Які види матерії. Концепція матерії. Види та властивості матерії. Типи руху матерії

Матерія" - одне з фундаментальних понять філософії. Однак у різних філософських системах його зміст розуміється по-різному. Для ідеалістичної філософії, наприклад, характерно те, що вона або зовсім відкидає існування матерії або заперечує її об'єктивність. Так, видатний давньогрецький філософ Платон розглядає матерію як проекцію світу ідей Сама по собі матерія у Платона ніщо, для того, щоб перетворитися на реальність, у ній має втілитись якась ідея.

У послідовника Платона, Арістотеля, матерія теж існує лише як можливість, яка перетворюється на дійсність лише в результаті поєднання її з формою. Форми зрештою беруть свій початок від Бога.

У Г. Гегеля матерія проявляється в результаті діяльності абсолютної ідеї, абсолютного духу, саме абсолютний дух, ідея породжують матерію.

Матерія – філософська категорія для позначенняоб'єктивної дійсності, кіт. дана ч-ку у відчуттях його, яка копіюється, фотографується, відображається нашими відчуттями, що існує незалежно від них. У цьому вся визначенні виділено 2 ознаки матерії: 1) Визнання первинності матерії щодо свідомості (об'єктивність відчуття) 2) Визнання принципової пізнаваності світу. Ленін розмежовує філософське розуміння матерії і природничі знання про існуючий світ. Ленін сприяв подолання кризи у фізиці, пов'язаного з включенням принципу структурності матерії та подільності атомів у наукову картину світу.

МАТЕРІЯ (по Леніну) – є філософська категорія для позначенняоб'єктивної реальності, яка дана ч-ку у його відчуттях, яка копіюється, фотографується нашими почуттями, існуючи незалежно від них. Матерія – це субстанція нашого світу. Субстанція - субстрат (якась основа, носій) + його св-ва. Якщо раніше матерія ототожнювалася з атомом, нині відкрито електрон і матерія відносна, природа нескінченна.

Види матерії : 1) Речовина – вид матерії, має масу спокою. Тверде, рідке, газоподібне, плазма. 2) Поле – немає маси спокою. Форма матерії – сукупність різних матеріальних об'єктів і систем, які мають єдиної якісної визначеністю, що виявляють у загальних св-вах і специфік для даної форми матерії способів існування. Форми: 1) Соціальна (ч-к, людина общ-во, працю). 2) Біологічна (жива природа). 3) Хімічна (атома). 4) Фізична (нижчий – атоми, молекули, поля).

У сучасній науці широко використовується метод структурного аналізу, у якому враховується системність досліджуваних об'єктів. Адже структурність - це внутрішня розчленованість матеріального буття, спосіб існування матерії. Структурні рівніматерії утворені з певної множини об'єктів будь-якого виду і характеризуються особливим способом взаємодії між складовими їх елементами. Стосовно трьох основних сфер об'єктивної дійсності ці рівні виглядають наступним чином:

Вивчення проблем, пов'язаних з філософським аналізом матерії та її властивостей є необхідною умовою формування світогляду особистості, незалежно від того, чи воно в кінцевому рахунку є матеріалістичним або ідеалістичним.

У світлі викладеного досить очевидно, що дуже важливою є роль визначення поняття матерії, розуміння останньої як невичерпної для побудови наукової картини світу, вирішення проблеми реальності та пізнаваності об'єктів та явищ мікро- та мегасвіту.

Розумно таке визначення: "... Матерія є об'єктивна реальність, дана нам у відчутті"; "Матерія є філософська категорія для позначення об'єктивної реальності, яка дана людині у відчуттях її, яка копіюється, фотографується, відображається нашими відчуттями, існуючи незалежно від них". (У першому випадку йдеться про матерію як категорію буття, онтологічну категорію, у другому - про фіксуюче її поняття, категорію гносеологічної).

Структура матерії

У науці широко використовується уявлення про структурні рівні матерії, що конкретизують форми руху та види матерії. Структурні рівні матерії утворені з об'єктів певної множини та будь-якого класу. Характерною особливістю цих об'єктів є особливий типвзаємодії між складовими їх елементами. Критерієм виділення різних структурних рівнів можуть бути такі ознаки: просторово-часові масштаби, сукупність важливих властивостей і законів зміни, ступінь відносної складності, що виникає у процесі історичного поступу матерії у цій галузі світу.

Елементами структури матерії є:

Нежива природа;

Жива природа;

Соціум (суспільство).

Кожен елемент матерії має кілька рівнів. Рівнями неживої природи є:

субмікроелементарний (дрібні одиниці матерії, менше, ніж атом);

Мікроелементарний (адрони, що складаються з кварків, електрони);

ядерний (ядро атома);

Атомарний (атоми);

Молекулярний (молекули);

Рівень поодиноких речей;

рівень макротіл;

Рівень планет;

рівень систем планет;

рівень галактик;

рівень систем галактик;

рівень метагалактик;

Рівень Всесвіту, світу загалом.

До рівнів живої природи відносяться:

Доклітинний (ДНК, РНК, білки);

Клітинний (клітина);

Рівень багатоклітинних організмів;

Рівень видів;

рівень популяцій;

Біоценози;

Рівень біосфери загалом.

До рівнів соціуму належать:

Окремий індивід;

Колективи різних рівнів;

Соціальні групи (класи, страти);

Окремі товариства;

Держави;

Союзи країн;

Людство загалом.

Крім того, в сучасному природознавстві матерія поділяється на три види: речовина, фізичне поле та фізичний вакуум. Однією з основних властивостей матерії є рух. Без руху немає матерії, і навпаки. Рух матерії - це будь-які зміни, що відбуваються з матеріальними об'єктами внаслідок їх взаємодій. виду матерії: речовина, фізичне поле та фізичний вакуум. Основним видом матерії є речовина, що має масу. До речових об'єктів можна віднести елементарні частки, атоми, молекули та різні утворені їх матеріальні об'єкти. У хімії речовини ділять на прості (вони складаються з атома одного хімічного елемента) та складні, звані хімічними сполуками. Властивості речовини залежать від зовнішніх умов та інтенсивності взаємодії атомів та молекул. Це зумовлює різні агрегатні стани речовини: твердий, рідкий та газоподібний. При досить високій температурі утворюється плазма. Перехід речовини з одного стану в інший можна охарактеризувати як із видів руху матерії. У природі є різні види руху матерії. Їх можна класифікувати з урахуванням змін властивостей матеріальних об'єктів та впливу на навколишній світ. Хвильовий та коливальний рух, механічний рух (відносне переміщення тіл), поширення та зміна різних полів, тепловий (хаотичний) рух атомів та молекул, фазові переходи між агрегатними станами (пароутворення, плавлення тощо), рівноважні та нерівноважні процеси в макросистемах , радіоактивний розпад, ядерні та хімічні реакції, розвиток живих організмів і біосфери, еволюція зірок, галактик і Всесвіту в цілому - все це служить прикладами багатооб різних видіврух матерії. Особливим видом матерії, що забезпечує фізичну взаємодію як матеріальних об'єктів, і їх систем, є фізичне поле. До фізичних полів можна віднести гравітаційне та електромагнітне поля, поле ядерних сил, а також квантові (хвильові) поля, які відповідають різним частинкам (наприклад, електрон-позитронне поле). Частинки є джерелом фізичних полів, наприклад, для електромагнітного поля такими є заряджені частинки. Фізичні поля, створені частинками, переносять із кінцевою швидкістю взаємодію між ними. У квантовій теорії взаємодія є наслідком обміну квантами поля між частинками.

Спільними універсальними формами існування руху матерії прийнято вважати простір та час. Рух матеріальних об'єктів, як і різні реальні процеси здійснюються у просторі та у часі. Особливість природничо уявлення про ці поняття зводиться до того, що простір і час можна охарактеризувати кількісно за допомогою приладів. Час є об'єктивною характеристикою будь-якого явища чи процесу, що визначає порядок зміни фізичних станів. Час – це все те, що можна виміряти за допомогою багатьох приладів. Принцип роботи цих приладів полягає у різних фізичних процесах, серед яких найзручнішими вважаються періодичні процеси: електромагнітне випромінювання збуджених атомів, обертання Землі навколо своєї осі та ін.

Багато великих досягнень у природознавстві пов'язані з розробкою точніших приладів визначення часу. Еталони, що існують сьогодні, дозволяють виміряти час з достатньо високою точністю, у разі відносна похибка вимірювань становить трохи більше 10-11 %. Тимчасова характеристика реальних процесів ґрунтується на постулаті часу: абсолютно однакові явища відбуваються за однаковий час. Незважаючи на те, що постулат часу здається природним і очевидним, його істинність все ж таки відносна, тому що його не можна перевірити на досвіді навіть за допомогою найідеальніших годин, тому що, по-перше, вони характеризуються своєю точністю, а по-друге , не можна створити абсолютно однакові умови у природі у час. Разом з тим досить тривала практика природничих досліджень дозволяє не засумніватися у справедливості постулату часу в межах точності, досягнутої в даний момент часу. Створюючи класичну механіку, І. Ньютон ввів поняття абсолютного (істинного) математичного часу, що протікає завжди і скрізь рівномірно, і відносного часу, що постає як міра тривалості, що вживається в повсякденному житті і означає певний інтервал часу: година, день, місяць і т.д.

У сучасному уявленні час завжди відносний. З теорії відносності випливає, що з швидкості, яка прагне швидкості світла у вакуумі, час уповільнюється, тобто відбувається релятивістське уповільнення часу, а сильне поле тяжіння призводить до гравітаційного уповільнення часу. У звичайних земних умовах ці ефекти виявляються надзвичайно малі.

Головною властивістю часу є його необоротність. У реальному житті не можна знову відтворити минуле у всіх його деталях та подробицях, оскільки воно забувається. Необоротність часу пояснюється складною взаємодією безлічі природних систем, і символічно позначається стрілою часу, яка ніби летить з минулого в майбутнє. Необоротність реальних процесів у термодинаміці пов'язують із хаотичним рухом атомів та молекул. Поняття простору набагато складніше поняття часу. На відміну від одновимірного часу, реальний простір має три виміри, тобто він тривимірний. У тривимірному просторі є атоми та планетні системи, виконуються фундаментальні закони природи. Але існують гіпотези, згідно з якими простір Всесвіту має багато вимірів, але з них наші органи почуттів здатні відчувати лише три.

