Естествознание

Валерий Юрьевич Конюхов

Естествознание

Существует другая теория происхождения вселенной (большой взрыв) - теория раздувающейся вселенной (Лузье), наша вселенная образовалась из физического вакуума в результате флуктуации его энергии. Физический вакуум первопричина матери наиболее фундаментальное ее состояние. Каждое элементарное частица образуется из физического вакуума в виде т. н. Виртуальных частиц, которые прожив планковское время (10-44) аннигилируют, потом образуются вновь.

Виртуальными эти частицы называют потому что время их жизни ничтожно мало и природа запрещает нам знать кикие-либо их свойства (принцип неопределенности).

Эти частицы проявляют себя в виде электронов, протонов и др.

В природе существует 4 фундаментальных взаимодействия

1.сильное - отвечает за взаимодействие нуклонов в ядре и кварков в нуклонах.

2. Электромагнитное - отвечает за взаимодействие зарядов.

3. Слабое - отвечает за бета-распад.

4. Гравитазионное - отвечает за притяжение масс.

Каждое фундаментальное воздействие описывается своим уравнением.

В каждое уравнение входит константа.

Наша вселенная в том виде как она есть может существовать только при строго определенном значении этих констант. В момент большого взрыва эти константы могли стать любыми. Существует точка зрения (антропный принцип) что эти константы "отрегулировали" так чтобы образовалась наша вселенная в которрой в результате эволюции появился человек - наблюдатель.

Материя во вселенной существует в 2 формах:

1. Вещество - состоит из частиц вещества (протоны, нейтроны).

2. Поле - состоит из квантов полей (фотоны, гравитоны).

Отличаются частицы вещества обладают массой покоя и двигаются со скоростью меньше скорости света (v<c), а кванты полей не имеют массы покоя и двигаются со скоростью света.

Окружающий нас мир принято условно делить на:

1. Микромир - мир элементарных частиц (протонов, нейтронов).

2. Макромир - мир окружающих нас объектов.

3. Мегамир - мир гиганских скоростей и масс (галактики, туманности).

Каждый мир описывается своим языком своим математическим аппаратом.

Последние годы к ним причисляют наномир - мир частиц, у которых размер порядка 1 мм.

Микромир

Краткий экскурс в историю развития представлений о строении материи

В древней греции сущ. 2 школы:

1. Атамистическая теория (Дискретная)

Школа Демокрита - первый выдвинул теорию об атомах (Атом - неделимый с др. гр.). У каждого тела свои атомы и отличаются своей формой и размером. Но теория не пользовалась популярностью и была забыта почти на 2 тыс. лет.

2. Констенуальная

Аристотель выдвинул теорию возникновения первоматерии в небольшом объеме.

Все вещества и окружающие предметы состоят из различных комбинаций 4-х элементов (земля, вода, воздух, огонь) комбинации которые дают все окружающие нас богатства.

Теорией Аристотеля руководствовались алхимики, которые пытались получить филосовский камень, превращающем неблагородные металлы в благородные.

На взглядах Аристотеля основывалась и ятрохимия (предшественница фармацептики). Согласно Парацельсу в организме больного человека не хватает какого-то эл-та и лекарство - это тот самый недостающий эл-т. Парацельс ввел два новых эл-та - ртуть и серу.

В 1805 г. Джон Дальтон через 2000 лет реанимировал атомическую гипотезу создании вселенной для объяснения закона кратных отношений.

В 1896 г. Были открыты явления радиоактивности (Беккери) и рентгеновское излучение и стало ясно, что атомы имеют сложную структуру.

В 1905 г. Томпсон предложил первую модель атома. Согласно этой модели атом положительно заряженная сфера, а внутри нее плавают электроны. Положительный заряд сферы полность компенсирует электроны.

В 1911 г. Ризерфорд опроверг эту модель, он опубликовал результаты опытов по рассеиванию альфа частиц на фольге металла.

Он установил что практически все альфа частицы проходят через фольгу не отклоняясь и лишь одна из 10 тысяч может отскочить обратно. Для объяснения этого факта он предположил что практически вся масса атома сосредоточена в ничтожно маленьком ядре вокруг которого вращаются по орбитам электроны (планетарная модель атома). однако, согласно электродинамике движущийся с ускорением вокруг ядра электрон должен испускать терять энергию и в итоге упасть на ядро. Но атомы вечны:

Первое объяснение этому сделал Нильс Бор в 1913 г. Он предположил что имееются стационарные орбиты вращаясь по которым электрон не выделяет энергию. Переходя с орбиты на орбиту электрон поглощает или испускает кванты света (E2-E1=hV) с определенной длиной волны. Для атома водорода Бор расчитал энергии электрона на каждой орбите и далее спект излучения который почти идеально совпал с наблюдаемым. Но в теории обнаружились недостатки:

А. Теория не могла объяснить образование химической связи.

