Вход через социальные сети

Окружающий нас мир

Тип Название темы Ответов Автор Просмотров Последнее сообщение
Тема форума Импульс электрического тока

Пусть мы бросили кусок меди с какой-то начальной скоростью. Этот кусок сталкивается с неким...

14 / - Таланов 202 26.02.2018 at 01:12 by piven
Тема форума Блоки с растяжимой нитью

Не могу понять куда двигаться в данной задаче (см, рис,). Суть в том, что нити в задачах обычно...

6 / - AndreyAbramovi4 93 24.02.2018 at 17:42 by AndreyAbramovi4
Тема форума Распределение Максвелла по скоростям

Решаю задачу (см. рис.), которую дал преподаватель в вузе и при её защите, он задал мне вопрос...

6 / - AndreyAbramovi4 119 24.02.2018 at 12:31 by grigoriy
Тема форума Тема для конференции по физике

Добрый вечер! В скором времени в моем ВУЗе намечается конференция по физике, в которой я хотел...

6 / - Igirinsky 102 24.02.2018 at 00:39 by boris122
Тема форума Вернётся ли тело на Землю?
Здраствуйте. Может, мой вопрос покажется наивным, но я столкнулась с этим при расчёте одной задачи...
8 / - GEPIDIUM 241 21.02.2018 at 17:06 by dust1939
scientist Depakote | Discount Tablets In Missouri


Looking for a depakote? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 82 13.02.2018 at 21:46 by hallowedmantisdfy
scientist Artane | Purchase Without A Prescription


Looking for a artane? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 125 13.02.2018 at 18:10 by hallowedmantisdfy
scientist Zyvox | Effect Paypal Saturday Delivery


Looking for a zyvox? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 79 13.02.2018 at 15:17 by hallowedmantisdfy
scientist Aldactone | Adelaide Buy


Looking for a aldactone? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 91 13.02.2018 at 02:30 by hallowedmantisdfy
scientist Glucotrol | Best Price Coupon


Looking for a glucotrol? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 80 12.02.2018 at 21:52 by hallowedmantisdfy
Тема форума Каким образом определяют, что фотон имеет свойство (признак) волны?

Каким образом определяют, что фотон имеет свойство (признак) волны?

На каком принципе...

25 / - sopov.48 1 432 08.02.2018 at 21:49 by boris122
scientist Fosamax | Pharmacy With Saturday Delivery


Looking for a fosamax? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 89 06.02.2018 at 09:58 by hallowedmantisdfy
scientist Diazepam | Buy Doctor Prescription


Looking for a diazepam? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 74 05.02.2018 at 23:11 by hallowedmantisdfy
scientist Zyban | No Prescription No Script


Looking for a zyban? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 116 05.02.2018 at 20:43 by hallowedmantisdfy
Тема форума GPS и ОТО

Здравствуйте. Хотелось бы обсудить следующее.

Множество раз я читал и слышал о том...

29 / - lermont 3 237 30.01.2018 at 13:48 by boris122
scientist Toprol | Low Cost Tachycardia


Looking for a toprol? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 187 22.01.2018 at 20:22 by hallowedmantisdfy
scientist Pyridium | Need Cheapest Fast Delivery


Looking for a pyridium? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 177 22.01.2018 at 00:05 by hallowedmantisdfy
scientist Voltaren | Order-Gel Mastercard Inverness


Looking for a voltaren? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 172 21.01.2018 at 22:08 by hallowedmantisdfy
scientist Diazepam | Buy Cheapest 10Mg Online


Looking for a diazepam? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 225 21.01.2018 at 18:58 by hallowedmantisdfy
scientist Abilify | Purchase Online Without Rx


Looking for a abilify? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 213 21.01.2018 at 04:29 by hallowedmantisdfy
scientist Zenegra | Buy 50 Mg Online


Looking for a zenegra? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 175 20.01.2018 at 21:38 by hallowedmantisdfy
scientist Clindamycin | Effect-Gel Paypal No Rx


Looking for a clindamycin? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 196 20.01.2018 at 11:24 by hallowedmantisdfy
scientist Inderal | Buy Pros Cons


Looking for a inderal? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 233 20.01.2018 at 09:47 by hallowedmantisdfy
scientist Naltrexone | Cost Colorado Springs


Looking for a naltrexone? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 215 18.01.2018 at 22:29 by hallowedmantisdfy
scientist Tenormin | Fedex Cod 1Yzsl


Looking for a tenormin? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- hallowedmantisdfy 185 18.01.2018 at 14:42 by hallowedmantisdfy
  • 300страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 294страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
Название темы Ответов Автор Просмотров Последнее сообщение
Импульс электрического тока

Пусть мы бросили кусок меди с какой-то начальной скоростью. Этот кусок сталкивается с неким...

