Какие же это положительные заряды? Удалось установить, что, кроме отрицательных электронов, в природе наблюдаются и могут быть созданы средствами лабораторий и техники положительные заряды, которые по всем своим свойствам: по массе, по величине заряда вполне соответствуют электронам, но только имеют положительный заряд. Такой заряд мы называем позитроном.

Таким образом, мы различаем электроны (отрицательные) и позитроны (положительные), отличающиеся только противоположным знаком заряда. Вблизи ядер могут происходить как процессы соединения позитронов с электронами, так и расщепления на электрон и позитрон, причем электрон уходит из атома, а позитрон входит в ядро, превращая нейтрон в протон. Одновременно с электроном уходит и незаряженная частица – нейтрино.

Наблюдаются и такие процессы в ядре, при которых электрон передает свой заряд ядру, превращая протон в нейтрон, а позитрон вылетает из атома. Когда из атома вылетает электрон, заряд ядра увеличивается на единицу; когда вылетает позитрон или протон, заряд и номер в периодической системе уменьшается на одну единицу.

Все ядра построены из заряженных протонов и незаряженных нейтронов. Спрашивается, какими силами они сдерживаются в атомном ядре, что их связывает между собой, что определяет построение различных атомных ядер из этих элементов?

Аналогичный вопрос о связи ядра с электронами в атоме получил простой ответ. Положительный заряд ядра притягивает к себе отрицательные электроны по основным законам электричества так же, как Солнце силами тяготения притягивает к себе Землю и другие планеты. Но в атомном ядре ведь одна из составных частей нейтральна. Чем же она связывается с положительно заряженным протоном и другими нейтронами? Опыты показали, что силы, связывающие между собой два нейтрона, примерно такие же по величине, как и силы, связывающие между собой нейтрон с протоном и даже 2 протона между собой. Это не силы тяготения, не электрические или магнитные взаимодействия, а силы особого характера, которые вытекают из квантовой, или волновой, механики.

Один из советских ученых, И.Е. 'Гамм высказал гипотезу, что связь между нейтроном и протоном обеспечивается электрическими зарядами – электронами и позитронами. Испускание и поглощение их действительно должно дать некоторые силы связи между протоном и нейтроном. Но, как показали вычислении, эти силы во много раз слабее, чем те, которые па самом деле существуют в ядре и обеспечивают его прочность.

Тогда японский физик Юкава попробовал поставить задачу таким образом: раз взаимодействие при посредстве электронов и позитронов недостаточно, чтобы объяснить ядерные силы, то каковы же частицы, которые обеспечили бы достаточные силы? И он вычислил, что если бы в ядре встречались отрицательные и положительные частицы с массой в 200 раз большей, чем позитрон р электрон, то эти частицы обеспечили бы правильную ре-личину сил взаимодействия.

Спустя немного времени эти частицы были обнаружены в космических лучах, которые, приходя из мировою пространства, пронизывают атмосферу и наблюдаются и на земной поверхности, и па высотах Эльбруса, и даже под землей на достаточно большой глубине. Оказывается, что космические лучи, входя в атмосферу, создают заряженные отрицательно и положительно частицы, с массой примерно в 200 раз большей, чем масса электрона. Эти частицы в то же время в 10 раз легче, чем протон и нейтрон (которые примерно в 2000 раз тяжелее, чем электрон). Таким образом, это – какие-то частицы «среднего» веса. Они поэтому были названы мезотронами, или, для краткости, мезонами. Их существование в составе космических лучей в земной атмосфере сейчас не вызывает сомнения.

Тот же И.Е. Тамм в последнее время изучал законы движения мезонов. Оказывается, они обладают своеобразными свойствами, во многих отношениях не похожими на свойства электронов и позитронов. На основании теории мезонов он вместе с Л.Д. Ландау создал чрезвычайно интересную теорию образования нейтронов и протонов.

Тамми Ландау представляют себе, что нейтрон есть протон, соединенный с отрицательным мезоном. Положительно заряженный протон с отрицательным электроном образуют атом водорода, хорошо нам известный. Но если вместо отрицательного электрона имеется отрицательный мезон, частица в 200 раз более тяжелая, с особыми свойствами, то такая комбинация занимает гораздо меньше места и по всем своим свойствам близко совпадает с тем, что мы знаем о нейтроне.

Согласно этой гипотезе, считается, что нейтрон – это протон, соединенный с отрицательным мезоном, и, наоборот, протон – это нейтрон, соединенный с положительным мезоном.

Таким образом, «элементарные» частицы – протоны и нейтроны – на наших глазах начинают снова расслаиваться и обнаруживать свою сложную структуру.

Но, пожалуй, еще более интересно, что такая теория вновь возвращает нас к электрической теории материн, нарушенной появлением нейтронов. Теперь снова можно утверждать, что все элементы атома и его ядра, которые нам до сих пор известны, имеют, в сущности, электрическое происхождение.

Однако не надо думать, что в ядре мы имеем дело просто с повторением свойств того же атома.

Переходя от опыта, накопленного в астрономии и механике, к масштабам атома, к 100-миллионным долям сантиметра, мы попадаем в новый мир, где проявляются неизвестные ранее новые физические свойства атомной физики. Эти свойства объясняются квантовой механикой.

Совершенно естественно ожидать, и, по-видимому, опыт уже нам это показывает, что когда мы переходим к следующему этапу, к атомному ядру, а атомное ядро еще в 100 тысяч раз меньше, чем атом, то здесь мы обнаруживаем еще новые, специфические законы ядерных процессов, не проявляющиеся заметным образом ни в атоме, ни в больших телах.

Та квантовая механика, которая прекрасно описывает нам все свойства атомных систем, оказывается недостаточной и должна быть дополнена и исправлена в соответствии с явлениями, которые обнаруживаются в атомном ядре.

Каждый такой количественный этап сопровождается Проявлением качественно новых свойств. Силы, связывающие протон и нейтрон с мезоном, – это не силы электростатического притяжения но законам Кулона, которые связывают ядро водорода с его электроном, это силы более сложного характера, описываемые теорией Тамма.

Так представляется нам сейчас строение атомного ядра. Супруги Пьер и Мария Кюри в 1899 й·. открыли радий и изучили его свойства. Но путь наблюдения, неизбежный па первой стадии, поскольку мы не имели другого, – путь чрезвычайно малоэффективный для развития науки.

Быстрое развитие обеспечивается возможностью активного воздействия на изучаемый объект. Мы стали узнавать атомное ядро тогда, когда мы научились активно егo видоизменять. Это удалое й. примерно 20 лет назад знаменитому английскому физику Резерфорду.

Давно было известно, что при встрече двух атомных ядер можно было ожидать воздействия ядер друг на друга. Но как осуществить такую встречу? Ведь ядра заряжены положительно. При приближении друг к другу они отталкиваются, размеры их настолько малы, что силы отталкивания достигают громадной величины. Нужна атомная энергия, чтобы, преодолев эти силы, заставить одно ядро встретиться с другим. Чтобы накопить такую энергию, нужно было заставить ядра пройти разность потенциалов порядка 1 млн. В. И вот, когда в 1930 г. получили пустотные трубки, в которых удалось создавать разности потенциалов больше 0.5 млн. В, они сейчас же были применены для воздействия на атомные ядра.

Надо сказать, что такие трубки были получены вовсе не физикой атомного ядра, а электротехникой в связи с задачей передачи энергии на большие расстояния.