Найперші уявлення про простір зародилися з очевидного існування у природі твердих тіл , які займають певний обсяг. Виходячи з цього, можна говорити, що простір виражає порядок співіснування фізичних тіл. Більше 2000 років тому було створено завершену теорію простору - геометрію Евкліда, яка досі вважається зразком наукової теорії. За аналогією з абсолютним часом І. Ньютон ввів поняття абсолютного простору, яке існує незалежно від фізичних об'єктів, що знаходяться в ньому, і, можливо, абсолютно порожнім. Воно є хіба що світову арену, де відбуваються різні фізичні процеси. Властивості простору виражаються геометрією Евкліда. Саме це уявлення про простір і є основою практичної діяльності людей. Хоча порожній простір ідеальний, у той час як реальний навколишній світ заповнений різними матеріальними об'єктами. Без матеріальних об'єктів ідеальне простір немає сенсу навіть, наприклад, в описах механічного руху тіла, котрому необхідно взяти інше тіло, що у ролі системи отсчета. Механічне рух тіл щодо. У природі немає абсолютного спокою, ні абсолютного руху тел. Простір, як і час, є відносно. Спеціальна теорія відносності поєднала простір і час у єдиний континуум «простір - час». Базою для такого об'єднання є постулат про граничну швидкість передачі взаємодій матеріальних об'єктів та принцип відносності. З даної теорії випливає відносність одночасності двох подій, що відбуваються у різних точках простору, та відносність вимірювань довжин та інтервалів часу, що виробляються у різних системах відліку, що рухаються щодо один одного. Відповідно до загальної теорії відносності якості «простору - часу» підпорядковуються матеріальним об'єктам. Будь-який термальний об'єкт спотворює простір, який можна описати не геометрією Евкліда, а сферичною геометрією Рімана чи гіперболічною геометрією Лобачевського. Вважається, що навколо масивного тіла при дуже великій щільності речовини спотворення стає настільки істотним, що «простір - час» як би «замикається» локально саме на себе, відокремлює дане тіло від решти Всесвіту і утворює чорну дірку, що поглинає електромагнітне випромінювання та матеріальні об'єкти . На поверхні чорної діри для зовнішнього спостереження час ніби зупиняється. Можна припустити, що у центрі нашої Галактики існує величезна чорна діра. Але є й інший погляд. На думку Академіка Російської академії наук А. А. Логунова, жодного спотворення простору-часу немає, а відбувається спотворення траєкторії руху об'єктів, яке обумовлено зміною гравітаційного поля. Він стверджує, що спостерігається червоне зміщення в спектрі випромінювання віддалених галактик, можливо, пояснити не розширенням Всесвіту, а переходом випромінювання, що посилається, від середовища з сильним гравітаційним полем в середу зі слабким гравітаційним полем, в якому знаходиться спостерігач на Землі.

Зараз слід вважати, що речовина, як і інші види матерії (фізичний вакуум та фізичне поле) мають уривчасту структуру. З квантової теорії поля, час і просторів дуже малих масштабах утворюють хаотично змінюється просторово тимчасове середовище. Квантові осередки надзвичайно малі, тому їх можна не враховувати при описі властивостей атомів, нуклонів та ін., вважаючи, що час і простір є безперервними.

Основним видом матерії є речовина, яка знаходиться в твердому або рідкому станах і сприймається зазвичай як суцільне, безперервне середовище. Для опису та аналізу властивостей такої речовини здебільшого враховується лише її безперервність. Однак це речовина при поясненні хімічних зв'язків, теплових явищ, електромагнітного випромінювання і т.п. розглядається як дискретне середовище, що складається з взаємодіючих між собою атомів та молекул. Дискретність та безперервність притаманні й іншому виду матерії – фізичному полю. Магнітне, електричне, гравітаційне та інші поля під час вирішення багатьох фізичних завдань прийнято вважати безперервними. Але в квантовій теорії поля вважається, що фізичні поля є дискретними.

Для однакових видів матерії характерна дискретність та безперервність. Для властивостей матеріальних об'єктів і класичного опису природних явищ досить враховувати безперервні властивості матерії, а характеристики різних мікропроцесів - її дискретні властивості. Невід'ємні властивості матерії - дискретність та безперервність. Найважливішою властивістю матерії є її структурна та системна організація, що виражає впорядкованість існування матерії у вигляді великого розмаїття матеріальних об'єктів різних рівнів та масштабів, пов'язаних між собою єдиною системою ієрархії. Тіла, які ми спостерігаємо, складаються з молекул, молекули з атомів, атоми з ядер і електронів, атомні ядра з нуклонів, нуклони з кварків. Зараз слід вважати, що електрони та гіпотетичні частинки кварки не містять дрібніших частинок.

З біологічної точки зору найбільшою живою системою є біосфера. Вона складається з біоценозів, що містить багато популяцій живих організмів різних видів. Популяції формують окремі особини, живий організм яких складається із клітин зі складною структурою, що включають ядро, мембрану та інші складові.

Зараз безліч матеріальних систем умовно поділяють на мікросвіт, макросвіт та мегасвіт. До мікросвіту відносять молекули, атоми та елементарні частинки. Матеріальні об'єкти, які складаються з великої кількості атомів і молекул, утворюють макросвіт. Найбільшою системою матеріальних об'єктів вважається мегамир - це світ планет, зірок, галактик та Всесвіту. Матеріальні системи мікро-, макро- та мегасвіту відрізняються один від одного розмірами, характером переважаючих процесів та законами, яким вони підкоряються

Отже, кожна з трьох областей матеріальної дійсності утворюється з низки особливих структурних рівнів, що перебувають не в хаотичному їхньому «наборі» у складі якоїсь галузі дійсності, а в певному зв'язку, упорядкованості. Перехід від однієї області до іншої пов'язаний зі збільшенням та ускладненням різноманіття факторів, які забезпечують цілісність систем (у неживій природі – електромагнітні, ядерні та інші сили, у суспільстві – виробничі відносини, національні, політичні та ін.). Усередині кожного з структурних рівнів матерії є відносини субординації: молекулярний рівень включає атомарний (але не навпаки); організмовий – клітинний, тканинний рівень суспільства – рівні, представлені націями, класами, іншими соціальними рівнями. Закономірності нових рівнів специфічні, їх не можна звести до закономірностей рівнів, на основі яких вони виникли, і є провідними для цього рівня структурної організаціїматерії. Спосіб існування матерії є структурне різноманіття, тобто системність. Початковим поняттям у поданні матерії як структурно упорядкованої освіти є поняття «система». З ним можуть бути пов'язані уявлення про світ у цілому (в обумовленому, зрозуміло, значенні цього терміна), форми руху матерії, структурні рівні організації матерії, окремі цілісні об'єкти всередині структурних рівнів матерії, різні рівні, аспекти, «зрізи» цих матеріальних об'єктів. У цьому вся понятті як у вихідному грунтується вся картина загальної структурованості матерії.

Тема лекції: Фізика матерії.
визначення
Матерія - існуючий у просторі відчутний і невловимий зміст,

що заповнює собою (що займає) місце у просторі, що має фізичні властивості.
Простіше кажучи - матерія це все те, що існує (присутня) у просторі, незалежно від власної природи, включаючи відчутне та невловиме. Все це матерія.

Що у зв'язку із цим треба розуміти:
Потрібно чітко розуміти – що матерією є, а що матерією не є.
Не все, про що люди мають уявлення, є матерією.
Матерією не є сам простір, а лише те, що в ньому розташоване.

Це перша важлива розуміння.
Друга, важлива для розуміння позиція це те, що
матерією не є інформація та абстракції.
І стосовно інформації матеріальним може бути лише носій інформації, а чи не сама інформація.
Тобто матерія окремо, простір окремо, та окремо інформація, усі фантазії, образи, мислеформи та глюки – все це окремо. Вони матерією не є.
Ми не зможемо приснитися дідусеві гантелей розбити бабусин телевізор.

Виходячи з визначення матерії як «існуюче в просторі, що має властивості зміст»), ми легко можемо відрізняти матеріальне від нематеріального, наприклад, ніж справжній матеріальний (існуючий в реальності) пінгвін відрізняється від уявного нематеріального (не існує в реальності).

Справжній пінгвін має фізичні властивості, заповнює собою місце у просторі та має протяжність. Уявний пінгвін навпаки, реальних властивостей не має, не заповнює собою місце у просторі і присутній не у просторі, а уяві індивідуума, причому лише у віртуальному вигляді, наприклад, у вигляді якогось образу.
Місце дислокації уявного пінгвіна, не реальний світ, не простір, а абстрактний світ - уяву.
І плечі свої такий пінгвін розправляє над просторі, а уяві індивідуума.
І ми не зможемо виявити в мозку людини ні сама уява, ні ту калюжку де хлюпається уявний пінгвін.
За бажанням ми можемо спробувати позначити у просторі габарити уявного пінгвіна, але ми можемо заповнити обране місце уявним пінгвіном.
Уявний пінгвін не має невигаданих властивостей.
Уявний пінгвін не пропікається в духовці і ми навіть не зможемо заготовити такого пінгвіна на зиму, тим більше, відібрати його у Обами.

Ми не зможемо облити уявного пінгвіна фарбою або закидати яйцями. Фарба до нього не прилипне, а від яєць він легко увірнеться .

Тобто за наявністю чи відсутністю фізичних властивостей- людина може відрізняти уявне від дійсного.
далі
Реальна фізична матерія виявляє різні властивості і ми відповідно до загальних ознак можемо розділити матерію на категорії.
Відповідно до властивостей перервності-безперервності (інакше дискретності), матерія ділиться на дискретну та недискретну форми

Недискретна (безперервна) матерія в природі представлена ​​у вигляді поля
Дискретна (перервна, зерниста) матерія у природі представлена ​​вигляді часток.
Частинки, у свою чергу, знаходяться в одному з двох станів:
-або поводяться безпосередньо як частинки пересуваються у просторі зі швидкістю близькою до швидкості світла
- Або групуються в речовину.
Тобто детальніше за ознакою згрупованості - можна розділити матерію детальніше і виділити три основні категорії.
Речовина, частки, поле.

