ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПОРТАЛ ДЛЯ ПЕДАГОГОВ, УЧЕНИКОВ, СТУДЕНТОВ
З   А            П   А   Р   Т   О   Й
Быть      умным      модно!
Главная Мой профиль Выход                      Вы вошли как Гость | Группа "Гости" | RSS
Воскресенье, 08.12.2019, 05:38
ИГРЫ НА ПЕРЕМЕНЕ   ДЕТИ И ЗАКОН   ШКОЛЬНЫЙ ТЕАТР   РЕБУСЫ  ШКОЛЬНЫЙ ФОЛЬКЛОР
» ШКОЛЬНАЯ ЖИЗНЬ
» ПЛАНЫ-КОНСПЕКТЫ
   УРОКОВ

РУССКИЙ ЯЗЫК

ЛИТЕРАТУРА

ИНОСТРАННЫЙ ЯЗЫК

ИСТОРИЯ

МАТЕМАТИКА

БИОЛОГИЯ

ГЕОГРАФИЯ

ХИМИЯ

ФИЗИКА

ИНФОРМАТИКА

ОБЩЕСТВОЗНАНИЕ

ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ

ОБЖ

ТЕХНОЛОГИЯ

ФИЗКУЛЬТУРА

МХК

МУЗЫКА

ИЗО

ВНЕКЛАССНАЯ РАБОТА

» НАЧАЛЬНАЯ ШКОЛА
» РУССКИЙ ЯЗЫК

РУССКИЙ ЯЗЫК: КРАТКИЙ
   ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ КУРС
   ДЛЯ ШКОЛЬНИКОВ


РУССКИЙ ЯЗЫК И КУЛЬТУРА
   РЕЧИ


ДИКТАНТЫ ПО РУССКОМУ
   ЯЗЫКУ


ИЗЛОЖЕНИЯ ПО РУССКОМУ
   ЯЗЫКУ


ТЕСТЫ ПО РУССКОМУ
   ЯЗЫКУ. 5 КЛАСС


ТЕСТЫ ПО РУССКОМУ
   ЯЗЫКУ. 6 КЛАСС


РАБОЧИЕ МАТЕРИАЛЫ К
   УРОКАМ РУССКОГО ЯЗЫКА.
   7 КЛАСС


ТЕКСТЫ, РАЗВИВАЮЩИЕ
   ЛОГИКУ И МЫШЛЕНИЕ


ТЕКСТЫ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО
   АНАЛИЗА В 9 КЛАССЕ


ПОДГОТОВКА К ГИА В
   9 КЛАССЕ


ЗАДАНИЯ ПО ТЕМАМ
   "ЛЕКСИКА","ФРАЗЕОЛОГИЯ"
   И "СЛОВООБРАЗОВАНИЕ"


ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОБОБЩЕНИЯ И
   СИСТЕМАТИЗАЦИИ ЗНАНИЙ.
   11 КЛАСС


ИГРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ НА
   УРОКАХ РУССКОГО ЯЗЫКА


ВЫПУСКНОЕ СОЧИНЕНИЕ

» ЛИТЕРАТУРА

САМЫЕ ЗНАМЕНИТЫЕ
   РУССКИЕ ПОЭТЫ


РУССКАЯ ЛИТЕРАТУРА
   ХII-ХХ ВЕКОВ


ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО
   ЛИТЕРАТУРЕ


ДОКЛАДЫ ПО ЛИТЕРАТУРЕ
   7 КЛАСС


ДОКЛАДЫ ПО ЛИТЕРАТУРЕ
   9 КЛАСС


ВИДЕОУРОКИ "ЛИТЕРАТУРНОЕ
   ПРОИЗВЕДЕНИЕ ЗА
   3 МИНУТЫ"

» ИНОСТРАННЫЕ ЯЗЫКИ
» ИСТОРИЯ
» БИОЛОГИЯ
» ГЕОГРАФИЯ
» МАТЕМАТИКА
» ФИЗИКА

ФИЗИКА И ЕЕ ЗАКОНЫ

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ШКОЛЬНИКА
   "ФИЗИКА"