Давней мечтой электротехники высоких напряжений является переход с переменного тока на постоянный. Для этого нужно уметь превращать высоковольтные переменные токи в постоянные и наоборот.

Вот для этой-то цели, еще и сейчас недостигнутой, и были созданы трубки, в которых ядра водорода проходили свыше 0.5 млн. В и получали большую кинетическую энергию. Это техническое достижение сейчас же было использовано, и в Кембридже была поставлена попытка направить эти быстрые частицы в ядра различных атомов.

Естественно, опасаясь, что взаимное отталкивание не позволит ядрам встретиться, взяли ядра с наименьшим зарядом. Самый малый заряд у протона. Поэтому в пустотной трубке поток ядер водорода пробегал разность потенциалов до 700 тыс. В. В дальнейшем разрешите энергию, которую получает заряд электрона или протона, пройдя 1 В, называть электронвольтом. Протоны, получившие энергию порядка 0.7 млн. эВ, были направлены на препарат, содержащий литий.

Литий занимает третье место в периодической системе. Атомный вес его 7; он имеет 3 протона и 4 нейтрона. Когда еще один протон, попадая в ядро лития, присоединится к нему, мы получим систему из 4 протонов и 4 нейтронов, т.е. четвертый элемент – бериллии с атомным весом 8. Такое ядро бериллия распадается па две половины, каждая ил которых имеет атомный пег 4, а заряд 2, т.е. представляет собою ядро гелия.

Действительно, это и было наблюдено. При бомбардировке лития протонами вылетали ядра гелия; причем можно обнаружить, что одновременно вылетают в противоположные стороны 2 б-частицы с энергией по 8.5 млн. эВ.

Мы можем сделать из этого опыта сразу два вывода. Во-первых, из водорода и лития мы получили гелий. Во-вторых, затратив один протон с энергией в 0.5 млн. эВ (а потом оказалось достаточным и 70 000 эВ), мы получили 2 частицы, каждая из которых имеет по 8.5 млн. эВ, т.е. 17 млн. эВ.

В этом процессе мы осуществили, следовательно, реакцию, сопровождающуюся выделением энергии из атомного ядра. Затратив только 0.5 млн. эВ, мы получили 17 миллионов – в 35 раз больше.

Но откуда берется эта энергия? Конечно, закон сохранения энергии не нарушается. Как всегда, мы имеем дело с превращением одного вида энергии в другой. Опыт показывает, что таинственных, еще неведомых источников искать не приходится.

Мы уже видели, что масса измеряет запас энергии в теле. Если мы выделили энергию в 17 млн. эВ, то нужно ожидать, что уменьшился запас энергии в атомах, а значит, уменьшился их вес (масса).

До столкновения мы имели ядро лития, точный атомный вес которого 7.01819, и водород, атомный вес которого 1.00813; следовательно, до встречи имелась сумма атомных весов 8.02632, а после столкновения вылетело 2 частицы гелия, атомный вес которого 4.00389. Значит, два ядра гелия имеют атомный вес 8.0078. Если сравнить эти числа, то окажется, что вместо суммы атомных весов 8.026 осталось 8.008; масса уменьшилась па 0.018 единицы.

Из этой массы должна получиться энергия в 17.25 млн. эВ, а на самом деле измерено 17.13 млн. Лучшего совпадения мы и ожидать не вправе.

Можно ли сказать, что мы решили задачу алхимии – превращаем один элемент в другой – и задачу получения энергии из внутриатомных запасов?

Это р верно, и неверно. Неверно в практическом смысле слова. Ведь, когда мы говорим о возможности превращать элементы, то мы ожидаем, что получены такие количества вещества, с которыми можно что-то сделать. То же самое относится и к энергии.

Из отдельного ядра мы действительно получили в 35 раз больше энергии, чем затратили. Но можем ли мы сделать это явление основой технического использования внутриядерных запасов энергии?

К сожалению, нет. Из всего потока протоном приблизительно один из миллиона встретится па споем пути с ядром лития; 999 999 же других протопоп в ядро попадает, а энергию свою растратят. Дело в том, что наша «артиллерия стреляет» потоками протонов в ядро атомов без «прицела». Поэтому-то из миллиона попадет в ядро только один; общий баланс получается невыгодным. Для «бомбардировки» ядра применяется громадная машина, потребляющая большое количество электроэнергии, а в результате получается несколько вылетевших атомов, энергией которых нельзя воспользоваться даже для маленькой игрушки.

Так обстояло дело 9 лет назад. Как развивалась дальше ядерная физика? С открытием нейтронов мы получили снаряд, который может достигнуть любого ядра, так как между ними не возникнет сил отталкивания. Благодаря этому сейчас при помощи нейтронов можно осуществлять реакции по всей периодической системе. Нет ни одного элемента, который мы не могли бы превратить в другой. Мы можем, например, ртуть превратить в золото, но в ничтожных количествах. При этом обнаружилось, что различных комбинаций протонов и нейтронов очень много.

Менделеев представлял себе, что различных атомов 92, что каждой клетке соответствует один тип атомов Возьмем 17-ю клетку, занятую хлором; следовательно, хлор –.но элемент, ядро которого имеет 17 зарядов; число же в нем может равняться и 18 и 20; все это будут различно построенные ядра с различными атомными весами, но поскольку заряды их одинаковы, это – ядра одного и того же химического элемента. Мы их называем изотопами хлора. Химически изотопы неразличимы; поэтому Менделеев и по подозревал об их существовании. Число различных ядер поэтому гораздо больше, чем 92. Мы знаем сейчас примерно 350 различных устойчивых ядер, которые размещаются в 92 клетках менделеевской таблицы, и, сверх того, около 250 радиоактивных ядер, которые, распадаясь, испускают лучи – протоны, нейтроны, позитроны, электроны, г-лучи (фотоны) и т.д.

Кроме тех радиоактивных веществ, которые существуют в природе (это самые тяжелые элементы периодической системы), мы получили теперь возможность производить искусственно любые радиоактивные вещества, состоящие как из легких атомов, так и из средних и тяжелых. В частности, мы можем получить радиоактивный натрий– Если съесть поваренную соль, в которую входит радиоактивный натрий, то за перемещением атомов радиоактивного натрия мы можем проследить по всему организму. Радиоактивные атомы имеют отметку они испускают лучи, которые мы можем обнаружить и с их помощью проследить пути данного вещества в любом живом организме.

Точно так же, введя радиоактивные атомы в химические соединения, мы можем проследить всю динамику процесса, кинетику химической реакции. Прежние методы определяли окончательный результат реакции, а сейчас мы можем наблюдать весь ее ход.

Это дает мощное орудие для дальнейших исследований и в области химии, и в области биологии, и в области геологии; в сельском хозяйстве можно будет следить за движением влаги в почве, за движением питательных веществ, за переходом их к корням растений и т.д. Становится доступным то, чего до сих нор мы непосредственно видеть не могли.

Вернемся к вопросу о том, можно ли получать энергию за счет внутриядерных запасов?

Два года назад это казалось задачей безнадежной. Правда, ясно было, что за пределами известного два года назад существовала громадная область неизвестного, но

Конкретных путей использования ядерной энергии мы не видели.

В конце декабря 1938 г. было открыто явление, которое совершенно изменило положение вопроса. Это – явление распада урана.