Перша позиція це частинки, що згрупувалися в речовину,
Друга позиція - вільні частки (не згруповані в речовину)
і третій позиції.
І матерія в природі проявляє себе і як речовина, і як частинки, і як поле.
------
І знову ж таки слід добре пам'ятати, що матерією є тільки те, що має властивості.
Невідома «чавойта», що не володіє властивостями, не є матерією.
Якщо якась матерія існує, але досі не виявлено,
то при виявленні вона за своїми властивостями потрапить в одну з категорій
або речовина, або вільні частки або поле.
розглянемо за пунктами.
Що таке речовина?
Речовина - вид матерії, що володіє масою спокою.
Все, що має масу спокою ця речовина. Вода (рідина) - це речовина. Газ це речовина.
І всі предмети в нашому відчутному світі складаються з речовини, не важливо це шифер або бабусин дирижабль - все це в кінцевому підсумку складається з частинок і все це речовина.

З усвідомленням того, що така речовина зазвичай труднощів не виникає і як правило, все може розуміти, що таке речовина.
Далі.
позиція – поле.
Поле це щось матеріальне, але нематеріальне. І не всі відразу здатні зрозуміти (усвідомити, зрозуміти) як матеріальне може бути нематеріальним.
Насправді, все досить просто.
Вчені спочатку визначилися, що вважати матеріальним-
Матеріальне - це все те, що знаходиться в просторі і має властивості.
Ось у нас є 100% того, що знаходиться у просторі – це матерія
і частина її виявляє такі властивості.

Якби властивостей ніяких не було - це не було б матерією.
Властивості виявляє – це одна з форм матерії,
При цьому за фактичними проявами поле не відповідає визначенню речовини, зокрема, у поля відсутня маса.
І сукупно виходить, що за своїми властивостями поле матеріальне, але не матеріальне.
Щоб зрозуміти, що таке поле, треба уявити фізику без поля.
Летять назустріч одна одній дві цеглини.
Чим стикаються дві цеглини?
За зовнішнім контуром стикаються атомами.
Анімашка олег
Давайте розглянемо, як там атоми взаємодіють і як це буде виглядати без поля:
Летять на зустріч один одному два атоми,
протони налаштували, електрони розпушили, зараз станеться великий бабах

А поле з собою атоми не взяли, зачепитися один за одного не було чим, так наскрізь і проскочили.

Жодного зіткнення ці атоми і не помітили, не могли помітити.
Яким є сукупний обсяг складових атом дискретних об'єктів?
Скільки там у цьому атомі м'яска? Скільки там того, що можна помацати і який обсяг воно займає? Іноді атоми малюють дуже м'ясистими. Іноді не дуже.

Але якщо розглядати докладніше, то між частинками є відстань, і кожен менший елемент, у свою чергу, знову ж таки планетарний, а значить дискретна матерія знову ж таки займає незначну частину від загального обсягу. І це все прагне до нуля.

Тобто зображати слід не м'ясистий атом, а худий.

Давайте змоделюємо атом без поля.
А щоб було наочно, візьмемо підлогу ескадрильї звичайного розміру мух і нехай вони летять над московською кільцевою дорогою, прямо над машинами великого кола.

А в центрі, в районі арбату нехай скаче головна така протонна мушильда, а решта мух нехай навколо неї головною по кільцю літають не наближаючись.
Ми отримали цілком пристойну мушину модель атома без полів.
А тепер давайте де будь у Лапландії розмістимо другу таку ж мушину модель атома і почнемо обидві ці моделі один до одного наближати.
Нехай вони по дорослому летять один на одного.
Якою є ймовірність, що при зближенні моделей цих двох атомів вони один за одного зачепиться?
І чим вони зачепляться?
Гудіння багато, а поля взагалі немає.
Навіть якщо якісь дві мухи один одному точно в лоб потраплять – то й у цьому випадку вони не зможуть зачепитися. Другий атом – це теж планетарна система, практично порожнеча.
Імовірність зачепу ніяка. Чіплятися без поля нема чим.
Два атоми за таких умов вільно пролітають крізь одне одного.
За такої геометрії без поля це один суцільний протяг.
Ми б у принципі не змогли б зіштовхнути жодні дві елементарні частки якби вони не мали поля.
Цеглини б крізь один одного чудово пролітали.
Ось, власне, яку роль відіграє поле.
Без поля ми, у принципі, не маємо можливості взаємодії ні на макро ні на мікро рівні.
Йдемо далі:
Якими є властивості поля?
Поле немає ні внутрішньої ні зовнішньої дискретності.
Тобто немає розривів, а як і немає зовнішніх меж як таких.

Зрозуміти геометрію поля можна з графіка розподілу впливу на сферу, що розширюється:

Графік прагне нуля але не обнуляється. Як би далеко ми не віддалялися від джерела поля
Поле слабшає, але не зникне. Межі біля поля як такої немає.
Крім того, поле пружне.
(Магніт)
Поле фундаментально пружне, недискретне і не має маси.
Визначення поля:
Поле – особливий не має масою вид матерії, є безперервний об'єкт, розташований у просторі, у кожному точці якого частинку діють певні за величиною і напрямі врівноважені чи неврівноважені сили.
І знову ж таки ми не забуваємо, що це давно відома інформація
й у рамках фізичної концепції речовина і полі зазвичай протиставляються одне одному як дві виду матерії, в першого у тому числі структура дискретна, а й другого- безперервна.

Заглибимося у матчасть:
Перше що треба розуміти, це те, що весь всесвіт на макрорівні рівномірно заповнений матеріальною матерією, а отже, рівномірно заповнений полем.

У силовому плані це найпотужніше з існуючих фізичних явищ і має гравітаційну природу. Сукупне гравітаційне поле.
Анімашка олег 2 старс
Всі фізичні взаємодії, у тому числі кожен зв'язок у кожному в атомі вашого тіла визначається цим полем.
Гравітаційне поле є фундаментальним, а всі інші поля – це приватні локальні явища на цьому базовому гравітаційному полі.
Уявіть, що тут би були мільярди гумок, а ми обрізали всього одну. І це було б аналогом вторинного поля, наприклад електромагнітного поля.
Приватне збурення на базовому полі.
І коли ми розглядаємо поле будь-якого магніту – це також вторинне поле – незначне обурення на базовому гравітаційному полі, яке має колосальний потенціал.
У певному сенсі гравітаційне поле і є той ефір або інакше - «фізичний вакуум», який всі шукають і не можуть знайти. Але це єдиний недискретний некорпускулярний об'єкт.
Сили виникають у кожній точці простору заповненого полем і жодних прогалин там немає.

Наступна позиція частки.
Частинка – матеріальний дискретний мікрооб'єкт.
У чому основні відмінності між частинками та полем.
Частинки дискретні (кожна їх представляє самостійний об'єкт складної внутрішньої будови),
Цим вони відрізняються від поля, яке недискретно не має внутрішньої дискретності (не має розривів), а так само полі, не має зовнішніх меж як таких.

Стосовно частинок слід розуміти, що поділ матерії, що існує в науці, на категорії не зовсім суворе.
У літературі часом допускаються несуворі некоректні трактування.

Вільні частинки, що мають масу за сучасною науковою модою, відносяться до самостійної категорії, а частинки, що не мають маси спокою, у ряді випадків нестрого трактуються як поле.
І тут для багатьох настає непорозуміння відоме як корпускулярно хвильовий дуалізм.
Причини цього розумового явища ми вже окремо пояснювали (у розділі корпускулярно хвильовий дуалізм). Повторно зупинятись не будемо.
У цьому місці досить нагадати, що в науковому сенсі і частки і поле і хвиля це, як і раніше, самостійні поняття.
І це вимога першого закону логіки, який свідчить:
«...мати не одне значення - значить не мати жодного значення; якщо ж у слів немає значень, тоді втрачено будь-яку можливість міркувати один з одним, а насправді - і з самим собою; бо неможливо нічого мислити, якщо не мислити щось одне».
Або поле, або частка.

Цегла це матерія, цегла складається з тієї частини матерії, яку прийнято називати речовиною
Але це ще не все.
Є зв'язування речовини (отже і будь-якої цеглини) з полем. Кожна цегла знаходиться у сукупному вселенському полі.

І крім того кожна цегла має власне поле.
Якщо говорити спрощуючи, ми можемо назвати це поле цегляним полем, можемо назвати гравітаційним полем цегли.

У природі немає жодної цегли, не оточеної власним полем.
поле супроводжує кожну цеглу.
Вся матеріальна матерія у природі має поле.
І в цьому плані необхідно розуміти, що в природі не існує речовини, що не має свого приватного поля.
І будь-який матеріальний об'єкт у фундаментальному фізичному сенсі є сукупністю речовини і поля.
І це поле розподілено рівномірно на всі боки від речовини і в міру віддалення від речовини це поле слабшає.

Тобто фундаментально у кожного об'єкта, що володіє масою, є своє поле і крім того всі маси всесвіту в сукупності формують єдине гравітаційне поле всесвіту.
Тепер давайте зрозуміємо: де цегла, а де її приватне поле. Приватне поле прив'язане до цегли.
Якщо ми розділимо цеглу на частини та розведемо ці частини у сторони, то й приватне поле цегли теж буде розділено та рознесено у сторони.
(ламаємо цеглу)
Приватне поле цегли розділене та рознесене убік.