Б. Тонкой структуры спектра.

Она была искусственным совмещением классических представлений и квантовых. Этих недостатков лишена квантовая механика созданная в 1930гг. Трудами Шредингера, Гейзинберга, Паули и т. д.

Становление квантовой механики

В 1900 г. Для объяснения спектра абсолютно черного тела Макс Планг предположил что нагретые тела излучают энергию порциями (квантами). Энергия Е=hV(это не в, это ню)

Выведенное из этого предположения уравнение полностью описало весь спектр черного тела при различных температурах.

В 1905 г. Для объяснения закона фотоэффекта (-явление испусканния металлами электронов под действием падающего света) А. Энштейн предположил что свет не только испускается в виде квантов (как это думал Планг) но и распространяется и поглощается в форме квантов.

энштейн предположил что энергия кванта рассходуется на выход электрона из металла и разгона до определенной скорости:

если энергия кванта (фотон), меньше чем Фи(красные кванта), то не дается фотоэФфекта - это красная граница фотоэлемента.

С другой стороны имеются явления которые объясняются только в ппредположении что свет - это волновое движение:

Интерференция - наложение волн друг на друга с обпазованием светлых и темных полос.

Диффракция - огибание волной пркпятствия с чередование светлых и темных пятен.

Дисперсия - разложение света на компоненты.

Такое двойственное поведение света как поток частиц в одних явлениях и как электромагнитная волна в других физик назвали корпускулярный волновой дуализм.

В 1924 г. Луи де бройль распространил

корпускулярно волновой дуализм на поток микрочастиц т. е. Поток электронов может вести себя как поток частиц вещества, то как волна.

Уравнение де Бройля

Лямда -

Вскоре физики провели исследование явления диффракции электронов. Найденная длина волны (лямда) полностью совпадала с представленной в уравнении.

Любое волновое движение моджет быть описано математически (например движение волны вдоль гитарной струны) волновое движение микрочастиц описывается уравнением Шредингера.

Это дифферинциальное уравнение частных производных вторго порядка. Оно практически никогда не решается (толькко для частиц содержащих водород).

Волновая пси функция -

- Частная производная

Решением алгебраического уравнения являются числа, решением дифферинциального являются функции, подстановка которых превращает уравнения в тождества. Если нарисовать графики функций решений уравнений шреддера то они выглядят так:

Это электронные орбитали - область пространства где вероятность пребывания электрона более всего. Отсюда физический смысл пси функции - это вероятность нахождения электронов в данной точке пространства.

В решения входят числа. Их всего три:

n-главное квантовое число

e-орбитальное

m-магнитное квантовое число.

из решения уравнения Шредмнгера вытекает только три числа и их оказалось недостаиочно для объяснения многих явлений в которых эти электроны участрвуют (например

В 1927 г. Два голландских ученых Улинбек и Гудсмит придумали представление о спин-электроне т. е. О собственном моменте количества движения (вращение вокруг собственной оси) и еще одно квантовое число S. Электронные орбитали отличаютчя набором квантовых чисел.

Из волнового характера движкния микрочастиц следует что многие понятия макромира например траектория движения в микромире теряет смысл. Т. е. Бессмысленно говорить о траектории движения электрона воктуг ядра можем лишь судить о вероятносте нахождения электрона в данной точки пространства.

Из волновой приироды вытекает что мы не можем знать точно свойства микрочастиц и чем точгее мы знаем одни свойства микрочастиц тем болке неопределенными становятся дрругие.

Это наблюдение впервые сфопрмулировал Вальтер Гейзинбергв виде принципа неопределенности (координаты и импульс).

Чем точнее мы знаем положение частицы, тем более неопределенным становится ее импульс.

Виртуальные частицы возникают из физического вакуума и сущестествуютНеопределенность энергии велика поэтому свойства этих частиц мы знать не можем.

Нильс Бор распространил принцип неоеделенности на все объекты и явления окружающего мира (принцип дополнительности Бора). Согласно ему мы не можем с одинаковой точностью знать все свойства объекта.

Концепция элементарных частиц

В настоящее время известно более 250 элементарных частиц и открываютсч новые поэтому возникает проблема их классификации.

Элементарные частицы делятся на истинные элементарные частицы которые ни из чего более не состоят (кварки, липтоны, кванты полей) и условно элементарные частицы (протоны и нейтроны состоят из кварка).