Распад урана резко отличается от других известных нам раньше процессов радиоактивного распада, при котором из ядра вылетает какая-нибудь частица – протон, позитрон, электрон. Когда нейтрон ударяет в ядро урана, то ядро, можно сказать, разваливается на 2 части. При этом процессе, как оказалось, из ядра вылетает еще несколько нейтронов. А это приводит к следующему выводу.

Представьте себе, что нейтрон влетел в массу урана, встретил какое-нибудь его ядро, расщепил его, выделив громаднейшее количество энергии, примерно до 160 млн. эВ, и, кроме того, еще вылетают 3 нейтрона, которые встретятся с соседними ядрами урана, расщепят их, каждый снова выделит по 160 млн. эВ и снова даст по 3 нейтрона.

Легко представить себе, как этот процесс будет развиваться. Из одного расщепившегося ядра появятся 3 нейтрона. Они вызовут расщепление трех новых, каждый из которых даст еще по 3, появится 9, потом 27, потом 81 и т.д. нейтронов. И через ничтожную долю секунды этот процесс распространится на всю массу ядер урана.

Чтобы сравнить энергию, которая выделяется при процессе развала урана, с теми энергиями, которые мы знаем, позвольте привести такое сопоставление. Каждый атом горючего или взрывчатого вещества выделяет примерно 10 эВ энергии, а здесь одно ядро выделяет 160 млн. эВ. Следовательно, энергии здесь в 16 миллионов раз больше, чем выделяет взрывчатое вещество. Это значит, что произойдет взрыв, сила которого в 16 миллионов раз больше, чем взрыв самого сильного взрывчатого вещества.

Часто, особенно в паше время, как неизбежный результат империалистической стадии развития капитализма, научные достижения используются в войне для истребления людей. Но нам естественно думать об использовании их на благо человека.

Такие концентрированные запасы энергии могут быть использованы как движущая сила для всей нашей техники. Как это сделать – это, конечно, задача еще совершенно неясная. Новые источники энергии не имеют для себя готовой техники. Придется ее вновь создавать. Но прежде всего, нужно научиться добывать энергию. На пути к этому имеются еще непреодоленные трудности.

Уран занимает 92-е место в периодической таблице, имеет 92 заряда, но имеется несколько его изотопов. Один имеет атомный вес 238, другой – 234, третий – 235. Из всех этих различных уранов лавина энергии может развиться лишь в уране 235, но его только 0.7% · Почти 99% составляет уран-238, который обладает свойством по дороге перехватывать нейтроны. Нейтрон, вылетевший из ядра урана-235 раньше, чем дойдет до другого ядра урана-235, будет перехвачен ядром урана-238. Лавина не разрастется. Но от решения такой задачи так легко не отказываются. Один из выходов – изготовить такой уран, который содержал бы почти только уран-235.

До сих пор удается, однако, разделять изотопы только в количествах долей миллиграмма, а для того чтобы осуществить лавину, нужно иметь несколько тонн урана-235. От долей миллиграмма до нескольких тонн – путь настолько далекий, что он выглядит как фантастика, а не реальная задача. Но если мы сейчас и не знаем дешевых и массовых средств разделения изотопов, то это не значит, что все пути к этому закрыты. Поэтому методами разделения изотопов сейчас усердно занимаются и советские и иностранные ученые.

Но возможен и другой способ смешения урана с веществом, мало поглощающим, но сильно рассеивающим и замедляющим нейтроны. Дело в том, что медленные нейтроны, расщепляя уран-235, не задерживаются ураном-238. Положение в данный момент таково, что простой подход не приводит к цели, но есть еще разные возможности, очень сложные, трудные, но не безнадежные. Если бы один из этих путей привел к цели, то, надо полагать, он произвел бы революцию во всей технике, которая по своему значению превысила бы появление паровой машины и электричества.

Нет оснований поэтому считать, что задача решена, что нам остается только научиться пользоваться энергией и всю старую технику можно выбросить в сорную корзину. Ничего подобного. Во-первых, мы еще не умеем извлекать энергию из урана, а, во-вторых, если бы р могли извлечь, то использование ее потребует немало времени и труда. Поскольку эти колоссальные запасы энергии в ядрах имеются, можно думать, что найдутся раньше или позже пути для их использования.

На пути к изучению проблемы урана у пас в Союзе было сделано чрезвычайно интересное исследование. Это – работа двух молодых советских ученых – комсомольца Флерова и молодого советского физика Петржака. Изучая явление расщепления урана, они заметили, что уран распадается сам по себе без всякого внешнего воздействия. Па 10 миллионов альфа-лучей, которые испускает уран, только 6 соответствуют осколкам от его распада. Заметить эти 0 частиц среди 10 миллионов других можно было только при большой наблюдательности и необычайном экспериментальном искусстве.

Два молодых физика создали аппаратуру, которая в 40 раз чувствительней, чем все до сих пор известные, и в то же время настолько точна, что они могли уверенно приписать этим 6 точкам из 10 миллионов реальное значение. Затем последовательно и систематически они проверили свои выводыи твердо установили повое явление самопроизвольный распад урана.

Эта работа замечательна не только по своим результатам, по р но настойчивости, но тонкости эксперимента, но изобретательности авторов. Если принять во внимание, что одному из них 27 лет, а другому 32, то от них можно многого ожидать. Эта работа представлена па соискание премии имени Сталина.

Явление, открытое Флеровым и Петржаком, показывает, что 92-й элемент неустойчив. Правда, для того чтобы разрушилась половина всех наличных ядер урана, потребуется 1010 лет. Но становится понятным, почему периодическая система на этом элементе заканчивается.

Более тяжелые элементы будут еще более неустойчивы. Они быстрее разрушаются и поэтому не дожили до нас. Что это так, опять-таки было подтверждено прямым опытом. Мы можем изготовить93-й и 94-й элементы, но они живут очень недолго, менее 1000 лет.*

Поэтому, как видите, данная работа имеет принципиальное значение. Не только обнаружен новый факт, но р выяснена одна из загадок периодической системы.

Изучение атомного ядра открыло перспективы использования внутриатомных запасов, но пока что не дало технике ничего реального. Так кажется. Но на самом деле вся та энергия, которой мы пользуемся в технике, все это – ядерная энергия. В самом деле, откуда у нас энергия угля, нефти, откуда гидростанции берут свою энергию?

Вы хорошо знаете, что энергия солнечных лучей, поглощенная зелеными листьями растений, запасена в виде угля, солнечные лучи, испаряя воду, подымают ее и изливают в виде дождей на высотах, в виде горных рек доставляют энергию гидростанциям.

Вce виды энергии, которыми мы пользуемся, получены от Солнца. Солнце излучает огромное количество энергии не только в сторону Земли, но по всем направлениям, а у нас есть основания думать, что Солнце существует сотни миллиардов лет. Если подсчитать, сколько за это время излучено энергии, то возникает вопрос – откуда же эта энергия, где ее источник?

Все, что удавалось придумать раньше, оказывалось недостаточным, и только теперь мы как будто бы получаем правильный ответ. Источником энергии не только Солнца, но и других звезд (наше Солнце ничем от других звезд в этом отношении не отличается) являются ядерные реакции. В центре звезды, благодаря силам тяготения, царит колоссальное давление и очень высокая температура – 20 млн. град. В таких условиях ядра атомов часто встречаются друг с другом, и при этих столкновениях происходят то ядерные реакции, одним из примеров которых является бомбардировка лития протонами.