КТО ИЗОБРЕЛ СОВРЕМЕННУЮ
   ФИЗИКУ


НАГЛЯДНАЯ ФИЗИКА В
   ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ


ФИЗИКА ДЛЯ ВСЕХ

ВЕСЕЛАЯ МЕХАНИКА

ФИЗИКА ПОЛНАЯ ЧУДЕС

ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ТЕОРИЯ
   ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ


ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

АВИАЦИЯ И
   ВОЗДУХОПЛАВАНИЕ


ФИЗИКА. ТЕОРИЯ И ПРИМЕРЫ
   РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ


ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ.
   10-11 КЛАССЫ


КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ ПО
   ФИЗИКЕ. 9 КЛАСС


КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ ПО
   ФИЗИКЕ. 11 КЛАСС


ФИЗИКА В РИСУНКАХ

ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ
   ШЕРЛОКА ХОЛМСАХ


НЕНАГЛЯДНЫЙ ЗАДАЧНИК ПО
   ФИЗИКЕ


ФИЗИКА И МУЗЫКА

» Категории раздела
КТО ИЗОБРЕЛ СОВРЕМЕННУЮ ФИЗИКУ. ОТ МАЯТНИКА ГАЛИЛЕЯ ДО КВАНТОВОЙ ГРАВИТАЦИИ [59]
ФИЗИКА ДЛЯ ВСЕХ [169]
НАГЛЯДНАЯ ФИЗИКА В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ [66]
ФИЗИКА В РИСУНКАХ [43]
ВЕСЕЛАЯ МЕХАНИКА [18]
НЕНАГЛЯДНОЕ ПОСОБИЕ-ЗАДАЧНИК ПО ФИЗИКЕ [5]
ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА [30]
ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ ШКОЛЬНИКОВ [10]
ФИЗИКА И МУЗЫКА [21]
ФИЗИКА ПОЛНАЯ ЧУДЕС [38]
» Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
» Форма входа

Главная » Статьи » ФИЗИКА » ФИЗИКА ПОЛНАЯ ЧУДЕС

Масштабные эффекты
   Признаться откровенно, я никогда не мог понять, почему все книги, стремящиеся рассказать доступно о том, что такое квантовая теория, теория относительности и другие трудные главы современной физики, не начинаются с объяснения, почему эти главы трудны для человека. Вероятно, хорошим введением в физику был бы рассказ о том, что ее трудности — следствие того, что она изучает вещи и явления, не похожие на человека и на привычный ему мир.
   В самом деле, ведь человек — только часть природы, вполне конкретный сгусток материи, имеющий свои размеры, массу, диапазон скоростей и продолжительность существования. В известном смысле человек как бы сам собой измеряет окружающую Вселенную: инструменты, которыми он производит измерения, он создал в масштабах собственного тела. Мерки, применяемые человеком, — сантиметры, метры, километры, метры в секунду, секунды или часы — это всё такие мерки, которые, каждую в отдельности, легко представить (чуть ли не пощупать) и которыми, не пользуясь слишком большими числами и слишком дробными тоже, удобно измерять тела и явления нашей практики.
   Но ведь мир, как все больше выясняется, много шире человеческих масштабов. Мир простирается и по ту, и по сю стороны человеческих ощущений: и в сторону титанических (с человеческой точки зрения) вещей, и в сторону предметов и явлений невидимок (назовем их так за невероятно малые размеры, короткие сроки жизни, быстрые скорости перемещения и т. д.).
   Очередной балласт, который должен сбросить со своих плеч человек, чтобы правильнее понять природу, — это балласт «антропоморфности»: навязывания Вселенной на всех ее уровнях человеческих масштабов и закономерностей нашего мира.
   Не сделав этого, человек немедленно даст волю тормозящим силам умственной инерции.
   Увы, во власти такой инерции находятся еще очень многие.
   До сих пор, например, не в диковинку встретить человека, любящего пофилософствовать на тему о повторяемости миров на разных уровнях. Мне пришло однажды письмо, в котором автор сочувственно цитировал слова известного английского астронома XVIII–XIX веков Вильяма Гершеля об обитаемости Солнца. «Я полагаю себя достаточно авторитетным в астрономии, — гордо говорил Гершель, — чтобы считать Солнце обитаемым миром. Его подобие остальным планетам Солнечной системы в отношении твердости, атмосферы и пересеченного характера поверхности, вращения вокруг оси, падения тяжелых тел — все это приводит к весьма вероятному предположению о том, что Солнце так же обитаемо, как и остальные планеты, и населено существами, органы которых приспособились к необычным условиям этого гигантского шара».
   Ищут аналогию с земной жизнью и на другом конце масштабного спектра — в области микромира. В подобных случаях мне вспоминается знаменитое стихотворение Валерия Брюсова:

Быть может, эти электроны —
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков…

   Гершель был великим астрономом, а Брюсов — образованным человеком своего времени. Но заблуждался и астроном, полагавший, что за необычайно яркой атмосферой Солнца находится непрозрачное, прохладное и очень твердое небесное тело, и поэт, размышлявший о цивилизации на электроне.


   «Природа не похожа на матрешек», — сказал однажды известный французский физик-коммунист Поль Ланжевен. Он хотел выразить ту простую мысль, что переход от одного «мира» физики к другому не похож на простую смену масштабов, как это бывает при извлечении одной деревянной матрешки из другой. В физике такой переход обязательно связан с какими-то качественными изменениями. Это происходит потому, что природа многолика, и каждый ее «мир», обусловленный размерами тел или скоростями протекания процессов, имеет свое неповторимое лицо.
   Представьте себе, что некая неведомая сила вдруг уменьшила вас в тысячу раз. Вам покажется, что вы попали на другую планету. Песчинки превратятся в каменные глыбы, трава — в непроходимый лес фантастических плоских деревьев с острыми вершинами, убегающими в бесконечность. Страшные, порывистые чудовища — муравьи — бросятся на вас и слопают в момент, если вы не успеете обрести свой обычный вид.
   Одна и та же точка Вселенной — в пространстве и во времени — воспринимается по-разному существами, резко различающимися размерами. Одни увидят то, чего не видят другие; зато глаза первых будут закрыты на очевидное для вторых.
   Возьмем другой пример. Нальем в стакан воды и перевернем его. Вода, конечно, выльется. Теперь опустим в воду стеклянную палочку и вынем ее. Что мы увидим? Несколько крупных капель одна за другой быстро скатятся и упадут, но последняя капля задержится и повиснет на палочке. Для третьего, столь же простого опыта воспользуемся пульверизатором. Струей воздуха превратим воду в тончайшую водяную пыль. Что же произойдет теперь с молекулами воды, совершенно одинаковыми с теми, что были и в первых двух случаях? Они не упадут на землю: образовавшиеся жидкие пылинки будут свободно парить в воздухе, не поддерживаемые никакими твердыми предметами.
   Итак, налицо одни и те же физические тела — молекулы воды. Одни и те же силы действовали на них: силы тяжести, молекулярное сцепление, сопротивление воздушной среды (иначе говоря, сила трения воздуха). А результаты совершенно разные, потому что соотношения сил различались между собой. В одном случае преобладали силы тяжести, в другом — молекулярное сцепление, в третьем — сопротивление воздушной подушки. В конечном счете это привело к разным результатам.
   Размер определяет круг явлений, в который попадает испытуемое тело. Хотя основные законы природы, разумеется, остаются неизменными на всех размерных уровнях, но соотношение между влияющими факторами настолько изменяется, что приходится говорить о разных «классах взаимодействий». Мы уже не имеем права сказать, что вода во всех случаях упадет на землю, если ее оставить без сосуда. Приходится оговаривать условие ее падения: когда поперечник занимаемого ею пространства соразмерен с величиной «сантиметр», иначе говоря, когда изучаемое тело принадлежит к миру, воспринимаемому человеком непосредственно при помощи своих органов чувств.
   Сейчас для этого мира придумали особое название: «макромир», от греческого слова «макро» — «большой». Сюда относят все тела, начиная с больших молекул. Тысячелетиями люди в своей практике имели дело только с ним и даже не догадывались, что существуют иные круги явлений, обусловливаемые очень сильным изменением размеров. Даже Исаак Ньютон был убежден, что обнаруженные им законы механического движения и всемирного тяготения действуют на все тела совершенно одинаково и что они главенствуют повсюду, независимо от степени малости тел. Увы, он заблуждался. Но люди узнали об этом совсем недавно, какие-нибудь пятьдесят — шестьдесят лет назад. Узнали, лишь расколов атом и убедившись, что существует мир элементарных частиц, или, как его стали называть, «микромир» (от слова «микро», что значит «очень малый»).
   Итак, «масштабный эффект» проявляет себя даже в пределах макромира — мира «видимых» вещей. Но, конечно же, он неизмеримо значительнее, когда мы с помощью тонких физических приборов или умозрительно обращаем взор в недра микромира, то есть мира молекул, ионов, атомов, атомных ядер и элементарных частиц. Там властвуют силы, незаметные или слабо заметные в макромире. А такая могучая причина процессов, которую мы уважительно называем всемирным тяготением, там исчезающе ничтожна. Как выяснилось, электростатическое отталкивание между двумя электронами в 4,17·10 раз превышает гравитационное притяжение между ними! Неудивительно, что физики, изучающие атом, обычно пренебрегают силой тяготения, сбрасывают ее со счетов.
   Проникновение человеческого сознания в микромир началось на стыке последних двух веков. Раздвинув створки этого мира, ученые приступили к выяснению действующих там законов. Постепенно была создана основная теория процессов микромира — квантовая механика. Примерно до середины 50-х годов XX столетия физики трижды спускались по ступенькам вглубь: сперва от больших тел к атому, потом от атома с характерным для него размером в 10 сантиметра к атомному ядру размером в 10 сантиметра, затем от атомного ядра к его составной частице — нуклону (протону и нейтрону) с характерным размером в 10 сантиметра.
 