Они делятся на частицы вещества

Представление о кварках ввел в 1967 Мартин Гелл-Манн для объяснения эксрериментов по взаимодействию разогнанных почти до скорости света электронов с ядрами атомов.

Получалось что протоны и нейтроны состоят из более мелких частиц и их он назвал кварками.

Кварки - частицы с дробным электрическим зарядом например протон состоит из двух U кварко с зарядом 2/3.

Нейтрон состоит из 1 U кварка и 2 д кварклв. Спин кварков равен 1/2. Кварки имеют также вда необычных всойства которые Гелл-Манн назвал цвет и аромат. Кварки бывают трех цветов красный зеленый и желтый (не имеют ничего общего с обычным цветом). Внутри протонов и нейтронов обязательно должна быть такая чтобы в итоге получалось бесцветная комбинация. Долгое время считалось что кварки порознь не существует (т. е.только В бесцветной кьмбинации), но в феврале 2000 г. в Церне была получена кваркглионная плазма. В таком состоянии наша вселенная находилась первые 10 секунд после большого взрыва.

Также у кварка 6 ароматов.

Как электрический заряд рождает электромагнитное поле так и цветовой заряд кварка рождает глионное поле.

Согласно современным прпдставоениям природа взаимодействия объектов посредством полей природообменная т. е. объекты обмениваются квантами соответствующено поля. Кварки притягиваются друг к другу засчет обмена глюонов.

Классификация элементарных частиц по их участию фундаментальных взаимодействию

Различают 4 вида фундаментальных взаимодействий:

1. сильные взаимодействия - связывающее протоны и нуклоны

2. Электромагнитное взаимодействие - взаимодействие электрических зарядов (заряженных частиц)

3. Слабое взаимодействие - отвечают за бета-распад.

4. Гравитационные взаимодействия - притяжение к поверхности.

Адроны (adron - сильный) - участвуют во всех 4 взаимодействиях.

Адроны делятся на:

- барионы (наиболее известные: нейтроны, протоны т. е. нуклоны (т. е. Имеющие ядра) S=1/2

- мезоны S=1

Например П-мезоны рождаются при торможении разогнанных до скоростей света протонов в веществе.

Мю-мезонами обмениваются протоны и нейтроны в ядрах притягиваясь друг к другу.

Гравитоны - участвуют только в гравитационных воздействиях. S=2

Метод регистрации элементарных частиц:

Камера Вильсона - в камеру налита перегретая жидкость (t выше кипения) летящая элементарная частица вызывает вскипание жидкости и оставляет за собой трек из пузырьков газа который можно сфотографировать.

Строение атомов

Перспективы атомной энергетики

Атомы состоят из положительно заряженных ядер размпром 10-15 см в которых сосредоточена примерна вся масса и "размазанных" по электронным орбиталям электронов.

Ядро состоит из Р-протонов и N-нейтронов.

P+N=А (число нуклонов)

Число протонов определяет заряд ядра принадлежность данного ядра какому-либо элементу, порядковый номер элемента в переодической таблице Менделеева. Например если 6 протонов то это углерод.

Атомы имеющие одинаковае число протонов но различное число нейтрнонов или неклонов называются изотопами.

Пример:

По мере увеличения ччисла нейтронов в ядре стабильные изотопы переходят в радиоактивные. Например C 6 12, С 6 13 стабильные а С 6 14 радиоактивные.

Ядрарадиоактивных изотопов перегружены нейтронами поэтому они способны вступать в ядерные реакции в ходе которых ядра либо разваливаются либо испускают какую-либо частицу и превращаются в другой элемент.

Изотопы широко применяются в практической деятельности Например при помощи С 6 14 изучают возраст останков (радиоуглеродный метод). Изотоп С 6 14 образуется в верхних слоях азота под действием космических лучей. Интенсивность космических лучей постоянно и концентрация атота тоже постоянна. Пока организм жив (дышит) концентрация изотопа постоянна и известна. После смерти изотоп перестает поступать в организм и концентрация его снижается за счет радиоактивного распада. Измерив концентрацию и зная период полураспада можно вычислить возраст ископаемого останка.

Метод выяснения стадий протекания реакции:

Находят изотопы применение и в так называемом Методе меченных атомов.

Спопощью него выясняют мезанизмы химических реакций: в молекулы реагентов вводят изотопы и отслеживают перемещение этих изотопов.

Протоны и нейтроны в атомах распологаются на рболочках атомов. На каждой оболочке может быть определенное число протонов и нейтронов.