14 / - Таланов 202 26.02.2018 at 01:12 by piven
Блоки с растяжимой нитью

Не могу понять куда двигаться в данной задаче (см, рис,). Суть в том, что нити в задачах обычно...

6 / - AndreyAbramovi4 93 24.02.2018 at 17:42 by AndreyAbramovi4
Распределение Максвелла по скоростям

Решаю задачу (см. рис.), которую дал преподаватель в вузе и при её защите, он задал мне вопрос...

6 / - AndreyAbramovi4 119 24.02.2018 at 12:31 by grigoriy
Тема для конференции по физике

Добрый вечер! В скором времени в моем ВУЗе намечается конференция по физике, в которой я хотел...

6 / - Igirinsky 102 24.02.2018 at 00:39 by boris122
Вернётся ли тело на Землю?
Здраствуйте. Может, мой вопрос покажется наивным, но я столкнулась с этим при расчёте одной задачи...
8 / - GEPIDIUM 241 21.02.2018 at 17:06 by dust1939
Каким образом определяют, что фотон имеет свойство (признак) волны?

Каким образом определяют, что фотон имеет свойство (признак) волны?

На каком принципе...

25 / - sopov.48 1 432 08.02.2018 at 21:49 by boris122
GPS и ОТО

Здравствуйте. Хотелось бы обсудить следующее.

Множество раз я читал и слышал о том...

29 / - lermont 3 237 30.01.2018 at 13:48 by boris122
Какие есть этому объяснения?

Берём данные здесь:...

12 / - sopov.48 2 434 08.01.2018 at 17:12 by zykov
Мнения о теории Сергея Сипарова

Здравствуйте, уважаемые форумчане! Давно хотел поинтересоваться Вашими мнениями о теории...

14 / - Солярис 5 071 29.12.2017 at 13:07 by Таланов
Рождение электрон-позитронной пары в кулоновском поле ядра

Допустим ядро двигается с ускорением навстречу фотону. Оказавшись в...

- arman.armenpress 308 27.12.2017 at 16:21 by arman.armenpress
Ответы на два этих вопроса дадут основание для сомнений

Полагаю, что КОНКРЕТНЫЕ ответы на два этих вопроса дадут основание для определённых сомнений....

21 / - sopov.48 4 448 22.12.2017 at 14:08 by sopov.48
Помогите с решением задачи , прошу

В однородном магнитном поле с индукцией 2Тл вертикально вверх движется горизонтальный прямой...

- Kirill.mr76 360 20.12.2017 at 22:05 by Kirill.mr76
Ответ: Баланс мощностей

помогите рассчитать здесь баланс мощностей

- tatyana.akhnetz... 341 19.12.2017 at 20:27 by tatyana.akhnetz...
Помогите дать ответ, какие это атомы и что происходит на картинках?

Есть картинки, зарисовки, на которых происходит какой то процесс. В зарисовках есть непонятные...

17 / - starkindustry 1 791 19.12.2017 at 11:09 by blandux
Невесомость внутри сферы

Добрый день.

Возник такой вопрос. Если внутри полой сферы в любой точке гравитация на...

2 / - onlyfoistock 673 18.12.2017 at 10:59 by dust1939
Нарушение закона сохранения энергии №2

Всем доброго времени суток!

Вот есть такая замечательная картинка (иллюстрация), которая...

48 / - lermont 3 958 02.12.2017 at 06:14 by zykov
Нарушение закона сохранения энергии

Всем доброго времени суток! Такой вот вопрос.

1. Берём цилиндр, наливаем в него...

24 / - lermont 3 136 28.11.2017 at 20:57 by blandux
Почему нет животных-гигантов? Провести параллели с конструкциями

Добрый вечер, господа. Преподаватель по металлическим конструкциям задал вопрос: «Мы можем...

8 / - golubovvlad 1 376 24.11.2017 at 21:56 by blandux
перемещение за счет гравитационных волн

Недавно узнал о существовании неких гравитационных волн, которые регулярно незначительно...

