- •Аккредитованное образовательное частное учреждение высшего профессионального образования Московский финансово-юридический университет мфюа
- •Раздел 1. Предмет, задачи и особенности современного естествознания Тема №1 Естествознание как система наук о Природе
- •Раздел 2. История естествознания Тема №2. Зарождение естествознания
- •Тема №3. Развитие естествознания
- •Раздел 3. Физические концепции Тема №4. Основные определения и понятия физических концепций
- •Тема №5. Механическое движение и его описание
- •Тема №6. Термодинамические и статистические закономерности
- •Тема №7. Радиоактивность
- •Ядерное оружие. Неуправляемая цепная реакция с большим коэффициентом размножения нейтронов осуществляется в атомной бомбе. Взрывчатым веществом служат чистый уран или плутоний.
- •Тема №8. Свойства частиц
- •Тема №9. Теории относительности а. Эйнштейна
- •Садохин а. П. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. М. 2007 г., 462 стр. Isbn: 5-699-11853-5.
- •Тема №10. Принципы в физике
- •Раздел 4. Астрономические концепции Тема №11. Концепция развития и эволюция Вселенной
- •Тема №12. Солнечная система. Солнце
- •Тема №13. Предмет, задачи и методы химии
- •Тема №14. Основные понятия и законы химии
- •Тема №15. Неорганическая химия
- •Тема №16. Органическая химия
- •Основные положения теории а.М.Бутлерова:
- •1. Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенном порядке и в соответствии с их валентностью.
- •3. Атомы или группы атомов в молекуле оказывают друг на друга взаимное влияние.
- •Раздел 6. Биологические концепции Тема №17. Структура современных биологических знаний
- •Борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды.
- •Синтетическая теория эволюции. Особую роль в становлении новых представлений о развитии сыграла генетика, которая легла в основу неодарвинизма.
- •Тема №18. Происхождение и сущность жизни
- •В биологии существует шесть концепций, объясняющих происхождение жизни:
- •Тема №19. Уровни организации живой материи
- •19.3 Молекулярно-генетический уровень.
- •1. Молекулярно-генетический уровень жизни. Биохимические основы жизни.
- •Молекулярно-генетические механизмы изменчивости. Биотехнологии.
- •Тема №20. Основы генетики
- •Раздел 7. Экологические концепции Тема №21. Экологические системы и их структура
- •Раздел 8. Антропологические концепции Тема №22. Концепция человека в естествознании
- •Раздел 9. Понятие о синергетике Тема №23. Синергетика
- •Глоссарий
- •Список рекомендуемой литературы Основная:
- •Дополнительная:
- •13. Садохин а. П. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. М. 2007 г., 462 стр. Isbn: 5-699-11853-5.
Тема №10. Принципы в физике
План:
10.1 Корпускулярно-волновой дуализм частиц.
10.2 Принцип неопределнности.
10.3 Принцип дополнительности.
В классической физике любая частица движется по определённой траектории, и в любой момент времени можно определить её координаты и импульс.
Микрочастицы из-за наличия у них волновых свойств существенно отличаются от классических частиц. Основное отличие состоит в том, что нельзя говорить о движении микрочастицы по определённой траектории и об одновременных, точных значениях её координаты и импульса. Это следует из корпускулярно-волнового дуализма. Так понятие «длина волны в данной точке» лишено физического смысла, а поскольку импульс выражается через длину волны, то микрочастица с определённым импульсом имеет неопределённую координату. И, наоборот, если микрочастица находится в состоянии с точным значением координаты, то её импульс не определён. Точно также не имеет смысла понятие энергии частицы. Ведь энергия частицы связана с частотой формулой Планка E=hn, а понятие частицы относится к бесконечному во времени гармоническому колебательному процессу. Утверждение, что электрон лишь приближенно может рассматриваться как материальная точка, означает, что его координаты, импульс и энергия могут быть заданы лишь приближённо.
В 1927 г. Гейзенберг вывел соотношение неопределённости, которое наглядно иллюстрировало важнейшие отличие квантовой теории от классической. Гейзенберг доказал, что координаты и импульс микрочастиц в соответствие с квантовой механикой нельзя измерить с одинаковой точностью: чем точнее значение координаты, тем менее точно можно измерить значение импульса, и наоборот. Оказалось, что произведение неопределённостей (погрешностей) этих величин в простейшем случае одномерного движения выглядит так:
DxDp³h,
где h – постоянная Планка.
Принцип неопределённости – прямое следствие нелокализуемости волн. Ни одна волна не может занимать в пространстве область меньшую длины волны.
Большую роль играет также соотношение неопределённости для энергии и времени. Чем меньше промежуток времени Dt, в течение которого протекает какой-то процесс, тем больше неопределённости в значении энергии частицы:
DEDt³h,
Это соотношение означает, что проверка закона сохранения энергии с точностью превышающей DE=h/Dt, невозможна ни при каком процессе.
Работа Гейзенберга вдохновила Бора, который уже давно размышлял о полноте классического описания мира. В том же 1927 г. он окончательно сформулировал свой принцип дополнительности – один из основополагающих в физике. Идея Бора заключалась в том, что и люди, и предметы, в том числе и измерительные приборы, состоят из несметного числа микрочастиц: электронов, протонов, фотонов и т.п.,- иначе говоря, представляют собой макроскопические системы. Для описания окружающего мира создана классическая теория и придумано множество удобных понятий: координаты, импульсы, моменты импульса и прочие характеристики тела. Но почему все решили, что такие характеристики пригодны и для описания микросистем, например электронов?
Ответ Бора заключался в следующем. Конечно, человек не в состоянии почувствовать себя электроном. Зато он может применить к электрону привычные понятия: увидеть в нём либо частицу – и получить соответствующую информацию, либо волну – и получить ещё одну порцию информации. В совокупности и та, и другая информация представляют полное (с нашей точки зрения) описание электрона, вполне достаточное для нужд науки, более того – это всё, что мы можем узнать об электроне.
Контрольные вопросы:
Кто автор принципа неопределенности?
Назовите параметры частиц, связанные соотношением неопределенности?
Как звучит принцип дополнительности?
Почему возникла необходимость в принципе дополнительности?
Рекомендуемая литература:
Шипунова О.Д. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для вузов. Москва, Гардарики, 2006 – 375с. ISBN: 5-8297-0270-3.
Фесенко Б.И. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. Изд-е 2-е, перераб. и дополн. - Псков: 2002 - 104 с. ISBN: 5-87854-225-0.
Интернет ресурсы:
http://elementy.ru/trefil/21096 - принцип неопределенности.
http://www.modcos.com/articles.php?id=1 – о принципах в физике.