Становление современной естественно-научной картины мира

1. Концепции классического естествознания: электромагнитная концепция.

2.Концепции современной физики: квантово-механическая концепция описания микромира.
3. Становление современной естественно-научной картины мира.
4.Атомистическая концепция строения материи.
5. Классификация элементарных частиц.

Явление электромагнетизма открыл в 1820 году Х.К.Эрстед, который впервые заметил магнитное действие электрических токов.
В 1830 году М.Фарадей ввел понятие «поле», в 1845 году обнаружил, что времен-ное изменение в магнитных полях порождает электрический ток.
В 1873 году Джеймс Максвелл опубли-ковал первый трактат, в котором впервые систематизировал все фундаментальные уравнения по электричеству и магнетизму.

постоянные электрические заряды, переменные магнитные поля (изменяющиеся во времени).
Источником магнитного

поля являются движущиеся электрические заряды и переменные электрические поля.
Переменное магнитное поле возбуждает электрическое, а переменное электрическое поле возбуждает магнитное.
Переменное электромагнитное поле не привязано к заряду, способно самостоятельно существовать и распространяться в пространстве

проявление единого электро-магнитного поля, которое нужно рассмат-ривать как вид материи.

Электромагнитное поле обладает импульсом, энергией и массой, изменение его состояния носит волновой характер. Скорость распростра-нения электромагнитной волны в вакууме оказалась равной скорости света. Был сде-лан вывод, что свет – это электромагнитная волна. В 1888 году Герц доказал это экспериментально.

выводу, что материя существует в двух видах: дискретного вещества и

непрерывного поля.

Вещество и поле различаются как корпускулярные и волновые сущности: вещество дискретно и состоит из атомов, а поле непрерывно.
Вещество и поле различаются по своим физическим характеристикам: частицы вещества обладают массой покоя, а поле нет.
Вещества и поле различаются по степени проницаемости: вещество мало проницаемо, а поле, наоборот, полностью проницаемо.
Скорость распространения поля равна скорости света, а скорость движения частиц вещества- меньше на много порядков.

процессе изучения теплового излучения М.Планк пришел к выводу, что в

процессах излучения энергия может выделяться или поглощаться не непрерывно и не в любых количествах, а в известных порциях- квантах.
Энергия квантов определяется через число колебаний соответствующего вида излучения и универсальную постоянную
Е= h Y.
День опубликования формулы - 14 декабря 1900 года в истории физики считается днем рождения квантовой физики, как начало эры нового естествознания.

обосновал фотонную (квантовую) теорию света.

Свет рассматривался как постоянно распространяющееся в пространстве волновое явление, и вместе с тем, как поток неделимых энергетических световых квантов или фотонов. Свет различной окраски состоит из световых квантов различной энергии. Таким образом, получено объяснение явления фотоэлектри-ческого эффекта: наличие или отсутствие фотоэффекта определяется не интенсивностью падающей волны, а её частотой (за эту работу А.Эйнштейн в 1922 г. получил Нобелевскую премию).

выдвинул идею о корпускулярно-волновых свойствах всех видов материи:

ато-мов, молекул , даже макроскопических тел . Согласно де Бройлю, любому телу с массой, движущемуся со скоростью соответствует волна.
Первое опытное подтверждение гипо-тезы де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме материи было получено в 1927 году американскими физиками К.Дэвиссоном и Л.Джермером.

и датский физик Н.Бор в 1928 году установил принцип дополнительности,

на основании которых описывается поведение микрообъектов.
Соотношение неопределенностей: для частиц, обладающих корпускулярно-волновым дуализмом, нельзя одновременно точно определить два параметра. Чем точнее определяется координата, тем менее точно можно определить импульс.
Принцип дополнительности: понятия частица и волна дополняют друг друга и в тоже время противоречат друг другу, они являются дополняющими картинами происходящего.

носит вероятностный характер, который описывается при помощи волновой функции Э.Шредингера.