Тепер розглянемо, що спільного між частинками пов'язаними в рамках речовини і між незв'язаними, вільними частинками.
приклад.
До чого приведе планомірне розщеплення цегли, поділ цегли
Планомірне руйнування так званих внутрішніх зв'язків цегли.
Всі без винятку внутрішні зв'язки цегли визначаються ззовні з боку базового поля. Сукупне вселенське поле створює в просторі колосальну напругу, яка визначає всі внутрішні зв'язки в речовинних об'єктах.
Чим глибше ми розщеплюємо цеглу, чим менше буде фракція, тим більше частинок стануть незв'язаними речовиною, ці частинки відокремляться від цегли і почнуть переміщатися зі швидкістю близькою до швидкості світла.
Якщо продовжити розщеплення, всі фрагменти розщепляться, звільняться рівня незв'язаних частинок і під впливом зовнішнього поля почнуть переміщатися зі швидкістю близької до швидкості світла у всіх вільних напрямах.
Тобто, якщо повністю розщепити цеглу, до рівня частинок, то цегла помчить зі швидкістю світла у всіх вільних напрямках.
І якби зовнішнього поля взагалі не було, то цегла б зробив те саме, але з набагато більшою швидкістю, зі швидкістю, що перевищує швидкість світла (але це предмет окремої розмови, а також питання маси і так званого нейтрино).
Для загального розуміння давайте розглянемо яка ситуація мала місце для незаповненої речовиною всесвіту.
Порожній всесвіт і одна цегла.
Здавалося б, як ми це дізнаємося?
Але насправді, знаємо ми це абсолютно точно, тому що варіантів застосування сил до тіла всього два: тяжіння і відштовхування.
І так само ми знаємо, що на силах прямого тяжіння матерія існувати не може в принципі, це технічно неможливо, тому що неминуче призводить до лавиноподібного процесу обвалу в матерії в одну точку.
Ті, хто цього ще не знає, може подивитися доказову частину за посиланням, або подивитися фільм «Рівновага у фізиці».
Продовжимо:
Єдиний можливий варіант для існування матерії у просторі це взаємне відштовхування, яке при достатньому насиченні всесвіту матерією призводить до комплексного приштовхування мас один до одного.
Тяжіння це комплексне приштовхування.
Так що ж відбуватиметься з цеглою у всесвіті не заповненою матерією?
(Абсолютно порожній всесвіт і одна цегла).
За такого сценарію внутрішні зв'язку цегли забезпечити в принципі нічим. Зовнішнього поля, зовнішніх сил, зовнішнього приштовхування немає. Вся речовина цеглини без варіантів повністю розщепиться і розлетиться у всіх напрямках, відповідно розсіється і поле цегли.
Ніяке існування ніякого фізичного тіла в таких умовах неможливе.
У всесвіті ж наповненого тілами, масами картина інша.
Маси «створили» спільне поле,
на макрорівні всесвіт заповнився поступово, килим галактик.
Це поле забезпечило внутрішні зв'язки в кожній цеглі.
І ми бачимо, що в реальному всесвіті матерія не розпадається на частинки і не розлітається.

Власне, все.

Матерія: речовина, частки, полі.
І якби не було поля, то не було б жодних взаємодій між частинками, та й самих часток звичному розумінні теж не було б.
З вами був Віктор Котющик.
Слідкуйте за нашими публікаціями.

Матерія- нескінченна безліч всіх об'єктів і систем, що співіснують у світі, сукупність їх властивостей і зв'язків, відносин і форм руху. Вона включає у собі як безпосередньо спостережувані об'єкти і тіла природи, а й ті, які дані людині у його відчуттях.

Невід'ємною властивістю матерії є рух. Рух матерії є будь-які зміни, що відбуваються з матеріальними об'єктами внаслідок їх взаємодій. У природі спостерігаються різні види руху матерії: механічний, коливальний та хвильовий, тепловий рух атомів і молекул, рівноважні та нерівноважні процеси, радіоактивний розпад, хімічні та ядерні реакції, розвиток живих організмів та біосфери.

На етапі розвитку природознавства дослідники розрізняють такі види матерії: речовина, фізичне полі і фізичний вакуум.

Речовинає основним видом матерії, що володіє масою спокою. До речових об'єктів відносять: елементарні частинки, атоми, молекули та численні утворені їх матеріальні об'єкти. Властивості речовини залежать від зовнішніх умов та інтенсивності взаємодії атомів та молекул, що й обумовлює різні агрегатні стани речовин.

Фізичне полеє особливий вид матерії, що забезпечує фізичну взаємодію матеріальних об'єктів та їх систем. До фізичних полів дослідники відносять: електромагнітне та гравітаційне поля, поле ядерних сил, хвильові поля, що відповідають різним частинкам. Джерелом фізичних полів є частки.

Фізичний вакуум- Це нижчий енергетичний стан квантового поля. Цей термін був у квантову теорію поля для пояснення деяких процесів. Середня кількість частинок - квантів поля - у вакуумі дорівнює нулю, однак у ньому можуть народжуватися частинки у проміжних станах, що існують короткий час.

При описі матеріальних систем використовують корпускулярну (від лат. corpuskulum- Частина) та континуальну (від лат. continium- безперервний) теорії. Континуальнатеорія розглядає безперервні процеси, що повторюються, коливання, які відбуваються в околиці деякого середнього становища. При поширенні коливань серед виникають хвилі. Теорія коливань - сфера фізики, що займається дослідженням цих закономірностей. Отже, континуальна теорія описує хвильові процеси. Поруч із хвильовим (континуальним) описом широко використовується поняття частки - корпускули. З точки зору континуальноїконцепції вся матерія розглядалася як форма поля, рівномірно поширеного у просторі, а після випадкового обурення поля виникли хвилі, тобто частки з різними властивостями. Взаємодія цих утворень призвела до появи атомів, молекул, макротіл, що утворюють макросвіт. На основі цього критерію виділяють такі рівні матерії: мікросвіт, макросвіт та мегамир.

Мікросвіт - це область гранично малих, безпосередньо неспостережуваних матеріальних мікрооб'єктів, розмір яких обчислюється в діапазоні від 10-8 до 10-16 см, а час життя - від нескінченності до 10-24 с. Це світ від атомів до елементарних частинок. Всі вони мають як хвильові, так і корпускулярні властивості.

Макросвіт- світ матеріальних об'єктів, порівнянних за масштабом з людиною. На цьому рівні просторові величини вимірюються від міліметрів до кілометрів, а час – від секунд до років. Макросвіт представлений макромолекулами, речовинами у різних агрегатних станах, живими організмами, людиною та продуктами його діяльності.

Мегамір- сфера величезних космічних масштабів і швидкостей, відстань у якій вимірюється астрономічними одиницями (1 а. е. = 8,3 світлових хвилин), світловими роками (1 світловий рік = 10 трлн км) та парсеками (1пк = 30 трлн км), а час існування космічних об'єктів - мільйонами та мільярдами років. До цього рівня належать найбільші матеріальні об'єкти: планети та їх системи, зірки, галактики та їх скупчення, що утворюють метагалактики.

Класифікація елементарних частинок

Елементарні частинки – основні структурні елементи мікросвіту. Елементарні частинки можуть бути складовими(протон, нейтрон) та нескладними(Електрон, нейтрино, фотон). На цей час виявлено понад 400 частинок та його античастинок. Деякі елементарні частинки мають незвичайні властивості. Так, тривалий час вважалося, що частка нейтрино немає маси спокою. У 30-ті роки. ХХ ст. при вивченні бета-розпаду було виявлено, що розподіл за енергіями електронів, що випускаються радіоактивними ядрами, відбувається безперервно. З цього випливало, що або не виконується закон збереження енергії, або крім електронів випускаються частинки, що важко реєструються, подібні фотонам з нульовою масою спокою, що забирають частину енергії. Вчені висловили припущення, що це нейтрино. Проте зареєструвати нейтрино експериментально вдалося лише 1956 р. на величезних підземних установках. Складність реєстрації цих частинок полягає в тому, що захоплення частинок нейтрино відбувається надзвичайно рідко через їхню високу проникаючу здатність. У ході експериментів було встановлено, що маса спокою нейтрино не дорівнює нулю, хоча від нуля відрізняється ненабагато. Цікавими властивостями володіють і античастинки. Вони мають багато з тих самих ознак, що й їх частки-двійники (масу, спин, час життя тощо. буд.), але від них знаками електричного заряду чи іншими характеристиками.

У 1928 р. П. Дірак передбачив існування античастинки електрона – позитрона, який був виявлений через чотири роки К. Андерсоном у складі космічних променів. Електрон та позитрон – не єдина пара частинок-двійників, всі елементарні частинки, крім нейтральних, мають свої античастинки. При зіткненні частки та античастинки відбувається їх анігіляція (від лат. annihilatio- перетворення на ніщо) - перетворення елементарних частинок та античастинок на інші частки, число та вид яких визначаються законами збереження. Наприклад, внаслідок анігіляції пари електрон-позитрон народжуються фотони. Число виявлених елементарних частинок з часом зростає. Разом з тим триває пошук фундаментальних частинок, які могли б бути складовими «цеглинками» для побудови відомих частинок. Гіпотеза про існування подібного роду частинок, названих кварками, була висловлена ​​в 1964 американським фізиком М. Гелл-Маном ( Нобелівська премія 1969 р.).

Елементарні частинки мають велику кількість характеристик. Одна з відмінних рис кварків полягає в тому, що вони мають дробові електричні заряди. Кварки можуть з'єднуватися один з одним парами та трійками. З'єднання трьох кварків утворює баріони(Протони та нейтрони). У вільному стані кварки не спостерігалися. Проте кваркова модель дозволила визначити квантові числа багатьох елементарних частинок.

Елементарні частинки класифікують за такими ознаками: масі частинки, електричного заряду, типу фізичної взаємодії, в якому беруть участь елементарні частки, час життя частинок, спину та ін.

Залежно від маси спокою частинки (маса її спокою, яка визначається по відношенню до маси спокою електрона, що вважається найлегшою зі всіх частинок, що мають масу) виділяють:

♦ фотони (грец. photos- частинки, які не мають маси спокою та рухаються зі швидкістю світла);

♦ лептони (грец. leptos- легкий) - легкі частки (електрон та нейтрино);

♦ мезони (грец. mesos- середній) - середні частки з масою від однієї до тисячі мас електрона (пі-мезон, ка-мезон та ін.);

♦ баріони (грец. barys- важкий) - важкі частинки з масою понад тисячу мас електрона (протони, нейтрони та ін.).