Ядро водорода сталкивается с ядром углерода с атомным весом 12, образуется азот 13, который превращается в углерод 13, испуская положительный позитрон. Потом новый углерод 13 сталкивается с другим ядром водорода и т.д. В конце концов получается снова тот же самый углерод 12, с которого дело началось. Углерод здесь прошел только через разные стадии и участвовал лишь как катализатор. Но зато вместо 4 ядер водорода в конце реакции появилось новое ядро гелия и два лишних положительных заряда.

Внутри всех звезд имеющиеся запасы водорода путем таких реакций превращаются в гелий, здесь происходит усложнение ядер. Из самых простых ядер водорода образуется следующий элемент – гелий. Количество энергии, которое при этом выделяется, как показывает расчет, как раз соответствует той энергии, которая излучается звездой. Поэтому звезды не охлаждаются. Они все время пополняют запас энергии, конечно, до тех нор, пока имеется запас водорода.

В распаде урана мы имеем дело с развалом тяжелых ядер и превращением их в гораздо более легкие.

В круговороте явлений природы мы видим, таким образом, два крайних звена – самые тяжелые разваливаются, самые легкие соединяются, конечно, в совсем разных условиях.

Здесь мы сделали первый шаг по направлению к про блеме эволюции элементов.

Вы видите, что вместо тепловой смерти, которую предсказывала физика прошлого столетия, предсказывала, как указывал Энгельс, без достаточных оснований, на основе законов одних тепловых явлений, через 80 лет выявились гораздо более мощные процессы, которые указывают нам на какой-то круговорот энергии в природе, на то, что в одних местах идет усложнение, а в других местах распад вещества.

Позвольте теперь от атомного ядра перейти к его оболочке, а затем и к крупным телам, состоящим из громадного числа атомов.

Когда впервые узнали, что атом состоит из ядра р электронов, то электроны представлялись самыми элементарными, самыми простыми из всех' образований. Это были отрицательные электрические заряды, масса и заряд которых были известны. Отметим, что масса означает не количество вещества, а количество энергии, которой вещество обладает.

Так вот, мы знали заряд электрона, знали его массу, и, поскольку больше ничего о нем не знали, казалось, больше нечего и знать. Чтобы приписать ему распределенную форму, кубическую, вытянутую или плоскую, нужно было иметь какие-то основания, но оснований никаких не было. Поэтому (его считали шариком размером в 2 · 10» '2 см. Неясно было только, как этот заряд расположен: на поверхности шарика или заполняет его объем?

Когда на самом деле в атоме вплотную встретились с электронами и стали изучать их свойства, эта видимая простота начала исчезать.

Все мы читали замечательную книгу Ленина «Материализм и эмпириокритицизм», написанную в 1908 г., т.е. в тот период, когда электроны казались самыми простыми и далее неделимыми элементарными зарядами. Тогда еще Ленин указывал, что электрон не может быть последним этаном в нашем познании природы, что и в электроне со временем откроется новое многообразие, нам еще тогда неизвестное. Это предсказание, как и все другие предсказания, сделанные В.И. Лениным в этой замечательной книге, уже оправдалось. У электрона был обнаружен магнитный момент. Оказалось, что электрон не только заряд, но и магнит. У него был обнаружен и вращательный момент, так называемый спин. Далее, оказалось, что хотя электрон и движется вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца, но в отличие от планет может двигаться только по вполне определенным квантовым орбитам, может обладать вполне определенными энергиями и никакими промежуточными.

Это оказалось результатом того, что само движение электронов в атоме очень отдаленно напоминает движение шарика по орбите. Законы движения электронов ближе подходят к законам распространения волн, например световых волн.

Движение электронов, оказывается, подчиняется законам волнового движения, составляющим содержание волновой механики. Она охватывает не только движение электронов, по и всяких достаточно малых частиц.

Мы уже видели, что электрон с маленькой массой мажет превращаться в мезон с массой, в 200 раз большей, и, наоборот, мезон распадается и появляется электрон с массой, в 200 раз меньшей. Вы видите, что простота электрона исчезла.

Если электрон может находиться в двух состояниях: с малой и с большой энергией, значит, это не такое уж простое тело. Следовательно, простота электрона в 1908 г. была простотой кажущейся, отражавшей неполноту наших знаний. Это интересно, как один из примеров блестящего предвидения правильной научной философии, высказанного таким замечательным мастером, владевшим диалектическим методом, как Ленин.

Но имеют ли законы движения электронов в атоме размером в 100-миллионную долю сантиметра практическое значение?

На это отвечает созданная за последние годы электронная оптика. Так как движение электроном происходит по законам распространения световых волн, то потоки электронов должны распространяться примерно так же, как лучи света. И действительно, такие свойства в электропе были обнаружены.

На этом пути за последние годы удалось решить очень важную практическую задачу – создать электронный микроскоп. Оптический микроскоп дал человеку громадной важности результат. Достаточно напомнить, что все учение о микробах и о болезнях, ими вызываемых, все методы их лечения построены на тех фактах, которые удается наблюдать в микроскопе. За последние годы появился ряд оснований думать, что микробами не ограничивается органический мир, что имеются какие-то живые образования, размеры которых гораздо меньше, чем микробы. И вот тут-то мы и натолкнулись, казалось бы, па непреодолимое препятствие.

Микроскоп пользуется световыми волнами. При помощи же световых волн, какой бы системой линз мы не пользовались, нельзя изучать объекты, во много раз меньшие световой волны.

Длина волны света – величина очень небольшая, измеряемая десятыми долями микрона. Микрон – это тысячная доля миллиметра. Значит, величины в 0.0002 – 0.0003 мм в хороший микроскоп можно видеть, но еще более мелкие уже видеть нельзя. Микроскоп здесь бесполезен и но только потому, что мы не умеем изготовлять хороших микроскопов, а потому, что такова природа света.

Какой лее тут выход? Нужен свет с меньшей длиной волны. Чем меньше длина волны, тем более мелкие предметы мы можем рассматривать. Целый ряд оснований заставлял думать, что существуют мелкие организмы, недоступные микроскопу и тем не менее имеющие большое значение в растительном и животном мире, вызывающие ряд болезней. Это так называемые вирусы, фильтрующиеся и нефильтрующиеся. Световыми волнами их но удавалось обнаружить.

Потоки электронов напоминают собой световые волны. Их точно так же можно концентрировать, как световые лучи, и создавать полное подобие оптики. Ее называют электронной оптикой. В частности, можно осуществить и электронный микроскоп, т.е. такой же прибор, который будет создавать при помощи электронов сильно увеличенное изображение мелких предметов. Роль стекол будут выполнять электрические и магнитные ноля, которые действуют на движение электронов, как линза на световые лучи. Но длина электронных волн в 100 раз меньше, чем световых, и, следовательно, с помощью электронного микроскопа можно видеть тела, в 100 раз меньшие, не в 10-тысячную долю миллиметра, а в миллионную долю миллиметра, а миллионная доля миллиметра – это уже размер больших молекул.

Второе отличие состоит в том, что свет мы видим глазом, а электрон видеть нельзя. Но это не такой большой дефект. Если электроны мы не видим, то места, на которые они попадают, можно видеть хорошо. Они вызывают свечение экрана или почернение фотографической пластинки, и мы можем изучать фотографию предмета. Электронный микроскоп был построен, и мы получили микроскоп с увеличением уже не в 2000–3000, а в 150–200 тысяч раз, отмечающий предметы в 100 раз меньше тех, которые доступны оптическому микроскопу. Вирусы из гипотезы сразу превратились в факт. Можно изучать их поведение. Можно видеть даже очертание сложных молекул. Таким образом, мы получили новое мощное орудие исследования природы.