Законы квантовой механики статистические.
Соответствие между динамическими и статистическими научными теориями: a) для каждой статистической теории существует приближенный динамический аналог, справедливый, когда можно пренебречь флуктуациями b) статистическая теория всегда описывает более широкий круг явлений, чем ее динамический аналог

строения материи, высказанная в античности Демокритом, была возрождена в ХУШ

веке Дж.Дальтоном.
В 1864 году Д.И.Менделеев построил систему химических элементов, основанную на их атомном весе.
В 1897 году Дж.Томсоном открыл электрон - отрицательно заряженную частицу, входящую в состав атомов. Поскольку в целом атом электронейтрален, было сделано предположение о наличии в составе атома положительно заряженной частицы.

Томсон ( лорд Кельвин) в 1902 году создал первую модель

атома («пудинг с изюмами»).
Ø≈10-10 м

в 1911 г. предложил планетарную модель атома. В центре

находится маленькое, но тяжелое ядро, а легкие электроны расположены на достаточно большом расстоянии от него.

1913 году применил принцип квантования при решении вопроса о строении

атома и характеристике атомных спектров.
Постулаты:
1. Электроны в атоме могут двигаться только по определенным стационарным орбитам, и при этом энергия не излучается (Боровская орбита).
2. Атом излучает или поглощает квант энергии при переходе электрона из одного энергетического состояния в другое (с одной орбиты на другую).

все квантовые числа равны. Это связано с тождественностью частиц. В

атоме не может быть двух электронов в одинаковых энергетических состояниях.

Строение ядра.
Ядро представляет собой

центральную часть атома. В нем сосредоточены положительный электрический заряд и основная часть массы атома; по сравнению с радиусом электронных орбит размеры ядра чрезвычайно малы: 10–15–10–14 м. Ядра состоят из протонов и нейтронов, имеющих почти одинаковую массу, протон несет электрический заряд.
Полное число протонов называется атомным номером Z атома, который совпадает с числом электронов в нейтральном атоме. Ядерные частицы (протоны и нейтроны), называемые нуклонами, удерживаются вместе очень большими силами называемыми «сильное взаимодействие».

века стало очевидно, что имеются «кирпичики мироздания», которые были названы

элементарными частицами.
Элементарные частицы - микрочастицы, внутреннюю структуру которых на современном уровне развития науки нельзя представить как совокупность других частиц. Каждая частица ведет себя как единое целое. Элементарные частицы могут превращаться друг в друга. Элементарные частицы имеют массу, электрический заряд и спин, ряд дополнительных, характерных для них величин (квантовых чисел).

между частицами.
по интенсивности располагаются в следующей последовательности:

сильные, электромагнитные, слабые, гравитационные,
Слабое взаимодействие - связано с распадом частиц, например, с происходящими в атомном ядре превращениями нейтрона в протон , электрон и антинейтрино. Большинство частиц нестабильны благодаря слабому взаимодействию.
Сильные взаимодействия - обусловливают возникновение сил, связывающих нейтроны и протоны и образование материальной системы с высокой энергией связи- атомные ядра, которые весьма устойчивы.

взаимодействия электроны и ядра соединяются в атомы, атомы в молекулы.

В определенным смысле, это взаимодействие является основным в химии и биологии.
Гравитационное взаимодействие- самое слабое по интенсивности, не учитывается в теории элементарных частиц.

- переносчиками взаимодействия.
Электромагнитное взаимодействие – переносчик - фотон
Гравитационное взаимодействие

– переносчики - кванты поля тяготения – гравитоны (пока не обнаружены).
И фотоны, и гравитоны не имеют массы (массы покоя) и всегда движутся со скоростью света.
Слабые взаимодействия – переносчики - векторные бозоны.
Переносчики сильных взаимодействий - глюоны (от английского слова glue- клей), с массой покоя равной нулю.

что все 4 фундаментальных взаимодействия можно получить из одного –

суперсилы.
Спасибо за внимание.