Вход через социальные сети

Окружающий нас мир

Тип Название темы Ответов Автор Просмотров Последнее сообщение
Тема форума Куча непростых задач
Вот решил подбросить работенки всем людям интересующимся физикой. Ниже даны непростые задачи из...
21 / - Хасим 12 441 26.06.2017 at 12:14 by Таланов
Тема форума Гравитация в центре
Уважаемые господа.
Мне не даёт покоя один вопрос. Прошу помочь разобраться и развеять мои...
11 / - alchi 5 464 25.06.2017 at 20:57 by sasha75-77
Тема форума Эквивалентность массы и энергии

Добрый день.

Изучаю в данный момент физику по курсу Матвеева. В первом томе "Механика"...

19 / - georgfour 992 16.06.2017 at 15:31 by 12d3
Тема форума помогите рассчитать диаметр каната

помогите разобраться, есть груз массой 50т= 490,5кН его  тянут лебедкой по ровной поверхности...

2 / - inna.ri111 230 16.06.2017 at 04:37 by inna.ri111
Тема форума помогите рассчитать диаметр каната

помогите разобраться, есть груз массой 50т= 490,5кН его  тянут лебедкой по ровной поверхности...

1 / - inna.ri111 201 15.06.2017 at 16:02 by grigoriy
Тема форума Задачка про перетаскивание грузов и силу трения.
Есть каменный блок массой 2500 кг.
Если один человек может тащить волоком блок из...
3 / - AAA1111 466 07.06.2017 at 14:26 by AAA1111
Тема форума Помогите плиз разобраться с вопросом о мощности колесного транспорта!

Существует такая формула для мощности транспорта: N = Fv, т. е. мощность равна силе тяги...

14 / - lhc_boinc 1 383 24.05.2017 at 13:07 by vipakoz
Тема форума Ионизация множеством квантов

Какой эффект объясняет возможность ионизации атома водорода несколькими низкоэнергитичными...

- korolev_demon 264 23.05.2017 at 21:26 by korolev_demon
Тема форума Поглащает ли черная дыра материю, с точки зрения внешнего наблюдателя?

Взято из википедии:

Пересечения телом горизонта событий наблюдатель не увидит...

277 / - morden2k 33 459 13.05.2017 at 20:58 by dust1939
Тема форума Нужна помощь!

Буду очень признательна, если поможите!!!! 
Материальная точка массой 5,4 кг...

- mork.nina 385 07.05.2017 at 13:05 by mork.nina
Тема форума Правило фаз Гиббса. Ищу ответ на вопрос

Вопрос такой (http://www.twirpx.com/topic/5494/): Согласно гиббсовскому правилу фаз наличие...

- mayyskiyysergeyy 393 29.04.2017 at 02:44 by mayyskiyysergeyy
Тема форума Сила тока смещения

Здравствуйте. Проверьте пожалуйста задачу, т.к. ответов нет.

Условие: Покажите, что сила...

1 / - Vitaliy.Super.1991 481 25.04.2017 at 21:53 by zykov
Тема форума Что входит в свет кроме фотонов?

Что входит в свет кроме фотонов?

То, что свет состоит из фотонов - это ясно. Я что ещё...

27 / - sopov.48 2 834 18.04.2017 at 11:17 by zykov
Тема форума Задача по динамике

Добрый день! Возникли  некоторые трудности при решении следующей задачи. 

...

9 / - finikiya 1 731 06.04.2017 at 11:59 by finikiya
Тема форума Будьте добры. Помогите с задачей. Очень нужна помощь.

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением отдает в нагрузку мощность Р2н=8,17кВт....

- rovazun 553 24.03.2017 at 00:55 by rovazun
Тема форума Физический смысл энтропии

Физический смысл энтропии. В чём он?

В книге “Куда течёт река времени”( И. Новиков),...