Известно, как громадна была роль микроскопа в биологии, в химии, в медицине. Появление нового орудия, возможно, вызовет еще более значительный шаг вперед и откроет перед нами новые, неведомые ранее области. Что будет открыто в этом мире миллионных долей миллиметра, предсказать трудно, но можно думать, что это – новый этап естествознания, электротехники и многих других областей знания.

Как видите, от вопросов волновой теории материи с ее странными, непривычными положениями мы быстро перешли к реальным и практически важным результатам.

Электронная оптика используется не только для создания микроскопа нового типа. Значение ее растет чрезвычайно быстро. Однако я ограничусь только рассмотрением примера ее применения.

Так как я говорю о наиболее современных проблемах физики, я не буду излагать теорию атома, которая была завершена в 1930 г.: это, скорее, проблема вчерашнего дня.

Нас интересует сейчас, как атомы соединяются, образуя физические тела, которые можно взвесить на весах, можно ощутить их теплоту, размеры или твердость и с которыми мы имеем дело в жизни, в технике рт.д.

Каким же образом свойства атомов проявляются в твердых телах? Прежде всего, оказывается, что квантовые законы, которые были обнаружены в отдельных атомах, сохраняют полную свою применимость и к целым телам. Как в отдельных атомах, так и в целом теле электроны занимают только вполне определенные положения, обладают только некоторыми, вполне определенными энергиями.

Электрон в атоме может находиться только в определенном состоянии движения, и, более того, в каждом таком состоянии может быть только один электрон. Не может быть в атоме двух электронов, которые находятся в одинаковых состояниях. Это тоже одно из основных положений теории атома.

Так вот, когда атомы соединяются в громадных количествах, образуя твердое тело – кристалл, то и в таких больших телах не может быть двух электронов, которые занимали бы одно и то же состояние.

Если число состояний, доступных электронам, как раз равно числу электронов, тогда каждое состояние занято одним электроном и свободных состояний не остается. В таком теле электроны оказываются связанными. Для того чтобы они начали двигаться в определенную сторону, создавая поток электричества, или электрический ток, чтобы, другими словами, тело проводило электрический ток, необходимо, чтобы электроны изменили свое состояние. Раньше они двигались вправо, а теперь должны двигаться, например, влево; под действием электрических сил должна возрасти энергия. Следовательно, состояние движения электрона должно измениться, а для этою нужно перейти в друюе состояние, отличное от прежнего, но это невозможно, так как все состояния уже заняты. Такие тела никаких электрических свойств не проявляют. Это – изоляторы, в которых не может быть тока несмотря на то, что имеется колоссальное количество электронов.

Возьмите другой случай. Число свободных мест гораздо больше, чем число электронов, там находящихся. Тогда электроны свободны. Электроны в таком теле, хотя их и не больше, чем в изоляторе, могут менять свои состояния, свободно двигаться вправо или влево, увеличивать или уменьшать свою энергию и т.д. Такие тела – металлы.

Таким образом, мы получаем очень простое определение того, какие тела проводят электрический ток, какие являются изоляторами. Это различие охватывает все физические и физико-химические свойства твердого тела.

В металле энергия свободных электронов преобладает над тепловой энергией его атомов. Электроны стремятся перейти в состояние с наименьшей возможной энергией. Этим и определяются все свойства металла.

Образование химических соединений, например водяного пара из водорода и кислорода, происходит в строго определенных соотношениях, определяемых валентностью, – один атом кислорода соединяется с двумя атомами водорода, две валентности атома кислорода насыщаются двумя валентностями двух атомов водорода.

Но в металле дело обстоит по-другому. Сплавы двух металлов образуют соединения не тогда, когда количества их находятся в отношении их валентностей, а тогда, например, когда отношение числа электронов в данном металле к числу атомов в этом металле равно 21:13. Ничего похожего на валентность в этих соединениях нет; соединения образуются тогда, когда электроны получают наименьшую энергию, так что химические соединения в металлах в гораздо большей степени определяются состоянием электронов, чем силами валентности атомов. Совершенно так же состояние электронов определяет все упругие свойства, прочность и оптику металла.

Кроме двух крайних случаев: металлов, все электроны которых свободны, и изоляторов, в которых все состояния заполнены электронами и никаких изменений в их распределении не наблюдается, существует еще громадное многообразие тел, которые не так хорошо проводят электрический ток, как металл, но и не вполне его не проводят. Это – полупроводники.

Полупроводники – весьма обширная и разнообразная область веществ. Вся неорганическая часть окружающей нас природы, все минералы, все это – полупроводники.

Как же случилось, что вся эта громадная область знания до сих пор никем не изучалась? Всего 10 лет, как стали заниматься полупроводниками. Почему? Потому, главным образом, что они не имели применения в технике. Но примерно 10 лет назад впервые в электротехнику вошли полупроводники, и с тех пор они с необычайной быстротой начали применяться в самых разнообразных отраслях электротехники.

Понимание полупроводников целиком строится на той самой квантовой теории, которая оказалась столь плодотворной при изучении отдельного атома.

Позвольте остановить ваше внимание на одной интересной стороне этих материалов. Раньше твердое тело представлялось в таком виде. Атомы соединяются в одну систему, соединяются не как попало, а каждый атом с соседним атомом сочетается в таких положениях, на таких расстояниях, при которых их энергия стала бы наименьшей.

Если это верно для одного атома, то это верно для всех остальных. Поэтому все тело в целом многократно повторяет одни и те же расположения атомов на строго определенном расстоянии друг от друга, так что получается решетка из правильно расположенных атомов. Получается кристалл, обладающий вполне определенными гранями, определенными углами между гранями. Это – проявление внутреннего порядка в расположении отдельных атомов.

Однако эта картина является только приближенной. В действительности тепловое движение и реальные условия роста кристалла приводят к тому, что отдельные атомы срываются со своих мест на другие места, часть атомов выходит наружу и удаляется в окружающую среду. Это – отдельные нарушения в отдельных местах, но они приводят к важным результатам.

Оказывается, достаточно увеличить количество кислорода, заключающегося в закиси меди, или уменьшить количество меди на 1%, чтобы электропроводность увеличилась в миллион раз и резко изменились бы все остальные свойства. Таким образом, небольшие изменения в строении вещества влекут за собою громадные изменения в их свойствах.

Естественно, изучив это явление, можно воспользоваться им, чтобы сознательно изменять полупроводники в желательную для нас сторону, изменять их электропроводность, тепловые, магнитные и другие свойства так, как нужно для решения данной задачи.

На базе квантовой теории и изучения как нашего лабораторного, так и производственного опыта заводов мы пытаемся решать технические задачи, связанные с полупроводниками.

В технике полупроводники получили первое применение в выпрямителях переменного тока. Если медную пластинку окислить при высокой температуре, создав на ней закись меди, то такая пластинка обладает очень интересными свойствами. При прохождении тока в одном направлении сопротивление ее невелико, получается значительный ток. При прохождении же тока в обратном направлении она создает громадное сопротивление, и ток в обратном направлении оказывается ничтожно мал.