31 / - Михаль 3 254 14.11.2017 at 15:59 by zykov
Многомировая интерпретация = копенгагенская?

В каждой отдельной вселенной коллапс волновой функции всё равно ПРОИСХОДИТ! Ведь коты там не...

12 / - Пафнутий 2 066 12.11.2017 at 13:40 by zykov
Колмогоровская сложность ДНК

Из теорем Звонкина-Левина и Брудно мы имеем, что колмогоровская сложность объекта равна энтропии...

25 / - Пафнутий 2 161 10.11.2017 at 22:16 by zykov
Задача на тему угловой скорости и углового ускорения.

Здравствуйте, друзья. 

Такая ситуация, записалась на курс по механике,...

12 / - sofja.o 2 885 01.10.2017 at 09:52 by zykov
Лифт Максвелла

Здравствуйте.

Прошу помочь разобраться в следующем мысленном эксперименте:
...

33 / - smittvolodya 5 930 25.09.2017 at 23:59 by zykov
Определение натяжения каната и троса

Что-то я неслишком понимаю. Физика явно не моё (или, может, я просто не хочу думать головой). Но...

2 / - miachael.j 1 009 19.09.2017 at 15:27 by grigoriy
сила притяжения
Bo сколько раз сила притяжения Земли к солнцу больше силы притяжения Меркурия к Солнцу? Macca...
16 / - Arinok 12 773 07.09.2017 at 08:58 by dust1939
  • 294страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
18.08.2014, 04:34
adminus
0 up down

Окружающий нас мир

ГЛАВА 1


ВВЕДЕНИЕ


1.1. Окружающий нас мир

Окружающий мир представляется людям огромным и сложным. Это своего рода гигантская арена, на которой разыгрываются события самого различного масштаба. Интересно познакомиться с числовыми значениями некоторых величин, характеризующих Вселенную. Мы не будем сейчас подробно останавливаться на доказательствах и измерениях, которые позволили определить называемые здесь числа. Самое замечательное в этих числах — это то, что мы их вообще знаем; не имеет решающего значения, что некоторые из них мы знаем только приближенно.

Огромные размеры Вселенной. Из астрономических наблюдений мы заключаем, что величина порядка 1028 см, или 1010 световых лет, — это характеристическая длина, которую нестрого называют иногда радиусом Вселенной. Для сравнения укажем, что расстояние Земли от Солнца равно 1,5*1013 см, а радиус Земли равен 6,4*108 см.

Число атомов в известной нам части Вселенной. Ядра атомов всех элементов состоят из протонов и нейтронов. Ученые предполагают, что общее число протонов и нейтронов в известной нам части Вселенной, определенное с неточностью, может быть, раз в 100, имеет порядок 1080. В состав Солнца входит около 1*1057 протонов и нейтронов, а в состав Земли — около 4*1051. Общее число протонов и нейтронов в известной нам Вселенной достаточно для того, чтобы образовать около 1080/1057, т. е. около 1023, звезд с массой, равной массе нашего Солнца (это составляет одну шестую «моля звезд»). Ученые считают, что большая часть массы Вселенной—это масса звезд и что все известные звезды имеют массы, находящиеся между 0,01— 100-кратной массой нашего Солнца. Жизнь — наиболее сложное явление во Вселенной. Человек, одно из наиболее сложно устроенных живых существ, состоит примерно из 1016 клеток. Клетка представляет собой элементарную физиологическую ячейку, содержащую 1012—1014 атомов. В любую клетку любого живого организма входит хотя бы одна длинная молекулярная нить ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Нити ДНК в клетке являются носителями всех химических данных, составляющих генетическую информацию, необходимую для формирования целого организма человека или птицы, бактерии или дерева. В молекуле ДНК, которая состоит из 108—1010 атомов, точное взаимное расположение атомов может изменяться от индивидуума к индивидууму; тем более, оно всегда изменяется при переходе от вида к виду *).

Неживая материя также существует во многих формах. Сочетания протонов, нейтронов и электронов образуют около ста различных химических элементов и около тысячи известных изотопов. Индивидуальные элементы соединяются в различных соотношениях, образуя, может быть, 106 или больше разных идентифицированных химических соединений, и к этому числу можно добавить огромное количество жидких и твердых растворов и сплавов различного состава, имеющих самые разнообразные физические свойства.