Залежно від електричного заряду виділяють:

♦ частинки з негативним зарядом (наприклад, електрони);

♦ частинки із позитивним зарядом (наприклад, протон, позитрони);

♦ частинки з нульовим зарядом (наприклад, нейтрино).

Існують частинки з дробовим зарядом. кварки.З урахуванням типу фундаментальної взаємодії, у якому беруть участь частинки, у тому числі виділяють:

♦ адрони (грец. adros- великий, сильний), що беруть участь в електромагнітному, сильному та слабкому взаємодії;

♦ лептони, що беруть участь тільки в електромагнітній та слабкій взаємодії;

♦ частинки - переносники взаємодій (фотони - переносники електромагнітної взаємодії; гравітони - переносники гравітаційної взаємодії; глюони - переносники сильної взаємодії; проміжні векторні бозони - переносники слабкої взаємодії).

За часом життя частки діляться на стабільні, квазістабільні та нестабільні. Більшість елементарних частинок нестабільна, час їхнього життя - 10 -10 -10 -24 с. Стабільні частки не розпадаються тривалий час. Вони можуть бути від нескінченності до 10 -10 с. Стабільними частинками вважаються фотон, нейтрино, протон та електрон. Квазистабільні частки розпадаються внаслідок електромагнітної та слабкої взаємодії, інакше їх називають резонансами. Час їхнього життя становить 10 -24 -10 -26 с.

2.2. Фундаментальні взаємодії

Взаємодія - основна причина руху матерії, тому взаємодія притаманна всім матеріальним об'єктам незалежно від їхнього природного походження та системної організації. Особливості різних взаємодій визначають умови існування та специфіку властивостей матеріальних об'єктів. Усього відомо чотири види взаємодії: гравітаційне, електромагнітне, сильне та слабке.

Гравітаційневзаємодія першою з відомих фундаментальних взаємодій стала предметом дослідження вчених. Воно проявляється у взаємному тяжінні будь-яких матеріальних об'єктів, що мають масу, передається за допомогою гравітаційного поля та визначається законом всесвітнього тяжіння, який був сформульований І. Ньютоном

Закон всесвітнього тяжіння визначає падіння матеріальних тіл у полі Землі, рух планет Сонячної системи, зірок тощо. У міру збільшення маси речовини гравітаційні взаємодії зростають. Гравітаційна взаємодія - найслабша з усіх відомих сучасній науцівзаємодій. Проте гравітаційні взаємодії визначають будову всього Всесвіту: утворення всіх космічних систем; існування планет, зірок та галактик. Важлива роль гравітаційної взаємодії визначається його універсальністю: всі тіла, частинки та поля беруть участь у ньому.

Переносниками гравітаційної взаємодії є гравітони – кванти гравітаційного поля.

Електромагнітневзаємодія також є універсальною і існує між будь-якими тілами в мікро-, макро- та мегасвіті. Електромагнітна взаємодія обумовлена ​​електричними зарядами та передається за допомогою електричного та магнітного полів. Електричне поле виникає за наявності електричних зарядів, А магнітне - під час руху електричних зарядів. Електромагнітне взаємодія описується: законом Кулона, законом Ампера та інших. й у узагальненому вигляді - електромагнітної теорією Максвелла, що пов'язує електричне і магнітне поля. Завдяки електромагнітній взаємодії виникають атоми, молекули та відбуваються хімічні реакції. Хімічні реакції є проявом електромагнітних взаємодій і є результатами перерозподілу зв'язків між атомами в молекулах, а також кількості та складу атомів у молекулах різних речовин. Різні агрегатні стани речовини, сили пружності, тертя тощо визначаються електромагнітною взаємодією. Переносниками електромагнітної взаємодії є фотони – кванти електромагнітного поля з нульовою масою спокою.

Усередині атомного ядра виявляються сильні та слабкі взаємодії. Сильневзаємодія забезпечує зв'язок нуклонів у ядрі. Ця взаємодія визначається ядерними силами, що мають зарядову незалежність, короткодію, насичення та інші властивості. Сильна взаємодія утримує нуклони (протони та нейтрони) в ядрі та кварки всередині нуклонів та відповідає за стабільність атомних ядер. За допомогою сильної взаємодії вчені пояснили чому протони ядра атома не розлітаються під дією електромагнітних сил відштовхування. Сильне взаємодія передається глюонами - частинками, що «склеюють» кварки, що входять до складу протонів, нейтронів та інших частинок.

Слабкевзаємодія також діє лише у мікросвіті. У цій взаємодії беруть участь усі елементарні частинки, крім фотона. Воно зумовлює більшість розпадів елементарних частинок, тому його відкриття відбулося за відкриттям радіоактивності. Перша теорія слабкої взаємодії була створена в 1934 р. Е. Фермі та розвинена в 1950-і рр. н. М. Гелл-Маном, Р. Фейнманом та іншими вченими. Переносниками слабкої взаємодії прийнято вважати частинки з масою в 100 разів більшими за масу протонів - проміжні векторні бозони.

Характеристики фундаментальних взаємодій представлені у табл. 2.1.

Таблиця 2.1

Характеристики фундаментальних взаємодій

З таблиці видно, що гравітаційна взаємодія набагато слабша за інші взаємодії. Радіус його дії необмежений. Воно не відіграє суттєвої ролі в мікропроцесах і в той же час є основним для об'єктів з більшими масами. Електромагнітна взаємодія сильніша за гравітаційну, хоча радіус її дії також необмежений. Сильна та слабка взаємодії мають дуже обмежений радіус дії.

Одне з найважливіших завдань сучасного природознавства - створення єдиної теорії фундаментальних взаємодій, що поєднує різні види взаємодії. Створення подібної теорії означало також побудова єдиної теорії елементарних частинок.

2.3. Теплове випромінювання. Народження квантових уявлень

Наприкінці XX ст. хвильова теорія не могла пояснити та описати теплове випромінювання у всьому діапазоні частот електромагнітних хвиль теплового діапазону. А те, що теплове випромінювання, і, зокрема, світло, є електромагнітними хвилями, стало науковим фактом. Дати точний опис теплового випромінювання вдалося німецькому фізику Максу Планку.

14 грудня 1900 р. Планк виступив на засіданні Німецького фізичного товариства з доповіддю, у якому виклав свою гіпотезу квантової природи теплового випромінювання та нову формулу випромінювання (формула Планка). Цей день фізики вважають днем ​​народження нової фізики – квантової. Визначний французький математик і фізик А. Пуанкаре писав: «Квантова теорія Планка є, безперечно, найбільша і найглибша революція, яку натуральна філософія зазнала з часів Ньютона».

Планк встановив, що теплове випромінювання (електромагнітна хвиля) випромінюється не суцільним потоком, а порціями (квантами). Енергія кожного кванта

тобто пропорційна частоті електромагнітної хвилі – v. Тут h- постійна Планка, що дорівнює 6,62 · 10 -34 Дж · с.

Збіг розрахунків Планка з досвідченими даними було повним. У 1919 р. М. Планку надали Нобелівську премію.

На основі квантових уявлень А. Ейнштейн в 1905 р. розробив теорію фотоефекту (Нобелевська премія 1922 р.), поставивши науку перед фактом: світло має і хвильові і корпускулярні властивості, він випромінюється, поширюється і поглинається квантами (порціями). Кванти світла стали називати фотонами.

2.4. Гіпотеза де Бройля про корпускулярно-хвильовий дуалізм властивостей частинок

Французький вчений Луї де Бройль (1892-1987) у 1924 р. у докторській дисертації «Дослідження з теорії квантів» висунув сміливу гіпотезу про універсальність корпускулярно-хвильового дуалізму, стверджуючи, що оскільки світло поводиться в одних випадках як хвиля, а в інших - як частка, те й матеріальні частинки (електрони та ін) в силу спільності законів природи повинні мати хвильові властивості. «В оптиці, - писав він, - протягом сторіччя надто нехтували корпускулярним способом розгляду порівняно з хвильовим; чи не робилася теоретично речовини зворотна помилка? Чи не думали ми надто багато про картину «часток» і чи не нехтували надмірною картиною хвиль?» Тоді гіпотеза де Бройля виглядала шаленою. Лише 1927 р., через три роки, наука пережила величезне потрясіння: фізики До. Девіссон і Л. Джермер експериментально підтвердили гіпотезу де Бройля, отримавши дифракційну картину електронів.

Відповідно до квантової теорії світла А. Ейнштейна, хвильові характеристики фотонів світла (частота коливань vта довжина хвиля л = c/v) пов'язані з корпускулярними характеристиками (енергією ε ф, релятивістською масою m ф та імпульсом р ф) співвідношеннями:

За ідеєю де Бройля, будь-яка мікрочастинка, в тому числі і з масою спокою. Ц 0, повинна мати не тільки корпускулярні, а й хвильові властивості. Відповідні частоти vі довжина хвилі л визначаються при цьому співвідношеннями, подібними до ейнштейнівських:

Звідси довжина хвилі де Бройля.

Таким чином, співвідношення Ейнштейна, отримані ним при побудові теорії фотонів у результаті гіпотези, висунутої де Бройлем, набули універсального характеру і стали однаково застосовними як для аналізу корпускулярних властивостей світла, так і для дослідження хвильових властивостей усіх мікрочастинок.

2.5. Досліди Резерфорда. Модель атома Резерфорда

А. Досліди Резерфорда

У 1911 р. Резерфорд провів виняткові за значенням експерименти, які довели існування ядра атома. Для дослідження атома Резерфорд застосував його зондування (бомбардування) за допомогою α-часток, що виникають при розпаді радію, полонію та деяких інших елементів. Резерфордом та його співробітниками ще в більш ранніх дослідах у 1909 р. було встановлено, що α-частинки мають позитивний заряд, рівний за модулем подвоєного заряду електрона q =+2e,і масою, що збігається з масою атома гелію, тобто

m а= 6,62 · 10 -27 кг,

що приблизно в 7300 разів більше за масу електрона. Пізніше було встановлено, що α-частинки є ядрами атомів гелію. Цими частинками Резерфорд бомбардував атоми важких елементів. Електрони внаслідок своєї малої маси не можуть змінити траєкторію α-частиці. Їхнє розсіювання (зміна напрямку руху) може викликати лише позитивно заряджену частину атома. Таким чином, за розсіянням α-частинок можна визначити характер розподілу позитивного заряду, отже, і маси всередині атома.