Это свойство было использовано американским инженером Грондалем для того, чтобы «выпрямить» переменный ток. Переменный ток 100 раз в секунду меняет свое направление; если поставить на пути тока такую пластинку, то заметный ток проходит только в одном направлении. Это мы и называем выпрямлением тока.

В Германии для этой цели стали применять железные пластинки, покрытые селеном. Результаты, полученные в Америке и Германии, были воспроизведены у нас; была разработана технология заводского изготовления всех выпрямителей, которыми пользуется американская и германская промышленность. Но, конечно, основная задача заключалась не в этом. Нужно было, использовав наши знания полупроводников, попробовать создавать лучшие выпрямители.

Это нам до некоторой степени удалось. Б.В. Курчатов и Ю.А. Дунаев сумели создать новый выпрямитель, который идет значительно дальше, чем то, что известно в заграничной технике. Выпрямитель из закиси меди, представляющий собой пластинку шириной примерно 80 мм и длиной 200 мм, выпрямляет токи порядка 10–15 А.

Медь – дорогой и дефицитный материал, а между тем для выпрямителей нужны многие и многие тонны меди.

Выпрямитель Курчатова – небольшая алюминиевая чашечка, в которую насыпается полграмма сернистой меди и которая закрывается металлической пробкой со слюдяной изоляцией. Вот и все. Такой выпрямитель не надо греть в печах, и он выпрямляет токи порядка 60 А. Легкость, удобство и дешевизна дают ему преимущество перед типами, существующими за границей.

В 1932 г. Ланге в Германии заметил, что та же самая закись меди обладает свойством создавать при освещении электрический ток. Это твердый фотоэлемент. Он в отличие от других создает ток без всяких батарей. Таким образом, мы получаем электрическую энергию за счет световой – светоэлектрическую машину, но количество получаемой электроэнергии очень мало. В этих фотоэлементах только 0.01–0.02% световой энергии превращается в энергию электрического тока, но все-таки Ланге построил маленький моторчик, который вертится, если ею выставить на солнце.

Спустя несколько лет в Германии был получен селеновый фотоэлемент, который дает примерно в 3–4 раза больше тока, чем медно-закисный, и коэффициент полезного действия которого достигает 0.1%.

Мы попытались построить еще более совершенный фотоэлемент, который и удалось осуществить Б.Т. Коломийцу и Ю.П. Маслаковцу. Их фотоэлемент дает ток в 60 раз больше, чем медно-закисный, и в 15–20 раз больше, чем селеновый. Он интересен еще в том отношении, что дает ток от невидимых инфракрасных лучей. Чувствительность его настолько велика, что его оказалось удобным применить для звукового кино вместо тех видов фотоэлементов, которые применялись до сих пор.

В существующих фотоэлементах имеется батарея, которая создает ток и без освещения; это вызывает в громкоговорителе частое потрескивание и шумы, портящие качество звука. Наш же фотоэлемент никакой батареи не требует, электродвижущую силу создает освещение; если нет света, то и току неоткуда взяться. Поэтому звукоустановки, работающие на этих фотоэлементах, дают чистый звук. Установка удобна и в других отношениях. Так как нет батареи, то не надо подводить провода, отпадает ряд дополнительных устройств, фотокаскад усиления и т.д.

По-видимому, для кино эти фотоэлементы представляют некоторые преимущества. Примерно год, как такая установка работает в показательном театре в Ленинградском Доме кино, а сейчас, вслед за этим, главные кинотеатры на Невском проспекте – «Титан», «Октябрь», «Аврора» переходят на эти фотоэлементы.

Позвольте к этим двум примерам присоединить третий, еще совсем не законченный, – это использование полупроводников для термоэлементов.

Термоэлементами мы пользуемся давно. Их изготовляют из металлов для измерения температуры и лучистой энергии светящихся или нагретых тел; но обыкновенно токи от этих термоэлементов чрезвычайно слабы, их измеряют гальванометрами. Полупроводники дают гораздо большую ЭДС, чем обычные металлы, и поэтому представляют для термоэлементов особые преимущества, далеко еще неиспользованные.

Мы сейчас пытаемся применять изучаемые нами полупроводники для термоэлементов и достигли некоторых успехов. Если нагреть одну сторону изготовленной нами небольшой пластинки на 300–400°, то она дает ток порядка 50 А и напряжение около 0,1 В.

Давно известно, что от термоэлементов можно получать и большие токи, но по сравнению с тем, что удалось достигнуть в этом направлении за границей, в Германии например, наши полупроводники дают значительно больше.

Этими тремя примерами не ограничивается техническое значение полупроводников. Полупроводники представляют собой основные материалы, на которых строится автоматика, сигнализация, телеуправление и т.д. Вместе с ростом автоматики растут и разнообразные применения полупроводников. Однако и из этих трех примеров, мне кажется, можно видеть, что развитие теории оказывается чрезвычайно благоприятным для практики.

Но и теория получила такое значительное развитие только потому, что мы ее развивали на почве решения практических задач, шагая в ногу с заводами. Громадный масштаб технического производства, неотложные нужды, которые выдвигает производство, чрезвычайно стимулируют теоретическую работу, заставляя во что бы то ни стало выходить из затруднений и решать задачи, которые без этого, вероятно, были бы оставлены.

Если перед нами нет технической задачи, мы, изучая заинтересовавшее нас физическое явление, пытаемся в нем разобраться, проверяя свои представления лабораторными опытами; при этом иногда удается найти правильные решения и убедиться в том, что они верны. Тогда мы печатаем научную работу, считая свою задачу законченной. Если? ке теория не оправдывается или обнаруживаются новые явления, в нее не укладывающиеся, мы пытаемся развить и видоизменить теорию. Не всегда удается охватить всю совокупность опытного материала. Тогда мы считаем работу неудавшейся и не публикуем свои исследования. Часто, однако, в этих непонятых нами явлениях и лежит то новое, что не укладывается в теорию, что требует отказа от нее и замены совершенно иным подходом к вопросу и иной теории.

Массовое производство не терпит недочетов. Ошибка сейчас же скажется на появлении капризов в производстве. Пока какая-нибудь сторона дела не понята, технический продукт никуда не годится, его нельзя выпускать. Мы во что бы то ни стало должны узнать все, охватить и те процессы, которые не нашли еще объяснения в физической теории. Мы не можем остановиться, пока не найдем объяснения, а тогда перед нами законченная, гораздо более глубокая теория.

Для сочетания теории и практики, для расцвета науки нигде нет таких благоприятных условий, как в первой стране социализма.

www.ronl.ru

Современная физика и восточный мистицизм

2

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………… 3

Современная физика…………………………………………………………… 4

Восточный мистицизм…………………………………………………………. 6

Взаимосвязь современной физики и восточного мистицизма………………..7

Вывод…………………………………………………………………………......11

Список используемой литературы……………………………………………...12

Один из основателей квантовой физики, Вернер Гейзенберг писал. что должно быть истинно то универсальное утверждение, согласно которому, за все время размышлений человека о мире, события, имевшие наиболее глубоко идущие последствия, часто происходили в моменты взаимодействия двух различных систем мышления. Последние могли принадлежать к совершенно различным эпохам, религиозным и культурным традициям и областям знания; поэтому, если они действительно взаимодействовали, то есть имели столько общего, что стало возможным их подлинное взаимодействие, от этого можно было ожидать новых и интересных событий.