16 / - guzir 3 175 20.03.2017 at 14:12 by vipakoz
Тема форума Формула расхода воды от давления и диаметра
Уважаемые формучане!

Буду очень признателен, eсли вы подскажете формулу для расчета...
103 / - And187 494 890 16.03.2017 at 16:14 by xopreninoff.a
Тема форума Вопрос по СТО

В своей работе «К электродинамике движущихся тел» А. Эйнштейн.
Делал следующее...

17 / - marta4244641 3 988 10.03.2017 at 15:00 by vipakoz
Тема форума Задача по физике.Раздел: закон электромагнитной индукции Фарадея.Правило Ленца.

Здравствуйте! Помогите пожалуйста решить задачу по физике, а то уже замучился... Раздел: Закон...

2 / - Vitaliy.Super.1991 1 166 02.03.2017 at 04:07 by Vitaliy.Super.1991
Тема форума Температура пустоты

Ранее поднимался вопрос о температуре вакуума, но там спор ушел в погрешности измерителей и...

24 / - angolez 4 438 20.02.2017 at 21:15 by штирлиц
Тема форума Опыт Резерфорда

День добрый....

Столкнулся с такой ситуацией, помогите разобраться.

Есть опыт...

12 / - Студентс 2 677 19.02.2017 at 00:22 by zykov
Тема форума Атом

 Доброго времени суток, тему про свет закрыли (я так понимаю), и оно впринцыпе правильно, т.к....

58 / - Студентс 5 388 16.02.2017 at 17:49 by 12d3
Тема форума Понимание света

Свет- это Волны ...

Может ли быть волна без вещества ?

38 / - Студентс 4 346 15.02.2017 at 06:35 by dust1939
Тема форума Понимание атома

Что в итоге получится, если мы возьмём железный прут и пустим по нему постоянный ток, станет ли...

2 / - Студентс 1 230 12.02.2017 at 00:37 by Студентс
Тема форума Расчет напора для определенной температуры в трубопроводе с насосом.

Добрый день, форумчане.

Прошу помочь с вычислением

Дается труба, 100 м,...

- kheoleg 958 06.02.2017 at 13:32 by kheoleg
  • 298страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 293страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
Название темы Ответов Автор Просмотров Последнее сообщение
Куча непростых задач
Вот решил подбросить работенки всем людям интересующимся физикой. Ниже даны непростые задачи из...
21 / - Хасим 12 441 26.06.2017 at 12:14 by Таланов
Гравитация в центре
Уважаемые господа.
Мне не даёт покоя один вопрос. Прошу помочь разобраться и развеять мои...
11 / - alchi 5 464 25.06.2017 at 20:57 by sasha75-77
Эквивалентность массы и энергии

Добрый день.

Изучаю в данный момент физику по курсу Матвеева. В первом томе "Механика"...

19 / - georgfour 992 16.06.2017 at 15:31 by 12d3
помогите рассчитать диаметр каната

помогите разобраться, есть груз массой 50т= 490,5кН его  тянут лебедкой по ровной поверхности...

2 / - inna.ri111 230 16.06.2017 at 04:37 by inna.ri111
помогите рассчитать диаметр каната

помогите разобраться, есть груз массой 50т= 490,5кН его  тянут лебедкой по ровной поверхности...

1 / - inna.ri111 201 15.06.2017 at 16:02 by grigoriy
Задачка про перетаскивание грузов и силу трения.
Есть каменный блок массой 2500 кг.
Если один человек может тащить волоком блок из...
3 / - AAA1111 466 07.06.2017 at 14:26 by AAA1111
Помогите плиз разобраться с вопросом о мощности колесного транспорта!

Существует такая формула для мощности транспорта: N = Fv, т. е. мощность равна силе тяги...

14 / - lhc_boinc 1 383 24.05.2017 at 13:07 by vipakoz
Ионизация множеством квантов

Какой эффект объясняет возможность ионизации атома водорода несколькими низкоэнергитичными...