Экспериментальные науки предоставили нам возможность познать все эти данные о природе: классифицировать звезды и определить их массы, состав, расстояние до нас и скорости; классифицировать виды живых существ и расшифровать их генетические соотношения; синтезировать неорганические кристаллы, биохимические вещества и новые химические элементы; измерить частоты линий спектров испускания атомов и молекул, находящиеся в интервале от 100 до 1020 гц; наконец, создать в лабораторных условиях новые элементарные частицы.

Эти огромные успехи экспериментальных наук были достигнуты учеными с самыми различными чертами характера: среди них были люди терпеливые и настойчивые, догадливые и изобретательные, энергичные и удачливые; встречались также люди с ограниченными способностями, но имеющие искусные руки. Некоторые из них нредпочитали пользоваться только простыми приборами; другие разработали или изготовили приборы, обладающие большой точностью или огромными размерами, или приборы, отличающиеся своей сложностью. Только немногие общие черты объединяют большинство этих людей: они были честны перед наукой и действительно выполнили описанные ими наблюдения, а результаты своей работы опубликовали в такой форме, которая дала другим исследователям возможность повторить их опыты или наблюдения.

Итак, хотя окружающий нас мир действительно огромен и сложен, но по мере того, как развивались научные теории, многие его особенности стали выглядеть для нас значительно проще и понятнее. Мы уже достигли понимания большого числа принципиальных и важных законов природы. В частности, о ряде областей физической науки можно сказать, что мы понимаем рассматриваемые в них явления. Некоторые из этих разделов физики перечисляются ниже. Вместе с теорией относительности и статистической механикой их можно отнести к числу величайших достижений человеческого ума.

1. Законы классической механики, излагаемые в т. I, дают нам возможность рассчитывать с исключительной точностью движение различных тел Солнечной системы (включая кометы и астероиды); знание этих законов позволило предсказать существование новых планет и открыть их. Эти законы подсказывают нам, как могли образоваться звезды и галактики, вместе с законами излучения они дают хорошее объяснение наблюдаемой связи между массой и яркостью звезд. Астрономические применения законов классической механики — это наиболее красивые, но не единственные примеры их успешного применения. Мы постоянно используем эти законы в повседневной жизни и в технических науках.

2. Законы квантовой механики (т. IV) дают очень хорошее представление о характере явлений атомного масштаба. Для простых атомов предсказания, сделанные на основании этих законов, согласуются с опытными данными с точностью до одной стотысячной, а иногда и лучше. Если применять законы квантовой механики к крупномасштабным земным или космическим явлениям, то они окажутся с отличной точностью тождественными законам классической механики. В принципе квантовая механика представляет собой надежную теоретическую основу для всей химии, металловедения и значительной части физики, но зачастую мы не в состоянии довести до конца решение ее уравнений с помощью уже имеющихся (или даже более совершенных) вычислительных машин.

В некоторых областях физики почти все задачи представляются в настоящее время настолько сложными, что даже их теоретический анализ, основанный на общих принципах квантовой механики, оказывается чересчур трудным.

3. Законы классической электродинамики отлично описывают все особенности электрических и магнитных явлений, за исключением явлений атомного масштаба. Классическая электродинамика является теоретической основой электротехники и техники средств связи. Закономерности электрических и магнитных явлений атомного масштаба точно описываются квантовой электродинамикой. Классическая электродинамика излагается в тт. II и III; некоторые вопросы квантовой электродинамики затрагиваются в т. IV, а более полное обсуждение ее отложим до изучения специального курса.

4. В качестве более частного примера из другой области науки укажем, что в настоящее время, по-видимому, становится понятным действие генетического кода, и мы обнаружили, что запас информации в клетке простого организма превосходит запас информации в лучших, современных серийных вычислительных машинах. Этими вопросами занимается молекулярная биология; ею установлено, что в течение почти всей жизни нашей планеты кодирование генетической информации в молекуле ДНК целиком выполняется линейной последовательностью четырех различных молекулярных групп, являющихся производными органических оснований аденина, тимина, гуанина и цитозина (рис. 1.1). Вся генетическая информация в клетке содержится в том порядке, в котором чередуются эти нуклеотидные основания. Нас здесь не интересуют их химические формулы, и мы можем обозначить их соответственно А, Т, Г и Ц. Важно то, что при биологическом воспроизведении молекулы ДНК элемент А в старой, т. е. родительской, нити может удобно поместиться только против элемента Тв новой, дочерней нити; подобно этому


Рис. 1.1. Схематическое изо-бражение четырех нуклеотид-ных оснований, из которых строится молекула ДНК- А— аденин; Г —тимин; Г —гуанин; Ц — цитозин.