В современной науке явственно обозначилась тенденция, которая проявляется в интересе физиков, занимающихся проблемами элементарных частиц и космологией, к традициям древних восточных культур, к традициям восточного миропредставления. Многие ученые, внесшие большой вклад в науку, такие как Н. Бор, В. Гейзенберг, Д. Бом, Ф. Капра, пишут работы, посвященные поиску параллелей между концепциями восточных философов и результатами последних исследований на переднем крае науки. Возникает ощущение, что интерес физиков к восточной философии не только не является данью моде, но вполне закономерен и в целом соответствует глобальным тенденциям развития науки. Назревает кардинальная смена картины мира, которая выведет науку на новые, неведомые до сегодняшнего дня высоты.

Современная физика

Современная физика оказала влияние почти на все стороны общественной жизни. Она является основой для всех естественных наук, а союз естественных и технических наук коренным образом изменил условия нашей жизни на Земле, что привело как к положительным, так и к отрицательным последствиям. Сегодня вряд ли можно найти отрасль промышленности, не использующей достижений атомной физики, и нет нужды говорить об огромном влиянии последней на политику. При этом влияние современной физики сказывается' не только в области производства. Оно затрагивает также всю культуру в целом и образ мышления, в частности, и выражается в пересмотре наших взглядов на Вселенную и нашего отношения к ней. Изучение мира атома и субатомного мира в двадцатом веке неожиданно ограничило область приложения идей классической механики и обусловило необходимость коренного пересмотра многих наших основных понятий. Понятие материи в субатомной физике, например, абсолютно не похоже на традиционные представления о материальной субстанции в классической физике. То же можно сказать о понятиях пространства, времени, причины и следствия. Как бы то ни было, эти понятия лежат в основе нашего мировоззрения, и в случае их радикального пересмотра начинает изменяться вся наша картина мира.

Ряд авторов, говоря о кризисе современной физики, считают, что этот кризис неизбежно должен закончиться концептуальной революцией, когда радикально изменится парадигма в физике, и эта наука приобретет буквально новое измерение. Наука из одномерной станет двумерной в результате того, что накопленный на настоящий момент гигантский массив знаний неизбежно рано или поздно претерпит качественную перестройку в своей структуре. Новый концептуальный подход позволит совершенно по новому взглянуть на обилие научной информации. Например, А. Чечельницкий в своей статье формулирует достаточно конкретное и смелое предсказание. Он пишет: «На наш взгляд, имеются весьма серьезные основания считать, что переживаемый ныне современной наукой о Космосе период экстенсивного собирательства, накопления и классификации фактов в исторически обозримом интервале времени подойдет к очередному естественному пределу, когда грандиозный массив накопленной информации достигнет критической массы и созидательный взрыв новых идей породит новое, более совершенное знание, способное более адекватно осмыслить невообразимое обилие новой информации, научит точнее и полнее понимать природу окружающего физического мира и далекого Космоса.»

Дж. Клир утверждает, что главное в развитии науки во второй половине нашего века - переход от одномерной науки(начало XVII - середина XX вв.. Характерные черты: объединение теорий, индуктивные рассуждения, особое внимание к эксперименту, которое привело к возникновению базирующихся на эксперименте дисциплин и специальностей в науке), в основном опирающейся на экспериментирование, к науке двумерной( развивается примерно с середины XX в.. Характерные черты: возникновение науки о системах, занимающейся свойствами отношений, а не экспериментальными свойствами исследуемых систем, и ее интеграция с основанными на эксперименте традиционными научными дисциплинами), в которую наука о системах, базирующаяся прежде всего на отношениях, постепенно входит в качестве второго измерения. Важность этой совершенно новой парадигмы науки, двумерность науки еще не вполне осознана, но ее последствия для будущего представляются чрезвычайно глубокими.

Восточный мистицизм

Гуревич пишет, что мистика - не только свод наивных иллюзий, слепых верований, затемняющих свет разумности, но также древняя и глубокая духовная традиция. Мистика - сложная духовная традиция, в которой соединены разные, порою противоречивые тенденции. Она обладает солидным прогностическим потенциалом, мировоззренческой уплотненностью. Мистическое сознание с помощью интуиции пытается уловить изначальное единство всех вещей. Оно исходит из предпосылки, что путем напряженного "богообщения" можно вырвать у природы некие тайны, к которым наука продвигается аналитическим, экспериментальным путем.

Фритьеф Капра в своей книге пишет: «Когда я говорю о "восточном мистицизме", я имею в виду

религиозные философии индуизма, буддизма и даосизма. Хотя все они состоят из множества тесно переплетающихся духовных учений и направлений философского мышления, основные черты их мировоззрения схожи. Это мировоззрение можно встретить не только на Востоке, но, до известной степени, и во всех мистически ориентированных философских системах. Таким образом, основную мысль этой книги можно, в более общих выражениях, описать так: современная физика предлагает нам тип мировосприятия, значительно напоминающий мистическое мировосприятие всех времен и традиций. Мистические течения присутствуют во всех религиях, и многие школы западной философии содержат элементы мистицизма. Мы увидим сходство с положениями современной физики не только в индуистских Ведах, в "И Цзин" или в буддийских сутрах, но и во фрагментах Гераклита, в суфизме ибн-Араби или в учении дона Хуана -- мага из племени яки. Разница между мистицизмом Запада и Востока заключается в том, что на Западе мистические школы всегда играли побочную роль, в то время как на Востоке они были основой большинства религиозных и философских систем.

Взаимосвязь современной физики и восточного мистицизма

П. Гуревич в работе, посвященной анализу параллелей между идеями современной физики и восточного мистицизма пишет: "Не подлежит сомнению, что мир находится на пороге новой парадигмы. Эта смена, судя по всему, будет иметь невиданные масштабы, поскольку в корне изменит все наши воззрения на мир, природу, человека. Вполне возможно, что она устранит пропасть между древней мудростью и современной наукой, между восточной мистикой и западным прагматизмом."

Изменения нашей картины мира, привнесенные современной физикой, широко обсуждались физиками и философами на протяжении последних десятилетий, но довольно редко при всём этом они обращали внимание на то, что все эти изменения, похоже, приближают нас к восприятию мира, схожему с картиной мира мистиков Востока. Понятия современной физики зачастую обнаруживают изумительнoe сходство с представителями, воплощенными в религиозных философиях Дальнего Востока. Хотя эти параллели до сих пор не рассматривались хоть сколько-нибудь обстоятельно, они были отмечены некоторыми выдающимися физиками нашего столетия, соприкоснувшимися с восточной культурой во время посещения Индии, Китая и Японии с лекциями. Следующие три цитаты могут служить в качестве примеров:

"Общие законы человеческого познания, проявившиеся и в открытиях атомной физики, не являются чем-то невиданным и абсолютно новым. Они существовали и в нашей культуре, занимая при всём этом гораздо более значительное и важное место в буддийской и индуистской философиях. То, что происходит сейчас - подтверждение, продолжение и обновление древней мудрости

Роберт ОППЕНГЕЙМЕР

"Мы можем найти параллель урокам теории атома в эпистемологических проблемах, с которыми уже сталкивались такие мыслители, как Лао-цзы и Будда, пытаясь осмыслить нашу роль в грандиозном спектакле бытия - роль зрителей и участников одновременно"

Нильс БОР

"Значительный вклад японских ученых в теоретическую физику, сделанный ими после Второй мировой войны, может свидетельствовать о некоем сходстве между философией Дальнего

Востока и философским содержанием квантовой теории"

Вернер ГЕЙЗЕНБЕРГ

Фалес говорил, что все вещи наполнены божествами, а Анаксимиандр рассматривал Вселенную как некий организм, который, подобно человеческому организму, наделен космическим дыханием - "пневмой". Подобные взгляды раннегреческих философов очень близки со взглядами древних индийских и китайских философов.