- korolev_demon 264 23.05.2017 at 21:26 by korolev_demon
Поглащает ли черная дыра материю, с точки зрения внешнего наблюдателя?

Взято из википедии:

Пересечения телом горизонта событий наблюдатель не увидит...

277 / - morden2k 33 459 13.05.2017 at 20:58 by dust1939
Нужна помощь!

Буду очень признательна, если поможите!!!! 
Материальная точка массой 5,4 кг...

- mork.nina 385 07.05.2017 at 13:05 by mork.nina
Правило фаз Гиббса. Ищу ответ на вопрос

Вопрос такой (http://www.twirpx.com/topic/5494/): Согласно гиббсовскому правилу фаз наличие...

- mayyskiyysergeyy 393 29.04.2017 at 02:44 by mayyskiyysergeyy
Сила тока смещения

Здравствуйте. Проверьте пожалуйста задачу, т.к. ответов нет.

Условие: Покажите, что сила...

1 / - Vitaliy.Super.1991 481 25.04.2017 at 21:53 by zykov
Что входит в свет кроме фотонов?

Что входит в свет кроме фотонов?

То, что свет состоит из фотонов - это ясно. Я что ещё...

27 / - sopov.48 2 834 18.04.2017 at 11:17 by zykov
Задача по динамике

Добрый день! Возникли  некоторые трудности при решении следующей задачи. 

...

9 / - finikiya 1 731 06.04.2017 at 11:59 by finikiya
Будьте добры. Помогите с задачей. Очень нужна помощь.

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением отдает в нагрузку мощность Р2н=8,17кВт....

- rovazun 553 24.03.2017 at 00:55 by rovazun
Физический смысл энтропии

Физический смысл энтропии. В чём он?

В книге “Куда течёт река времени”( И. Новиков),...

16 / - guzir 3 175 20.03.2017 at 14:12 by vipakoz
Формула расхода воды от давления и диаметра
Уважаемые формучане!

Буду очень признателен, eсли вы подскажете формулу для расчета...
103 / - And187 494 890 16.03.2017 at 16:14 by xopreninoff.a
Вопрос по СТО

В своей работе «К электродинамике движущихся тел» А. Эйнштейн.
Делал следующее...

17 / - marta4244641 3 988 10.03.2017 at 15:00 by vipakoz
Задача по физике.Раздел: закон электромагнитной индукции Фарадея.Правило Ленца.

Здравствуйте! Помогите пожалуйста решить задачу по физике, а то уже замучился... Раздел: Закон...

2 / - Vitaliy.Super.1991 1 166 02.03.2017 at 04:07 by Vitaliy.Super.1991
Температура пустоты

Ранее поднимался вопрос о температуре вакуума, но там спор ушел в погрешности измерителей и...

24 / - angolez 4 438 20.02.2017 at 21:15 by штирлиц
Опыт Резерфорда

День добрый....

Столкнулся с такой ситуацией, помогите разобраться.

Есть опыт...

12 / - Студентс 2 677 19.02.2017 at 00:22 by zykov
Атом

 Доброго времени суток, тему про свет закрыли (я так понимаю), и оно впринцыпе правильно, т.к....

58 / - Студентс 5 388 16.02.2017 at 17:49 by 12d3
Понимание света

Свет- это Волны ...

Может ли быть волна без вещества ?

38 / - Студентс 4 346 15.02.2017 at 06:35 by dust1939
Понимание атома

Что в итоге получится, если мы возьмём железный прут и пустим по нему постоянный ток, станет ли...

2 / - Студентс 1 230 12.02.2017 at 00:37 by Студентс
Расчет напора для определенной температуры в трубопроводе с насосом.

Добрый день, форумчане.

Прошу помочь с вычислением

Дается труба, 100 м,...

- kheoleg 958 06.02.2017 at 13:32 by kheoleg
  • 293страниц:
  • 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.