Відомо, що α-частинки, випромінювані полонієм, летять зі швидкістю 1,6-107 м/с. Полоній поміщався всередину свинцевого футляра, вздовж якого висвердліли вузький канал. Пучок α-частинок, пройшовши канал та діафрагму, падав на фольгу. Золоту фольгу можна зробити виключно тонкою - товщиною 4-10 -7 м (у 400 атомів золота; це число можна оцінити, знаючи масу, щільність та молярну масу золота). Після фольги -частинки потрапляли на напівпрозорий екран, покритий сульфідом цинку. Зіткнення кожної частинки з екраном супроводжувалося спалахом світла (сцинтиляцією), зумовленим флуресценцією, що спостерігалася мікроскоп.

При хорошому вакуумі всередині приладу (щоб не було розсіювання частинок від молекул повітря) без фольги на екрані виникав світлий гурток із сцинтиляцій, викликаних тонким пучком α-частинок. Коли на шляху пучка поміщалася фольга, то переважна більшість α-частинок все одно не відхилялася від свого первісного напрямку, тобто проходила крізь фольгу, ніби вона була порожнім простором. Проте були α-частинки, які змінювали свій шлях і навіть відскакували назад.

Марсден і Гейгер, учні та співробітники Резерфорда, нарахували понад мільйон сцинтиляцій та визначили, що приблизно одна з 2 тисяч α-часток відхилялася на кути, більші за 90°, а одна з 8 тисяч – на 180°. Пояснити цей результат на основі інших моделей атома, зокрема Томсона, не можна було.

Розрахунки показують, що з розподілі у всьому атомі позитивний заряд (навіть без урахування електронів) неспроможна створити досить інтенсивне електричне полі, здатне відкинути α-частицу назад. Напруженість електричного поля рівномірно зарядженої кулі максимальна на поверхні кулі і зменшується до нуля в міру наближення до центру. Розсіювання α-частинок на великі кути відбувається так, якби весь позитивний заряд атома був зосереджений у його ядрі - області, що займає дуже малий обсяг порівняно з усім об'ємом атома.

Імовірність влучення α-частинок у ядро ​​та їх відхилення на великі кути дуже мала, тому для більшості α-частинок фольги ніби не існувало.

Резерфорд теоретично розглянув задачу про розсіювання α-часток у кулонівському електричному полі ядра і отримав формулу, що дозволяє за щільністю потоку α-часток, що налітають на ядро, та виміряному числу частинок, розсіяних під деяким кутом, визначити число Nелементарних позитивних зарядів +е, що містяться в ядрі атомів даної фольги, що розсіює. Досліди показали, що число Nі порядковому номеру елемента в періодичній системі Д. І. Менделєєва, тобто N = Z(Для золота Z= 79).

Таким чином, гіпотеза Резерфорда про зосередження позитивного заряду в ядрі атома дозволила встановити фізичний зміст порядкового номера елемента в періодичній системі елементів. У нейтральному атомі має бути також Zелектронів. Істотно, що число електронів в атомі, визначене різними методами, збіглося з числом позитивних зарядів елементарних в ядрі. Це стало перевіркою справедливості ядерної моделі атома.

Б. Ядерна модель атома Резерфорда

Узагальнюючи результати дослідів із розсіювання α-частинок золотою фольгою, Резерфорд встановив:

♦ атоми за своєю природою значною мірою прозорі для α-частинок;

♦ відхилення α-частинок на великі кути можливі лише в тому випадку, якщо всередині атома є дуже сильне електричне поле, яке створюється позитивним зарядом, пов'язаним з великою та сконцентрованою в дуже малому обсязі масою.

Для пояснення цих дослідів Резерфорд запропонував ядерну модель атома: у ядрі атома (області з лінійними розмірами 10 -15 -10 -14 м) зосереджено весь його позитивний заряд та практично вся маса атома (99,9 %). Навколо ядра в області з лінійними розмірами ~10 -10 м (розміри атома оцінені в молекулярно-кінетичній теорії) рухаються замкнутими орбітами негативно заряджені електрони, маса яких становить лише 0,1 % маси ядра. Отже, електрони перебувають від ядра з відривом від 10 000 до 100 000 діаметрів ядра, тобто основну частину атома становить порожній простір.

Ядерна модель атомів Резерфорда нагадує сонячну систему: у центрі системи знаходиться «сонце» – ядро, а навколо нього по орбітах рухаються «планети» – електрони, тому цю модель називають планетарної.Електрони не падають на ядро ​​тому, що електричні сили тяжіння між ядром та електронами врівноважуються відцентровими силами, зумовленими обертанням електронів навколо ядра.

У 1914 році, через три роки після створення планетарної моделі атома, Резерфорд досліджував позитивні заряди в ядрі. Бомбардуючи електронами атоми водню, він виявив, що нейтральні атоми перетворилися на позитивно заряджені частинки. Оскільки атом водню має один електрон, Резерфорд вирішив, що ядро ​​атома є частинкою, яка несе елементарний позитивний заряд +е. Цю частинку він назвав протоном.

Планетарна модель добре узгоджується з дослідами розсіювання α-частинок, але вона не може пояснити стійкість атома. Розглянемо, наприклад, модель атома водню, що містить ядро-протон та один електрон, що рухається зі швидкістю vнавколо ядра по круговій орбіті радіусу r.Електрон повинен по спіралі падати на ядро, і частота його звернення навколо ядра (отже, і частота електромагнітних хвиль, що випромінюються ним) повинна безперервно змінюватися, тобто атом нестійкий, і його електромагнітне випромінювання повинно мати безперервний спектр.

Насправді виявляється, що:

а) атом стійкий;

б) атом випромінює енергію лише за певних умов;

в) випромінювання атома має лінійний спектр, який визначається його будовою.

Таким чином, застосування класичної електродинаміки до планетарної моделі атома призвело до повної суперечності з експериментальними фактами. Подолання труднощів зажадало створення якісно нової - квантової- Теорії атома. Однак, незважаючи на свою неспроможність, планетарна модель і зараз прийнята як наближена і спрощена картина атома.

2.6. Теорія Бору атома водню. Постулати Бора

Датський фізик Нільс Бор (1885-1962) у 1913 р. створив першу квантову теорію атома, зв'язавши в єдине ціле емпіричні закономірності лінійних спектрів водню, ядерну модель атома Резерфорда та квантовий характер випромінювання та поглинання світла.

В основу своєї теорії Бор поклав три постулати, з приводу яких американський фізик Л. Купер зауважив: «Звичайно, було дещо самовпевнено висувати пропозиції, що суперечать електродинаміці Максвелла та механіці Ньютона, але Бор був молодий».

Перший постулат(Постулат стаціонарних станів):в атомі електрони можуть рухатися тільки за певними, так званими дозволеними, або стаціонарними, круговими орбітами, на яких вони, незважаючи на наявність у них прискорення, не випромінюють електромагнітних хвиль (тому ці орбіти названі стаціонарними). Електрон на кожній стаціонарній орбіті має певну енергію E n .

Другий постулат(Правило частот):атом випромінює або поглинає квант електромагнітної енергії під час переходу електрона з однієї стаціонарної орбіти на іншу:

hv = E 1 - E 2

де E 1 і E 2 - енергія електрона відповідно до та після переходу.

При E 1 > E 2 відбувається випромінювання кванта (перехід атома з одного стану з більшою енергією в стан з меншою енергією, тобто перехід електрона з будь-якої далекої на ближню від ядра орбіту); при E 1< E 2 - поглощение кванта (переход атома в состояние с большей энергией, то есть переход электрона на более удаленную от ядра орбиту).

Будучи впевненим, що постійна Планка має відігравати основну роль у теорії атома, Бор увів третій постулат(Правило квантування):на стаціонарних орбітах момент імпульсу електрона L n = m e υ n r nкратний величині = h/(2π), тобто

m e υ n r n = nh, n = 1, 2, 3, …,

де = 1,05 · 10 -34 Дж · с - постійна Планка (величина h/(2π)) зустрічається настільки часто, що для неї запроваджено спеціальне позначення («аш» з межею; в даній роботі «аш» - пряме); m е = 9,1 · 10 -31 кг – маса електрона; r п- радіус n-ї стаціонарноїорбіти; υ n- Швидкість електрона на цій орбіті.

2.7. Атом водню у квантовій механіці

Рівнянням руху мікрочастинки у різних силових полях є хвильове рівняння Шредінгера.

Для стаціонарних станів рівняння Шредінгера буде таким:

де Δ - оператор Лапласа

, m- маса частки, h- Постійна Планка, E- Повна енергія, U- потенційна енергія.

Рівняння Шредінгера є диференціальним рівнянням другого порядку та має рішення, що вказує на те, що в атомі водню повна енергія повинна мати дискретний характер:

E 1 , E 2 , E 3…

Ця енергія знаходиться на відповідних рівнях n=1,2,3,…за формулою:

Найнижчий рівень Eвідповідає мінімальній можливій енергії. Цей рівень називають основним, решта - збудженими.

У міру зростання головного квантового числа nенергетичні рівні розташовуються вже, повна енергія зменшується, і при n= ∞ вона дорівнює нулю. При E>0електрон стає вільним, незв'язаним із конкретним ядром, а атом - іонізованим.

Повний опис стану електрона в атомі, крім енергії, пов'язаний із чотирма характеристиками, які називаються квантовими числами. До них відносяться: головне квантове число п,орбітальне квантове число l,магнітне квантове число m 1 магнітне спинове квантове число m s .

