Содержание Министерство образования и науки Российской Федерации 1 Федеральное агентство по образованию 1 КУРСОВАЯ РАБОТА 1 Студентка 1 Содержание 3 Введение 4 Квантово-механическая концепция описания микромира. 5 Взгляды ученых на природу микромира 8 Особенности волновой генетики 14 Заключение 16 Список литературы: 17 Введение Естествознание, будучи сложнейшей совокупностью наук о природе, выработало в процессе своей длительной эволюции такие способы, методы и приемы познания, которые, несомненно, могут служить и служат эталонными нормами не только для всякой науки, но и приобретают общекультурное значение. [2, c 3] Физика - основа естественных наук. Огромное ветвисто дерево естествознания медленно произрастало из натурфилософии – философии природы, представляющей собой умозрительное истолкование природных явлений и процессов.
Одна из главных задач физики – выявление самого простого и самого общего в природе.
Под самым простым обычно принято понимать первичные объекты: атомы, молекулы, поля и т.п а под самым общим – движение, пространство и время, движение. Физика занимает особое место среди естественных наук, и ее принято считать лидером естествознания. Хотя натурфилософия породила физику, можно утверждать, что физика выросла из потребностей механики. [1,c 50 – 53] Физика выявляет взаимосвязи между телами в трех мирах: микро макро- и мегамире.
Для явлений микромира характерна тесная связь корпускулярных и волновых свойств, которая находит свое выражение в статистических законах квантовой механики. [4] Квантово-механическая концепция описания микромира. Квантовая механика – это физическая теория, устанавливающая способ описания и законы движения на микроуровне. Ее начало совпало с началом 20 века. Немецкий физик М. Планк в 1900 году предположил, что свет испускается неделимыми порциями энергии – квантами и представил это в виде формулы E=hv, где Е – энергия, v – частота света, h – универсальная постоянная, характеризующая меру дискретной порции энергии, которой обмениваются вещество и излучение. Последующее изучение явлений микромира привело к результатам, которые резко различались с общепринятыми в классической физике и даже в теории относительности представлениями.
В квантовой механике нет места для законов, управляющих изменениями отдельного объекта во времени. [3, c.91] В микромире господствует статистика, а не уравнения Дж. К. Максвелла или законы И. Ньютона. «Вместо этого мы имеем законы, управляющие изменениями во времени»1.На базе квантовой механики невозможно описать положение и скорость элементарной частицы или предсказать ее будущий путь. [3, c.92] Первая модель атома была построена Н.Бором (1913 г.) на основе экспериментального обнаружения квантования света.
По мнению ученого, при переходе электрона с одной орбиты на другую рождается квант света с энергией, равной разности энергий уровней, между которыми осуществляется переход. Так происходит излучение и возникает линейчатый спектр (в спектрах оказываются лишь определенные длины волн) – основная особенность атомных спектров.
Рис.1 Бора [5] Важная особенность явлений микромира заключается в том, что электрон ведет себя подобно частице, когда движется во внешнем электрическом или магнитном поле, и подобно волне, когда дифрагирует, проходя сквозь кристалл.
В связи с этим Л. Де Бройль предположил, что электрон – это волна определенной длины. Дифракция подтверждает волновую гипотезу, а отсутствие увеличения энергии выбиваемых светом частиц – квантовую. Объединение этих гипотез получило название корпускулярно – волнового дуализма. [3, c.92 - 93] Квантово – механическое описание микромира основывается на соотношении неопределенностей, установленном немецким физиком В.Гейзенбергом, и принципе дополнительности Н.Бора. В. Гейзенберг раскрывает
Содержание соотношения неопределенностей в своей книге «Физика атомного ядра». Он пишет, что никогда нельзя одновременно точно знать оба параметра – координату и скорость.
Соотношение неопределенностей есть выражение возможности наблюдать микромир, не нарушая его. Фундаментальным принципом квантовой механики, наряду с соотношением неопределенностей, является принцип дополнительности, которому Н. Бор дал следующую формулировку: «Понятие частицы и волны дополняют друг друга и в тоже время противоречат друг другу, они являются дополняющими картинами происходящего».[6, c.107 – 108] Энергию системы можно измерить с точностью, не превышающей определенной величины.
