Реферат на тему: Формирование квантовой механики и квантовой физики. специфика её законов и принципов

Введение

Современная наука - феномен весьма сложный и неоднозначный. Ее уже невозможно охарактеризовать одним словом, как это было с предшествующими этапами развития науки (античная наука - натурфилософская, средневековая - схоластическая, классическая - метафизическая).

Современная наука - это широкая ассоциация математических, естественно-научных, гуманитарных и технических отраслей, дисциплинарных и междисциплинарных исследований, фундаментальных и прикладных, прочих знаний.

Стимулирующее воздействие на естествознание новых потребностей техники привело к тому, что в начале ХХ в. началась новейшая революция в естествознании, прежде всего, в физике, где был сделан целый ряд ошеломляющих открытий, разрушивших всю ньютоновскую космологию. Сюда относятся открытия радиоактивного распада Э. Резерфордом, светового давления П.Н. Лебедевым, создание теории относительности А. Эйнштейном, изобретение радио А.С. Поповым, введение идеи кванта М. Планком.

Физика как ведущая отрасль всего естествознания играет роль стимулятора по отношению к другим отраслям естествознания. Например: изобретение электронного микроскопа и введение метода меченых атомов вызвало переворот во всей биологии, физиологии, биохимии.

В середине века наряду с физикой лидируют науки, смежные с естествознанием, - космонавтика, кибернетика, а также - химия. Главной задачей химии становится получение веществ с заданными свойствами (материалы для электроники), синтез полимеров (каучук, пластмассы, искусственное волокно), получение синтетического топлива, легких сплавов и заменителей металла для авиации и космонавтики.

Квантовая механика - это теория, устанавливающая способ описания и законы движения на микроуровне.

Ее создание и развитие охватывает период с 1900 г. (формирование Планком квантовой гипотезы) и до 20-х г. ХХ в.

Основная идея квантовой механики состоит в том, что в микромире определяющим является представление о вероятности событий. Все законы квантовой механики - статистические. Статистические законы можно применить только к большим совокупностям, а не к отдельным индивидуумам. На базе квантовой механики невозможно описать точное поведение отдельной частицы, можно лишь предсказать среднее поведение большого числа частиц. Отдельные события можно характеризовать лишь вероятностями их наступления.

В. Гейзенберг делает следующий вывод: "В экспериментах с атомными процессами мы имеем дело с вещами и фактами, которые столь же реальны, сколь реальны любые явления повседневной жизни. Но атомы или элементарные частицы реальны не в такой степени. Они образуют скорее мир тенденций или возможностей, чем мир вещей и фактов".

Основное уравнение квантовой механики - волновое уравнение Шрёдингера (1926). Оно не выводится, а постулируется. В квантовой механике оно играет такую же фундаментальную роль, как и уравнения Ньютона в классической механике. Его справедливость подтверждают следствия, вытекающие из него, которые согласуются с опытом (экспериментом). Это уравнение позволяет определить возможные состояния системы, а также изменение состояния во времени.

Состояние микрочастицы характеризуется волновой функцией (пси-функция).

Уравнение Шрёдингера имеет вид

d2/ dx2 + р2/ h2 = 0,

где x - координата; р - импульс;

h - постоянная Планка.

не имеет физического смысла, это лишь математическая функция.

Физический смысл имеет квадрат модуля волновой функции: ||2 - это вероятность нахождения частицы в данный момент времени в определенном ограниченном объеме:

где V - объем; W - вероятность нахождения частицы.

Т.к. при движении электрона в атоме существенны волновые свойства электрона, то квантовая механика вообще отказывается от классического представления об электронных орбитах. Каждому энергетическому состоянию соответствует своя волновая функция, квадрат модуля которой определяет вероятность обнаружения электронов в единице объема.

Оглавление

- Введение________________________________________________________ 3

- Формирование квантовой механики и квантовой физики. специфика её законов и принципов.______________

- Основные понятия элементарность, простое-сложное, деление.________________________________________

- Многообразие и единство элементарных частиц. проблема их классификации.______________________________

- Заключение______________________________________________________ 13

- Литература______________________________________________________ 14

Заключение

Многообразие микромира предполагает его единство через взаимопревращаемость частиц и полей.

Особенно важно превращение "пары" - частицы и античастицы - в частицы другого "сорта". Первым было открыто превращение электрона и позитрона в кванты электромагнитного поля - фотоны и обратный процесс "порождения" пар из фотонов, обладающих достаточно большой энергией.

В настоящее время разработка проблемы систематизации элементарных частиц связана с идеей существования кварков - частиц с дробным электрическим зарядом. Сейчас их считают "самыми элементарными" в том смысле, что из них могут быть "построены" все сильно взаимодействующие частицы -адроны. С позиции теории кварков уровень элементарных частиц - это область объектов, состоящих из кварков и антикварков. При этом, хотя последние и считаются на данном уровне познания простейшими, самыми элементарными из известных частиц, сами они обладают сложными свойствами - зарядом, "очарованием" ("шармом"), "цветом" и другими необычными квантово-физическими свойствами. Как в химии не обойтись без понятий "атом" и "молекула", так и физика элементарных частиц не может обойтись без понятия "кварк".

Таким образом, список адронов - тяжелых частиц, характеризующихся сильным взаимодействием - состоит из трех частицам: кварка, антикварка и связывающего их глюона. Наряду с ними существуют около десяти легких частиц - лептонов (электроны, позитроны, нейтрино и т.п.), - которым соответствует слабое взаимодействие. Известен также фотон - носитель электромагнитного взаимодействия. И по-прежнему гипотетическим, лишь теоретически предсказываемым, остается гравитон, с которым связывается гравитационное взаимодействие. О внутренней структуре лептонов, фотона и гравитона пока ничего не известно. Сейчас уже существует более или менее конкретная идея синтеза, взаимосвязи слабого, сильного и электромагнитного видов взаимодействия. Обнаруживается возможность объяснения их взаимосвязи и с гравитационным взаимодействием.

Все это свидетельствует о постепенной реализации в действительность принципиально ничем не ограниченной возможности теоретического мышления в познании единства мира, остающегося в рамках единства бесконечно многообразным в своих проявлениях.

Список литературы

1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. - М.: Центр, 1997.

2. Жигалов Ю.И. Концепции современного естествознания : Учебник для вузов.- 2-е изд. - М., 2002

3. Идеи и наш мир: Великие концепции прошлого и настоящего / Под ред. Р. Стюарта. - М.: ББМ АО, ТЕРРА - книжный клуб, 1998.

4. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997.

5. Мостепаненко А. М. Методологические и философические проблемы совеменной физики. - ЛГУ, 1997.

6. Солопов Е.Ф. Концепции современного естествознания: Учеб. пособие для вузов. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1998.