Целостное, органическое видение мира характерно и для системного подхода, в котором система изучается как целое, не сводящееся к простой сумме составляющих элементов. В этом смысле можно сказать, что стихийный системный подход характерен для философий Дальнего Востока и раннегреческой философии. Основатель системного подхода, Людвиг Фон Берталанфи пишет: "Не лишено смысла утверждение, что системные представления с древнейших времен наличествуют в европейской философии."

Как два краеугольных камня физики двадцатого века (квантовая теория и теория относительности) лежат в основании мировоззрения, очень похожего на мировоззрение индуиста, буддиста или даоса, и как это сходство усиливается в том случае, если мы обращаемся к недавним попыткам объединить две эти теории в целях описания явлений микроскопического мира: свойств и взаимодействий элементарных частиц, из которых состоит вся материя. Здесь параллели между современной физикой и восточным мистицизмом наиболее заметны, и часто нам придется слышать такие заявления, относительно которых практически невозможно сказать, кем они сделаны: физиками или восточными мистиками.

Рождению современной науки предшествовало имевшее место в семнадцатом веке признание полного разграничения материи и духа благодаря трудам Рене Декарта, в основе мировоззрения которого лежало фундаментальное разделение природы на две независимые области--область сознания и область материи. В результате этого разделения ученые смогли рассматривать материю как нечто неживое и полностью отдельное от них самих, а материальный мир -как огромный, сложный агрегат, состоящий из множества различных частей. Такое механистическое воззрение было воспринято и Исааком Ньютоном, который построил на его основе свою механику, ставшую фундаментом классической физики. Со второй половины семнадцатого и до конца девятнадцатого веков ньютоновская модель Вселенной была наиболее влиятельной.

Есть какое-то сходство в том, что в восточном мистицизме и в физике знание основывается на опыте- личном или научном. Содержание мистического опыта еще больше укрепляет это сходство. Восточные традиции описывают его как непосредственное прозрение, лежащее вне области интеллекта и достигающееся скорее при помощи созерцания, чем размышлений, при помощи взгляда, направленного вовнутрь.

Параллель между научными экспериментами и мистическими переживаниями может показаться удивительной, поскольку два этих процесса наблюдения имеют совершенно различную сущность. Физики проводят эксперименты, невозможные без согласованной работы группы специалистов и использования в высшей степени совершенного оборудования, в то время как мистики постигают свои истины путем интроспекции в уединенной медитации, и им ни к чему приборы. Далее, научные эксперименты, очевидно, может когда угодно повторить каждый, однако мистические откровения, видимо доступны лишь немногим, и то лишь при особых обстоятельствах. При этом под более пристальным взглядом два типа наблюдения обнаруживают различия лишь в области подхода, но нев области сложности или надежности.

Мистическое откровение не является вещью более уникальной, чем современный физический эксперимент. С другой стороны, они не являются и менее сложными, хотя эта сложность--совсем другого рода. Сложность и эффективность технического оборудования физика уравнивается, если не превосходится, сложностью и эффективностью мистика -- как в физическом, так и в умственном отношении--погруженного в глубокую медитацию. Получается, что и физики, и мистики выработали в высшей степени утонченные методы наблюдения природы, недоступные непосвященным.

Восточный мистицизм основывается на непосредственном постижении реальности, а физика основывается на наблюдении явлений природы путем постановки экспериментов. В обеих областях эти наблюдения или состояния затем получают объяснения или толкование при помощи слов. Поскольку слово--это всегда абстрактная и приблизительная схема действительности, словесные описания результатов научного эксперимента или мистического откровения неизбежно неточны и фрагментарны. Это хорошо сознают и современные физики, и восточные мистики.

Каким бы образом ни стремились восточные мистики запечатлеть в словах свое мировоззрение--при помощи мифов, символов, поэтических образов или парадоксальных утверждений, они не забывали об ограниченных возможностях языка и "линейного" мышления. Современная физика выработала точно такое же отношение к словесным моделям Они тоже приблизительны и не могут быть точными, выполняя в физике ту же роль, которую в восточном мистицизме выполняют мифы, символы и поэтические образы, и в этом они похожи. Одни и те же представления о материи будут воплощаться: для мистика--в образе космического танца бога Шивы, а для физика -- в определенных аспектах квантово-полевой теории. И танцующее божество, и физическая теория порождены сознанием, и являются моделями для описания определенных интуитивных представлений о мире.

Вывод

К концу двадцатого века многие видные ученые и философы стали всерьез задаваться вопросом о судьбе науки, об особенностях эволюции процесса познания в науке, о конечных итогах данного процесса. В различных областях науки произошла уже далеко не одна научная революция, приведшая к смене основополагающих исследовательских принципов. Но будет ли подобный процесс познания продолжаться вечно в одном и том же русле, быть может, изредка сотрясаемый локальными революциями, или же он имеет принципиальные ограничения и в конце концов превратится в нечто принципиально иное, о чем мы можем только смутно догадываться. Известный физик Ричард Фейнман в книге "Характер физических законов" пишет, что трудно рассчитывать на постоянную смену старого новым, скажем в течение ближайших 1000 лет. Не может быть, чтобы такое движение вперед продолжалось вечно и чтобы мы могли открывать все новые и новые законы. Ведь если бы так было, то нам быстро надоело бы все это бесконечное наслоение знаний. В будущем, вероятно, произойдет одно из двух. Либо мы узнаем все законы, т.е. мы будем знать достаточно законов, чтобы делать все необходимые выводы, а они всегда будут согласоваться с экспериментом, на чем наше движение вперед закончится. Либо окажется, что проводить новые эксперименты все труднее и труднее, и все дороже и дороже, так что мы будем знать о 99.9% всех явлений, но всегда будут такие явления, которые только что открыты, которые очень трудно наблюдать и которые расходятся с существующими теориями, а как только вам удалось объяснить одно из них, возникает новое, и весь процесс становится все более медленным и все менее интересным. Так выглядит другой вариант конца. Подытоживая сказанное, Р. Фейнман недвусмысленно заявляет: "Но мне кажется, что так или иначе, но конец должен быть."

Список используемой литературы:

1)Капра Ф. Дао физики. // СПб.: Орис, 1994 г ;

2)Фейнман Р. Характер физических законов. // М.: Наука, 1987 г.;

3)Чечельницкий А.М. В предчувствии грядущей революции в науках о Вселенной. // в кн. Вселенная, астрономия, философия. М.: Изд-во МГУ, 1988 г.;

4)Гуревич П.С., Бом Д. Философия и мистика. // В кн. Новые идеи в философии. М.: Наука, 1991г.

referatwork.ru

Смотрите также

• 
  Реферат философия возрождения
• 
  Реферат по дидактике
• 
  Бюджетные учреждения реферат
• 
  Характерные черты реферата
• 
  Реферат о мореплавателе
• 
  Мера длины реферат
• 
  Международный договор реферат
• 
  Читать онлайн реферат
• 
  Реферат современная техника
• 
  Рефераты по черчению
• 
  Реферат о географах