   В 1955 году первая из 30 тогда известных элементарных частиц — протон — перестала считаться неделимой. Работающий в Стэнфордском университете (США) молодой физик Роберт Гофштадтер доказал экспериментально (обстреливая протоны электронами, разогнанными на линейном ускорителе), что внутри протона есть своего рода твердое ядро — «керн» — размером примерно в десять раз меньше размера всей частицы. Этот керн имеет электрическую природу, поэтому его называют иногда также «электрическим облаком», в отличие от внешнего «нуклонного облака», соответствующего размеру 10 сантиметра.
   Последующие шесть лет принесли Гофштадтеру новые успехи: керн был обнаружен и в нейтронах. А в 1961 году все эти работы отмечены высшей наградой Шведской академии наук — Нобелевской премией.
   Так был сделан как бы еще один — четвертый — шаг в глубь материи, в область, ограниченную размером 10 сантиметра.
   Обозревая пройденные ступени, легко впасть в тот же грех примитивизма, который даже умных людей заставлял подозревать, что на Солнце и на электронах живут разумные существа. «Ага, — могут сказать иные, — дальнейший прогресс физики микрочастиц предельно ясен. За четвертой ступенькой начнется пятая — внутри керна обнаружат какую-то еще меньшую сердцевину; потом шаг шестой — находка сердцевины сердцевины керна; и так далее без конца…»
   В действительности все гораздо сложнее.
   Существуют определенные свидетельства тому, что дальнейшее дробление вещества на части становится невозможным и практически и теоретически. Более глубокое «упрощение» материи если и возможно, то уже не в результате уменьшения размеров. Гениальная догадка В. И. Ленина о неисчерпаемости материи в наши дни у физиков вызывает совсем не геометрические ассоциации.
   Мы не будем подробнее говорить об этом. Скажем лишь, что «масштабный эффект» может проявить себя и не при резких изменениях размеров. Эффекты теории относительности, например, проявляют себя лишь при очень высоких скоростях (приближающихся к скорости света, то есть к 300 тысячам км/сек), а также при очень больших массах. Размеры тел для теории относительности совершенно безразличны: ее законы применимы к электронам в той же степени, как и к звездам-гигантам.
   Масштабные эффекты для тел очень маленьких размеров интересуют в первую очередь раздел современной физики, называющийся квантовой механикой.
   Но прежде чем говорить о квантовой механике, нам надо поговорить о другом разделе физики: о мерах, точнее, об учении о мерах, или о метрологии (от греческих «метрон» — «мера» и «логос» — «слово», «мысль», «понятие»). Ведь чем тоньше мир, тем, чтобы его познать, человеку трудней его измерить. А измерять его тем более необходимо, что он далек от обычной человеческой жизни. Так легко неверно его представить («по-своему» — антропоморфно). В тонких областях материи измерения играют особенно большую роль.
Категория: ФИЗИКА ПОЛНАЯ ЧУДЕС | Добавил: admin (14.08.2014)
Просмотров: 417 | Теги: дополнительный материал по физике, веселые задачки, уроки физики в школе, дидактический материал по физике, методические находки для учителя фи | Рейтинг: 0.0/0
» ХИМИЯ