Хвильова φ-функція, що описує рух електрона в атомі, є не одномірною, а просторовою хвилею, що відповідає трьом ступеням свободи електрона в просторі, тобто хвильова функція в просторі характеризується трьома системами. Кожна з них має свої квантові числа: п, l, m l .

Кожній мікрочастинці, у тому числі й електрону, також властиве власний внутрішній складний рух. Цей рух може характеризуватись четвертим квантовим числом m s . Поговоримо про це докладніше.

A.Головне квантове число п, згідно з формулою, визначає енергетичні рівні електрона в атомі і може приймати значення п= 1, 2, 3…

Б.Орбітальне квантове число/. З рішення рівняння Шредінгера випливає, що момент імпульсу електрона (його механічний орбітальний момент) квантується, тобто набуває дискретних значень, що визначаються формулою

де L l- момент імпульсу електрона на орбіті, l- орбітальне квантове число, яке при заданому пприймає значення i= 0, 1, 2… (n- 1) та визначає момент імпульсу електрона в атомі.

B.Магнітне квантове число m l. З рішення рівняння Шредінгера слід також, що вектор L l(Момент імпульсу електрона) орієнтується у просторі під впливом зовнішнього магнітного поля. При цьому вектор розгорнеться так, що його проекція на напрямок зовнішнього магнітного поля буде

L l z= hm l

де m lназивається магнітним квантовим числом,яке може набувати значень m l= 0, ±1, ±2,±1, тобто всього (2l + 1) значень.

Враховуючи сказане, можна зробити висновок про те, що атом водню може мати те саме значення енергії, перебуваючи в декількох різних станах (n - те саме, а lі m l- Різні).

Під час руху електрона в атомі електрон помітно виявляє хвильові властивості. Тому квантова електроніка взагалі відмовляється від класичних уявлень про електронні орбіти. Йдеться визначення можливого місця знаходження електрона на орбіті, тобто місцезнаходження електрона то, можливо представлено умовним «хмарою». Електрон при своєму русі хіба що «розмазаний» з усього обсягу цієї «хмари». Квантові числа nі lхарактеризують розмір та форму електронної «хмари», а квантове число m l- орієнтацію цієї «хмари» у просторі.

У 1925 р. американські фізики Уленбекі Гаудсмітдовели, що електрон також має власний момент імпульсу (спином), хоча ми не вважаємо електрон складною мікрочастинкою. Пізніше з'ясувалося, що спин мають протони, нейтрони, фотони та інші елементарні частинки

Досліди Штерна, Герлахата інших фізиків призвели до необхідності характеризувати електрон (і мікрочастинки взагалі) додатковим внутрішнім ступенем свободи. Звідси для повного опису стану електрона в атомі необхідно задавати чотири квантові числа: головне - п,орбітальне - l,магнітне - m l, магнітне спинове число - m s .

В квантової фізикивстановлено, що так звана симетрія чи асиметрія хвильових функцій визначається спином частки. Залежно від характеру симетрії частинок всі елементарні частинки та побудовані з них атоми та молекули поділяються на два класи. Частинки з напівцілим спином (наприклад, електрони, протони, нейтрони) описуються асиметричними хвильовими функціями та підпорядковуються статистиці Фермі-Дірака. Ці частки називаються ферміонами.Частинки з цілим спином, у тому числі і з нульовим, такі як фотон (Ls=1) або л-мезон (Ls= 0), описуються симетричними хвильовими функціями та підпорядковуються статистиці Бозе-Ейнштейна. Ці частки називаються бозонами.Складні частинки (наприклад, атомні ядра), складені з непарного числа ферміонів, також є ферміонами (сумарний спин – напівцілий), а складені з парного – бозонами (сумарний спин – цілісний).

2.8. Багатоелектронний атом. Принцип Паулі

У багатоелектронному атомі, заряд якого дорівнює Ze, електрони займатимуть різні «орбіти» (оболонки). Під час руху навколо ядра Z-електрони розташовуються відповідно до квантово-механічного закону, який називається принципом Паулі(1925). Він формулюється так:

> 1. У будь-якому атомі може бути двох однакових електронів, визначених набором чотирьох квантових чисел: головного n,орбітального /, магнітного mта магнітного спінового m s .

> 2. У станах з певним значенням можуть бути в атомі трохи більше 2n 2 електронів.

Значить, на першій оболонці («орбіті») можуть бути лише 2 електрони, на другій - 8, на третій - 18 і т. д.

Таким чином, сукупність електронів у багатоелектронному атомі, що мають одне й те саме головне квантове число n, називають електронною оболонкою.У кожній з оболонок електрони розташовуються за підболочками, які відповідають певному значенню /. Оскільки орбітальне квантове число lприймає значення від 0 до (п - 1), число підболочок дорівнює порядковому номеру оболонки п.Кількість електронів у підболочці визначається магнітним квантовим числом m lта магнітним спиновим числом m s .

Принцип Паулі зіграв визначну роль розвитку сучасної фізики. Так, наприклад, вдалося теоретично обґрунтувати періодичну систему елементів Менделєєва. Без принципу Паулі неможливо було б створити квантові статистики та сучасну теорію твердих тіл.

2.9. Квантово-механічне обґрунтування Періодичного закону Д. І. Менделєєва

У 1869 р. Д. І. Менделєєв відкрив періодичний закон зміни хімічних та фізичних властивостей елементів залежно від їх атомних мас. Д. І. Менделєєв ввів поняття порядкового номера Z-елемента і, розташувавши хімічні елементи порядку зростання їх номери, отримав повну періодичність у зміні хімічних властивостей елементів. Фізичний зміст порядкового номера Z-елемента в періодичній системі було встановлено в ядерній моделі атома Резерфорда: Zзбігається з кількістю позитивних елементарних зарядів у ядрі (протонів) і, відповідно, з числом електронів в оболонках атомів.

Принцип Паулі дає пояснення періодичної системи Д. І. Менделєєва. Почнемо з атома водню, що має один електрон та один протон. Кожен наступний атом отримуватимемо, збільшуючи заряд ядра попереднього атома на одиницю (один протон) і додаючи один електрон, який ми поміщатимемо в доступний йому, згідно з принципом Паулі, стан.

У атома водню Z= 1 на оболонці 1 електрон. Цей електрон знаходиться на першій оболонці (K-оболонка) та має стан 1S, тобто у нього n=1,а l=0(S-стан), m= 0, ms = ±l/2 (орієнтація його спина довільна).

У атома гелію (Не) Z = 2 на оболонці 2 електрона, обидва вони розташовуються на першій оболонці і мають стан 1S,але з антипаралельною орієнтацією спинів. На атомі гелію закінчується заповнення першої оболонки (K-оболонки), що відповідає завершенню I періоду Періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва. За принципом Паулі, на першій оболонці більше двох електронів розмістити не можна.

У атома літію (Li) Z= 3, на оболонках 3 електрона: 2-на першій оболонці (К-оболонці) і 1-на другій (L-оболонці). На першій оболонці електрони в стані 1S,а на другий - 2S.Літією починається II період таблиці.

У атома берилію (Be) Z= 4 на оболонках 4 електрона: 2 на першій оболонці в стані ISта 2 на другий у стані 2S.

У наступних шести елементів - від (Z = 5) до Ne(Z = 10) - йде заповнення другої оболонки, при цьому електрони знаходяться як у стані 2S, так і в стані 2р (у другої оболонки утворюється 2 під-оболонки).

У атома натрію (Na) Z= 11. У нього перша та друга оболонки, згідно з принципом Паулі, повністю заповнені (2 електрони на першій та 8 електронів на другій оболонках). Тому одинадцятий електрон розташовується на третій оболонці (М-оболонці), займаючи нижчий стан 3 S.Натрієм відкривається III період Періодичної системи Д. І. Менделєєва. Розмірковуючи таким чином, можна побудувати всю таблицю.

Таким чином, періодичність у хімічних властивостях елементів пояснюється повторюваністю у структурі зовнішніх оболонок у атомів споріднених елементів. Так, інертні гази мають однакові зовнішні оболонки із 8 електронів.

2.10. Основні поняття ядерної фізики

Ядра всіх атомів можна розділити на два великі класи: стабільні та радіоактивні. Останні мимоволі розпадаються, перетворюючись на ядра інших елементів. Ядерні перетворення можуть відбуватися і зі стабільними ядрами при їх взаємодії один з одним та з різними мікрочастинками.

Будь-яке ядро ​​заряджено позитивно, і величина заряду визначається кількістю протонів в ядрі Z (зарядне число). Кількість протонів та нейтронів в ядрі визначає масове число ядра A. Символічно ядро ​​записується так:

де X- Символ хімічного елемента. Ядра з однаковим зарядовим числом Zта різними масовими числами Aназиваються ізотопами. Наприклад, уран у природі зустрічається в основному у вигляді двох ізотопів

Ізотопи мають однакові хімічні властивості та різні фізичні. Наприклад, ізотоп урану 2 3 5 92 U добре взаємодіють з нейтроном 1 0 nбудь-яких енергій і може розділитися на два легші ядра. У той же час ізотоп урану 238 92 Uділиться лише за взаємодії з нейтронами високих енергій, понад 1 мегаэлектроновольта (МеВ) (1 МеВ = 1,6 · 10 -13 Дж). Ядра з однаковими Aта різними Zназиваються ізобарами.

