|
|
ОглавлениеГлава 2. Естественнонаучная картина мира Глава 3. Механика и механистическая картина мира Глава 4. Электромагнитная концепция мира Глава 5. Концепция относительности пространства–времени Глава 6. Термодинамика и концепция необратимости Глава 7. Концепция дискретности и квантовая механика Глава 8. Концепция атомизма и элементарные частицы Глава 9. Концепция детерминизма и стохастические законы Глава 10. Концепция космической эволюции и Вселенная Глава 11. Концептуальные уровни в познании веществ и химических систем Глава 12. Концепция геологических процессов и геосферных оболочек на Земле Глава 13. Концепция уровней биологических структур и организация живых систем Глава 14. Концепция биосферы и экология Глава 15. Концепция биологической и глобальной эволюции Глава 16. Концепция человека в естествознании Глава 17. Синергетика и концепция самоорганизации Глава 18. Концепция системного метода исследования Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГЛАВА 8. КОНЦЕПЦИЯ АТОМИЗМА И ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫПредставление о неделимых мельчайших частицах материи, возникшее еще в античной философии, сопровождало развитие воззрений на природу на протяжении всей истории научного познания. Впервые понятие об атоме как последней и неделимой частице тела возникло, как известно, в Древней Греции в рамках натурфилософского учения школы Левкиппа–Демокрита. Согласно этому учению в мире существуют только атомы и пустота. Различные комбинации атомов образуют самые разнообразные видимые тела. Хотя тела могут возникать и исчезать, но атомы, из которого они состоят, остаются неизменными. Они могут лишь по-разному комбинироваться и образовывать различные тела. Античная гипотеза об атомах не основывалась на каких либо эмпирических данных и была лишь гениальной догадкой, но, тем не менее, она определила на многие столетия вперед все дальнейшее развитие естествознания. И хотя сейчас мы знаем, что атом вовсе не является последней, неделимой частицей материи и имеет сложное строение, все же тенденция к поиску последних элементарных частиц, из которых построено все мироздание, продолжает существовать в новых формах атомистической концепции. Эта концепция, как уже отмечено раньше, несомненно, обладает огромными возможностями для объяснения свойств и особенностей сложных тел с помощью свойств более простых элементов и частиц. Однако такое объяснение достигается, как легко заметить, посредством редукции, то есть сведения сложного к простому, составного к элементарному. Поэтому трудно согласиться с идеей, что все многообразие сложного и качественно разнообразного мира может быть сведено к немногим свойствам небольшого числа простых, элементарных частиц. В этой главе мы продолжим дальнейшее рассмотрение концепции атомизма в широкой перспективе, обратив особое внимание на особенности современных представлений об элементарных частицах. 8.1. ПОСЛЕДУЮЩЕЕ РАЗВИТИЕ КОНЦЕПЦИИ АТОМИЗМАПосле того когда физики установили, что атом не является последним кирпичиком мироздания и сам он построен из более простых, элементарных частиц, идея поиска таких частиц заняла главное место в их исследованиях. По-прежнему мысль физиков была устремлена на то, чтобы свести все многообразие сложных свойств тел и явлений природы к простым свойствам небольшого числа первичных, основных частиц, которые впоследствии были названы элементарными. В точном смысле слова такие частицы не должны содержать каких либо других элементов. Однако в обычной практике физики называют элементарными такие частицы, которые не являются атомами или частями атомных ядер, за исключением протона и нейтрона. Иногда элементарные частицы называют также субъядерными частицами. Первая элементарная частица – электрон – была открыта еще в конце XIX в. Она представляет собой наименьшую единицу электрического заряда. Вторая частица, названная протоном, входящая в состав атома была открыта Э. Резерфордом в 1919 г. при бомбардировке атомов альфа частицами. По массе она почти в 2000 раз превосходит массу электрона, но заряжена положительно. Третья частица – нейтрон – была открыта в составе космического излучения и так названа потому, что она является нейтральной и не несет электрического заряда. Четвертая частица, названная фотоном, является квантом излучения света, и была введена для объяснения фотоэффекта. Все эти частицы и составили первоначальный запас элементарных частиц. Начиная с 1930 х годов физики, занявшись исследованием космических лучей, год за годом открывают в них новые элементарные частицы, число которых неуклонно растет. В 1932 г. был открыт позитрон, первая античастица, теоретически предсказанная известным английским физиком П. Дираком, но впервые обнаруженная в космических лучах. Она оказалась равной по массе электрону, но заряженной положительно. Аналогично этому, такая всепроницающая и, по-видимому, широко распространенная легкая частица, как нейтрино, была предсказана видным швейцарским физиком В. Паули в 1936 г., а экспериментально открыта лишь в 1953 г. То же самое можно сказать о предвидении японским физиком Х. Юкавой существования π (пи)-мезонов, которые были открыты в 1947 году. Еще раньше были открыты мюоны, которые раньше называли μ мезонами. Эти частицы по массе занимают промежуточное положение между массой электрона, которую они превышают примерно в 200 раз, и массой протона. В дальнейшем были обнаружены К+ и К– мезоны и Λ (лямбда)-гипероны, частицы, обладающие необычными свойствами, которые были названы «странными». Если раньше большинство элементарных частиц открывали в космических лучах, то начиная с 50 х годов прошлого века основным средством их обнаружения и исследования становятся ускорители. С их помощью было открыто многочисленное семейство нестабильных и коротко живущих, так называемых резонансных, частиц, а в 1955 г. – антипротон, а год спустя – антинейтрон. В 70–80-е годы обнаружено большое количество так называемых «очарованных» и «красивых» частиц, которые в 3–10 раз превосходили массу протона. Этот краткий обзор показывает, как в последние десятилетия интенсивно развивались исследования элементарных частиц, число которых сейчас, видимо, достигает около 400. Такое количество и разнообразие частиц служит явным свидетельством в пользу того, что они вряд ли могут считаться подлинно элементарными, не состоящими из других частиц. Во всяком случае, многообразие элементарных частиц и особенно разнообразие их свойств требуют обсуждения и классификации. 8.2. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦВсе элементарные частицы отличаются крайне малыми размерами и массами. Большинство из них имеют размеры порядка 10-13 см, а массы, сравнимые с массой протона, т. е. 1, 6×10-24 г. Масса электрона гораздо меньше – 0,9×10-27 г. Этим объясняются те квантовые свойства и закономерности, которые им присущи. 1. Наиболее характерным свойством элементарных частиц является их способность взаимодействовать друг с другом, в процессе которого они превращаются в иные частицы. Такие процессы наиболее изучены в ядерных реакциях, когда происходит превращение одних атомов в другие. Подобные явления происходят как в естественных условиях, когда один радиоактивный элемент преобразуется в другой, так и в искусственных условиях, когда ядро атома бомбардируется нейтронами. 2. Поскольку различные взаимодействия частиц проходят с разной интенсивностью, постольку в настоящее время выделяют четыре основных типа взаимодействия. 3. По интенсивности, с которой происходят взаимодействия между элементарными частицами, их делят на сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное взаимодействие: Внимание! Авторские права на книгу "Концепции современного естествознания" (Рузавин Г.И.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