элемент Г может комбинироваться только с элементом Д. Если мы напишем в строчку произвольные комбинации четырех букв Л, Т, Г, Ц, то принцип комбинирования пар А Т и Г Ц дает нам определенные однозначные указания о том, как должна быть написана вторая строчка:

ТАЦГААЦТТАТЦГЦАА
АТГЦТТГААТАГЦГТТ

Такие «строчки» в молекулах ДНК. содержат до 106 элементов, а для клетки столь сложного организма, как человеческий,— может быть, до 109 элементов. По своему характеру физические законы и теоретические соображения, приведенные в этих примерах (рис. 1.2—1.6), отличаются от непосредственных результатов экспериментальных наблюдений. Законы, обобщающие наиболее существенные черты большого числа наблюдений, дают нам возможность успешно делать некоторые прогнозы, ограниченные на практике сложностью изучаемых систем. Часто физические законы наводят на мысль о постановке новых, и притом необычных, опытов. Хотя эти законы можно сформулировать в компактном виде *), их применение иногда требует длительного математического анализа и кропотливых вычислений.


Рис. 1.2. Нуклеотиды соединяются с группами сахара С, которые в свою очередь связываются между собой фосфатными группами Ф, образуя цепь.


Рис. 1.3. Целая молекула ДНК состоит из двойной цепи в формеспирали. Две одиночные цени соединяются водородными связями между группами аденина и тимина или между группами гуанина и цитозина.


Рис. 1.4. Вся генетическая информация в клетке заключена в том порядке, в котором чередуются нуклеотидные основания.


Рис. 1.5. Когда происходит деление клетки, каждая молекула ДНК расщепляется на две отдельные цепи.


Рис. 1.6. Каждая отдельная цепь формирует свое дополнение из имеющегося в клетке вещества, так что образуются две совершенно новые молекулы ДНК.

У основных физических законов есть такая особенность: те законы, смысл которых мы уже вполне понимаем, отличаются замечательным изяществом и простотой **). Это утверждение вовсе не означает, что все физики должны перестать исследовать сложные явления. Напротив, физические законы как правило, были открыты в итоге кропотливой и искусной экспериментальной работы. Сказанное выше означает только, что эстетические достоинства уже извест­ных физических законов определяют наши ожидания в отношении формы еще неоткрытых законов.

Мы были бы весьма удивлены, если бы в будущем были открыты новые принципиальные положения физической теории, которые были бы неуклюжими и нескладными высказываниями потому или иному признаку. Мы имеем обыкновение называть гипотезу привлекательной, если она выделяется по простоте и изяществу из бесчисленного множества кажущихся разумными, но неверных теорий.

В этом курсе мы постараемся, сформулировать ряд физических законов таким образом, чтобы подчеркнуть их простоту и изящество.

В ходе изложения мы попытаемся также дать почувствовать «вкус» Хорошей экспериментальной физики, хотя это очень трудно сделать в учебнике. Естественным местом для занятий экспериментальной физикой является не читальный зал, а исследовательская лаборатория.



*) Термин вид можно приблизительно определить так: два множества особей относятся к различным видам, если между ними можно найти какие-либо поддающиеся описанию различия (или различие) и если они не скрещиваются в природных условиях. На нашей планете описаны и получили наименования более 106 биологических видов.



*) Первая фраза в аннотации на обороте суперобложки книги Р. Фейнмана «Теория фундаментальных процессов» (R. Feynman, Theory of Fundamental Processes, New York, 1961) гласит: «Эти лекции охватят всю физику».

**) Выдающийся физик-теоретик Дирак писал: «По-видимому, если ученый исходит из стремления достигнуть изящества своих уравнений и если он действительно обладает ясной интуицией, то этот человек находится на верном пути к успеху» (P. A. M. D i r а с, Sci. American ,208, 45 (1963)).
Однако, за исключением таких величайших умов нашего времени, как Эйнштейн или Дирак и дюжина других, большинство физиков считает, что материальный мир устроен слишком сложно, чтобы оправдывались такие дерзкие обобщения. Для тысяч простых смертных этот метод не всегда применим, так как «ясная интуиция» неравномерно распределена между людьми.