Причиной этому является взаимодействие системы с измерительным прибором, который препятствует точному измерению энергии. Из соотношения неопределенностей вытекает, что энергия возбужденных состояний атомов, молекул, ядер не могут быть строго определенными. Итак, квантовая механика пришла к принципиально новым выводам в исследовании микромира: Каждая элементарная частица обладает как корпускулярными, так и волновыми свойствами Вещество может переходить в излучение (аннигиляция2 частицы и античастицы дает фотон, т.е. квант света) Место и импульс элементарной частицы можно предсказать только с определенной вероятностью Прибор, исследующий реальность, влияет на нее Точное измерение возможно только при потоке частиц, но не одной частицы По существу относительность восторжествовала и в квантовой механике, так как ученые признали, что нельзя во-первых, найти объективную истину безотносительного от измерительного прибора, во-вторых, знать одновременно и положение, и скорость частиц; в-третьих, установить, имеем ли мы в микромире дело с частицами или волнами. [3, c.93 – 94]
[7] . [7] Уравнение Шрёдингера Шрёдингер применил к понятию волн вероятности... В 1923 году было открыто еще одно явление, подтверждающее существовани... Допустим, две одинаковые частицы A и B образовались в результате распа... [9] Принцип дополнительности Бора.
Совместно с сотрудниками Математического Института РАН группа П.П. Указанная теория дает возможность тонкого количественного сравнения зн... Это явление, возможно фундаментального значения, проявляется в том, чт... Не исключено, что при этом регистрируются Высшие регуляторные суперген... Другое явление, регистрируемое в указанных экспериментах, выражается в...
Заключение В конце XIX — начале XX вв. физика вышла на уровень исследования микромира, для описания которого концептуальные построения классической физики оказались непригодными.
В результате научных открытий были опровергнуты представления об атомах как о последних неделимых структурных элементах материи. Итак, менее чем за один век представления о фундаментальных законах, определяющих всё многообразие явлений в природе, радикально изменились. Ученые многое узнали о тех «строительных элементах», из которых состоит вещество, об их свойствах и законах взаимодействия между собой.
В рамках курсовой работы невозможно остановиться на всех вопросах фундаментальной науки – их истории и влиянии на последующее развитие физики, но коснуться такой удивительно красивой области, как законы микромира все же возможно. [7] Завершить работу мне хотелось бы словами известного французского литератора и философа - материалиста утилитарного направления Клода Адриана Гельвеция: «В мире нет ничего абсолютного, кроме существования и несуществования.
Все остальное поддается вычислению и является относительным». [11, c.270] Список литературы: 1)С.Х. Карпенков. Оснсновные концепции естествознания: Учебное пособие. – 2-е изд.перераб. и доп. – М.: Академический Проект, 2002. – 368 с. – (Серия «Gaudeamus») 2)Концепции современного естествознания: учеб. пособие/В. О. Голубинцев [и др.];под общ.ред. С.И.Самыгина. – Изд. 7-е, доп. и перераб. – Ростов н/Д.: Феникс, 2005. – 413 с. – (Высшее образование). 3)Концепции современного естествознания. учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / А.А. Горелов. – 2-е изд испр. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 469с. 4)Цифровая библиотека по философии http://fillosof.historic.ru/enc/item/f00 /s06/a000619.shtml 5)Алексей Кириллович Иванов-Шиц «Концепции современного естествознания» курс лекций. http://www.limm.mgimo.ru/science/lect_4. html 6)Концепции современного естествознания: учебник для вузов/ В.Н. Лавриненко, В.П. Ратников, Г.В Г.В. Баранов и др.; Под ред.проф. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. – 2-е изд перераб. и доп. – М.: ЮНИТИ – ДАНА, 2002. – 303 с. 7)Википедия.
Свободная энциклопедия. http://ru.wikipedia.org 8)К. А. Дергозубов.
Волновые свойства частиц. Конспект лекций с демонстрациями. http://teachmen.csu.ru/work/lectureW/ 9)Элементы: популярный сайт о фундаментальной науке. http://elementy.ru 10)Волновая генетика.
Петр Горяев – 19 мая 2009 – Персональный сайт http://vp777.ucoz.ru/news/2009-05-19-44 11)Борохов Э. Энциклопедия афоризмов (мысль в слове)/Худож. Ю.Д. Федичкин. – М.: Издательство АТС, 1999. – 720 с.