ОТКРЫТИЕ ХИМИЧЕСКИХ
   ЭЛЕМЕНТОВ


ГАЛЕРЕЯ ХИМИЧЕСКИХ
   ЭЛЕМЕНТОВ


РАССКАЗЫ О МЕТАЛЛАХ

ПОЛЕЗНАЯ ХИМИЯ: ТЕОРИЯ И
   ПРАКТИКА


ЗАКОН МЕНДЕЛЕЕВА

ИЛЛЮСТРАТИВНЫЙ
   МАТЕРИАЛ К СЕМИНАРАМ ПО
   НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ


ХИМИЯ. ЕГЭ

» АСТРОНОМИЯ

ПУТЕВОДИТЕЛЬ ПО
   АСТРОНОМИИ


ПРОИСХОЖДЕНИЕ НЕБЕСНЫХ
   ТЕЛ


ШКОЛЬНИКАМ О КОСМОСЕ

ЗАНИМАТЕЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
    ПО АСТРОНОМИИ И НЕ
    ТОЛЬКО


ДЕНЬ И НОЧЬ.ВРЕМЕНА ГОДА

ЗАГАДКИ АСТРОНОМИИ

» В ГОСТЯХ У РЕШАЛКИНА
» ОПЫТЫ ПРОБИРКИНА

ХИМИЯ

ФИЗИКА

АСТРОНОМИЯ

БИОЛОГИЯ

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

ПОГОДА

» ВСЕЗНАЙКИН ПОДСКАЖЕТ
» ОБЩЕСТВОЗНАНИЕ И
    ПРАВО

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ШКОЛЬНИКА
   "ГОСУДАРСТВО"


ТРЕНАЖЕР "Я - ГРАЖДАНИН
   РОССИИ". 5 КЛАСС


ОБЩЕСТВОЗНАНИЕ. ГИА.
   9 КЛАСС


ПОДГОТОВКА К ЕГЭ ПО    ОБЩЕСТВОЗНАНИЮ

ПРАВО. 10-11 КЛАСС

» ЮНЫЕ ЖУРНАЛИСТЫ

ВЫПУСКАЕМ ШКОЛЬНУЮ
   ГАЗЕТУ


ИНТЕРАКТИВНЫЕ ИГРЫ
    ДЛЯ ЮНЫХ ЖУРНАЛИСТОВ

» ЭСТЕТИЧЕСКОЕ
    ВОСПИТАНИЕ

ДЕТЯМ О КУЛЬТУРЕ

АНТИЧНЫЕ МИФЫ В    ИСКУССТВЕ

РУССКАЯ НАРОДНАЯ    МИФОЛОГИЯ

КУХНЯ НАРОДОВ МИРА

» ИЗО

РУССКИЕ ЖИВОПИСЦЫ

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ
   "ИЗОБРАЗИТЕЛЬНОЕ
   ИСКУССТВО"


КТО ТАКИЕ ХУДОЖНИКИ-
   ПЕРЕДВИЖНИКИ?


ДАВАЙТЕ РИСОВАТЬ

ОСНОВЫ
   ИЗОБРАЗИТЕЛЬНОГО
   ИСКУССТВА


ПРОГУЛКИ ПО
   ТРЕТЬЯКОВСКОЙ ГАЛЕРЕЕ

» УЧИТЕЛЬСКАЯ
» СЕМЬЯ И ШКОЛА

ТРЕНИНГ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
   ПСИХОЛОГА И ПЕДАГОГА С
   РОДИТЕЛЯМИ


100 ЗАБАВНЫХ ИГР В КРУГУ
   СЕМЬИ

» Поиск







» Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz
  • Copyright MyCorp © 2019
    Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Каталог сайтов. Зарегистрировать сайт бесплатно в каталог сайтов Яндекс цитирования Каталог сайтов и статей iLinks.RU  Каталог сайтов Bi0