У той час як заряд ядра дорівнює сумі зарядів протонів, що входять до нього, маса ядра не дорівнює сумі мас окремих вільних протонів і нейтронів (нуклонів), вона трохи менше її. Це пояснюється тим, що для зв'язку нуклонів в ядрі (для організації сильної взаємодії) потрібна енергія зв'язку E.Кожен нуклон (і протон і нейтрон), потрапляючи в ядро, образно кажучи, виділяє частину своєї маси для формування внутрішньоядерної сильної взаємодії, яка «склейує» нуклони в ядрі. При цьому, згідно з теорією відносності (див. розділ 3), між енергією Eта масою mіснує співвідношення E = mc 2 де з- Швидкість світла у вакуумі. Отже, формування енергії зв'язку нуклонів в ядрі E свпризводить до зменшення маси ядра на так званий дефект маси Δm = E св· З 2 . Ці уявлення підтверджені численними експериментами. Побудувавши залежність енергії зв'язку на один нуклон Eсв / A= від числа нуклонів в ядрі A,ми одразу побачимо нелінійний характер цієї залежності. Питома енергія зв'язку зі зростанням Aспочатку круто зростає (у легких ядер), потім характеристика наближається до горизонтальної (у середніх ядер), а далі повільно знижується (у важких ядер). У урану ε ≈ 7,5 МеВ, а у середніх ядер ε ≈ 8,5 МеВ. Середні ядра найбільш стійкі, вони велика енергія зв'язку. Звідси відкривається можливість отримання енергії при розподілі важкого ядра на два легших (середніх). Така ядерна реакція поділу може бути здійснена при бомбардуванні ядра урану вільним нейтроном. Наприклад, 2 3 5 92 U ділиться на два нових ядра: рубідій 37 -94 Rb і цезій 140 55 Cs (один з варіантів поділу урану). Реакція поділу важкого ядра чудова тим, що крім нових легших ядер з'являються два нових вільні нейтрони, які називають вторинними. При цьому на кожен акт розподілу припадає 200 МеВ енергії, що виділяється. Вона виділяється у вигляді кінетичної енергії всіх продуктів розподілу і далі може бути використана, наприклад, для нагрівання води або іншого теплоносія. Вторинні нейтрони, у свою чергу, можуть викликати поділ інших ядер урану. Утворюється ланцюгова реакція, в результаті якої в середовищі, що розмножує, може виділитися величезна енергія. Цей спосіб отримання енергії широко використовується в ядерних боєприпасах та керованих ядерних енергетичних установках на електростанціях та на транспортних об'єктах з атомною енергетикою.

Крім зазначеного способу отримання атомної (ядерної) енергії є й інший - злиття двох легких ядер у важче ядро. Процес об'єднання легких ядер може відбуватися лише при зближенні вихідних ядер на відстань, де діють ядерні сили (сильна взаємодія), тобто ~ 10 - 15 м. Цього можна досягти при надвисоких температурах близько 1 000 000 °C. Такі процеси називають термоядерними реакціями.

Термоядерні реакції в природі йдуть на зірках і, звичайно, Сонце. В умовах Землі вони відбуваються під час вибухів водневих бомб (термоядерна зброя), запалом для яких служить звичайна атомна бомба, що створює умови для формування надвисоких температур. Керований термоядерний синтез поки що має лише науково-дослідну спрямованість. Промислових установок немає, проте роботи у цьому напрямі ведуться у всіх розвинених країнах, у тому числі й у Росії.

2.11. Радіоактивність

Радіоактивністю називається мимовільне перетворення одних ядер на інші.

Спонтанний розпад ізотопів ядер в умовах природного середовища називають природною,а в умовах лабораторій внаслідок діяльності людини - штучною радіоактивністю.

Природну радіоактивність відкрив французький фізик Анрі Беккерель у 1896 р. Це відкриття викликало революцію у природознавстві взагалі та у фізиці зокрема. Класична фізика ХІХ ст. з її переконаністю в неподільності атома пішла у минуле, поступившись місцем новим теоріям.

Відкриття та дослідження явища радіоактивності пов'язане також з іменами Марії та П'єра Кюрі. Цим дослідникам у 1903 р. було присуджено Нобелівську премію з фізики.

Штучна радіоактивність відкрита та досліджена подружжям Ірен та Фредеріком Жоліо-Кюрі, яке у 1935 р. також здобуло Нобелівську премію.

Слід зазначити, що принципової різниці між цими двома типами радіоактивності немає.

До кожного радіоактивного елемента встановлено кількісні оцінки. Так, ймовірність розпаду одного атома в одну секунду характеризується постійним розпадом даного елемента л, а час, за який розпадається половина радіоактивного зразка, називається періодом напіврозпаду Г05.

Згодом кількість ядер, що не розпалися. Nспадає за експонентним законом:

N= N 0 e -λt ,

де N 0 - число ядер, що не розпалися, в момент часу t = t 0 (тобто початкове число атомів), N -поточне значення числа тих, хто не розпався

Цей закон називається елементарним законом радіоактивного розпаду. З нього можна отримати формулу для періоду напіврозпаду:

Число радіоактивних розпадів у зразку за одну секунду називають активністю радіоактивного препарату.Найчастіше активність позначають буквою Aтоді за визначенням:

де знак «-» означає спадання Nв часі.

Одиниця активності у системі СІ - Беккерель (Бк): 1 Бк=1распад/1с. Часто практично використовується позасистемна одиниця - Кюрі (Кі), 1 Кі = 3,7 · 10 10 Бк.

Можна показати, що активність зменшується у часі також за експонентним законом:

A = A 0 e -λt .

Питання для самоперевірки

1. Що таке матерія? Які види матерії розрізняють у сучасному уявленні?

2. Поясніть поняття «елементарні частки». Назвіть найважливіші характеристики елементарних частинок. Як класифікуються елементарні частки?

3. Скільки видів взаємодії вам відомо? Назвіть їх основні риси.

4. Що таке античастинки?

5. У чому полягає специфіка вивчення мікросвіту порівняно з вивченням мега- та макросвіту?

6. Охарактеризуйте коротко історію розвитку поглядів на будову атома.

7. Сформулюйте постулати Н. Бора. Чи можна з допомогою теорії Н. Бора пояснити структуру атомів всіх елементів таблиці Д. І. Менделєєва?

8. Хто і коли створив теорію електромагнітного поля?

9. Що таке радіоактивність?

10. Назвіть основні види радіоактивного розпаду.

МАТЕРІЯ І ПОЛЕ

Поняття поля - формувалося поступово, можна сказати, протягом усього 19 століття. Саме воно і започаткувало становлення некласичної науки та філософії. Поле – дуже дивне поняття. Поля є невід'ємними компонентами будь-яких, відомих науці, частинок. Кожен електрон, наприклад, має три поля: електромагнітне, гравітаційне, і ще т.з. поле "слабке". Насамперед, нас зараз цікавить питання, чи у всьому Всесвіті у частинок - існують поля? Потрібно спочатку розібратися в суті полів, щоб відповісти на це питання. Але взагалі, для початку, властивість полів усім частинкам у всьому нескінченному Всесвіті - припустити можна. Хоча конкретні види полів, там – звичайно інші, ніж у частинок у Всесвіті – і нескінченно різноманітні.

Чим характеризується поле загалом? Для початку будь-яке поле - характеризується, по-перше, напруженістю, і, по-друге, безмежною протяжністю в просторі. Остання властивість - якраз є найбільш дивною і важкою. Щоб уявити цю властивість (тобто безмежну протяжність), візьмемо, наприклад, звичайний магніт: напруженість магнітного поля магніту - падає зі збільшенням відстані від магніту, і незабаром стає мізерною, але нуля - ні на якій, навіть на величезній відстані - Не досягає! Розмір поля магніту т. о. - Безмежний. А т. до. поле є лише частиною магніту як об'єкта, те й сам магніт - виявляється безмежними розмірами (!), т. е. безмежною протяжністю в просторі. Дуже дивно це є й незвично, проте, так є.

Всі поля - властиві безмежні розміри; а т. до. поля вважаються невід'ємними компонентами кожної частки у Всесвіті, то кожна частинка, тому - теж має безмежний розмір (=безмежної протяжністю в просторі), і не може мати, тому - ні поверхні, ні геометричної форми, ні певного розміру. Такі уявлення про частинки (і об'єкти взагалі) - все ще здаються незвичними, але саме такі, в цілому, сучасні уявленняі про електрони, і про атоми, і навіть про макрооб'єкти. І ці уявлення - легко можна поширювати на весь нескінченний Всесвіт.

Далі: кожне окреме існуюче поле (як, наприклад, електромагнітне поле окремого електрона), - це якась, окрема від інших, безперервна субстанція, що має безмежну протяжність. Будь-яке поле - є частиною якоїсь, тієї чи іншої, частинки (або макрооб'єкта). Поле - це матерієподібна основа, що присутня в будь-якій частинці нарівні з матерією (представленою т.з. матеріальною серцевиною). У будь-якій частинці т. о. є одночасно дві основи: і матерія, і поле (/поля). Електрон, наприклад, т. о. складається - з матеріальної серцевини, в оточенні трьох полів (електромагнітного, гравітаційного, і «слабкого»), що безмежно продовжуються на всі боки від матеріальної серцевини.

Завдяки полям, і їх безмежній протяжності в просторі, будь-яка частка - безмежна, і взаємодіє, одночасно, як мінімум, з усіма частинками, що є в Світобудові ... (хоча інтенсивність взаємодій - велика і значна лише з «найближчими» частинками; усіма ж іншими взаємодіями - можна, певною мірою, знехтувати).

Далі: будь-яке поле - це не повноцінна субстанція, тобто напівсубстанція, бо поле - має тільки одну субстанційну властивість з двох: поле - має протяжність (безмежну), зате повністю позбавлене щільності (твердості). (Напруженість – зовсім не щільність!). Будь-яке поле - напружене, але абсолютно безтілесне.

У кожній точці космічного вакууму присутні поля, одночасно, як мінімум, від усіх частинок, що є в Світобудові, і вакуум т. о. - заповнений полями вщерть! проте вакуум - прозорий і безтілесний, бо такі - і поля. В результаті вакуум - не порожнеча, і порожнечі т. о. - не існує зовсім, бо все навколо - повністю заповнено (безмежними) полями. Але при цьому, ця відсутність порожнечі – анітрохи не перешкоджає рухам частинок!

Т.ч. у некласичні часи перебуває рішення, як рух - може здійснюватися і умовах повної відсутності порожнечі (=неіснування небуття).

Поле бою Військові мистецтва можуть бути образною метафорою всього життя, проте Шлях Мирного Воїна рідко пов'язані зі зіткненнями із зовнішніми противниками. Найважчі битви приховані глибоко всередині душі - у глибинах себе ми боремося зі своїми страхами,