- а я дра модержащие эти чисоа назвывают магическими.

Например гелий дважды магический

Магичемкие ядоа наиболее устойчивв. Они часто образуютсч как осколки в различных ядерных реакциях.

Исслелователи работающие над получением новых элементов связывают свои надежы с 126 элементом. Ожидаеется что он будет относительно устойчив, а время жизн его предшественников ничтожно мало - онирасппадаютсямв момент зарожления (после 108).

Дефект массы

Сумма масс протоннов и нейтронов всегда больше чем масса ядра, которое из этих частиц образовано:

- называется дефектом масс.

Т. е. при образовании ядра из протона и нейтрона масса уменьшается, как бы исчезает.

В соглашении с уравнением Энштейна (|) эта исчезнувшая м выделяется в виде колоссальной энергии (с2).

Например, на Солнце происходит процессыи слияния ядер водорода в ядра гелия (термоядерный синтез), при этом выделяется Е соответствующая дефекту масс именно эта энергия излучается Солнцем.

LiD

Водородная (термоядерная) бомба состоит из обычной атомной (урановой) бомбы и налмчие из дейтерида лития (LiD)

Сначала взрывают атомную бомбу, при взрыве образовывается нейтроны, которые переводят Li в Т.

Далее тритий реагирует с дитерием с выделением колоссальной энергии.

Перед человечеством стоит задачи осуществить термоядерные раекции в мирных реакторах. Источником служит вода и продукты реакции не загрязняли бы среду.

Проблема в получении плазмы, в которой бы протекала эта реакция (с t° в несколько десятков миллионов ) и достаточно высокой плотности получить такую плазму можно, но пока невозможно удержать.

При взрыве атомной бомбы или работе атомной электростанции происходит следующее:

Деление ядерU илиPu

основной проблемой атомной энергетики является утилизация отработанных твеллов. Отработанные твеллы содержат нераспавшийся уран и высокорадиоактивные осколки деления ((барий сиронций, железо и т. д.) при их радиоактивном превращении выделяется энергия и гелий т. е. их захоронение требует постоянного наблюдения.

США топит твеллы в окиане что со временем это может грозить глобальным загрязнение океана.

В России часть твеллов перерабатывают а часть хоронят в соляных шахтах. Существовал проект отправления твеллов в космос, но он слишком дорогостоящ и небезопасен.

Надежды человечества в энергетической области - это разработка термоядерных реакторов в которых водород превращается в гелий с выделением энергии дефекта масс. Сырье - вода, а продукт - гелий (инертный экологичный газ). Проблема лишь удержать плазму температура которой несколько милллионов градусов - в этих условиях любой материал мгновенно испаряется. Речь идет об удержании плазмы в магнитном поле. Построены установки - токомаки (российская разработка) замкнутые в виде тора замкнутого на себя. Существует проэкт постройки промышленного токомака в котором принимает участие многие страны.

Альтернативные истоники энергии

В настоящее время за год человечество потребляет 10 в 13 степени килоджоулей энергии и с каждым годом это потребление будет возрастать.

Ныне действующие тепловые гидро и атомные электростанциии с одной стороны потребляет невосполнимые запасы теплоносителей а сдругой стороны загрязняет среду, поэтому рассматривается применение альтернативных видов энергии. В настоящее время их вклад около 4-5%:

1. Энергия солнца - на Землю падает 80 на 10 в 12 килоджоулей в секунду. В настоящее время построено 2 млн. Гелиевых установок в Сша на них отдано 10 млн. Кв. Метров, а в Японии 8, но кпд этих установок крайне низкое.

2. Энергия ветра. Ветрянные электростанции ставят обычно где-то на прибрежных территориях. Однако несмотря на их экологичность они производят много шума, что заставляет птиц менять свои маршруты и места гнездования.

На нынешнее время за 15 лет построено

3. Энергия моря.

-Энергия приливов и отливов

-Энергия волн (Кивающая утка)

4. Энергия недр Земли - в недрах земли высокая t° и энергия недр в некоторых местах вырывается наружу в виде вулканов, гейзеров. Энергию гейзеров уже широко используют (геотермальные установки). Существует проект по которому где-то начиная с 30-40 км. залегают оксиды металлов, если пробурить скважину и накачивать туда воду, образуется водород - экологически чистый носитель энергии.

НАНОМИР

Наномир - это мир наночастиц 1нм=10-9. Такие часиицы существенно больше чем микрочастицы и для них не характерен корпускулярно-волновой дуализм. В то же время они намного меньше по размеру чем макрочастицы.

Для них характерны особые свойства:

- Сахар или мука в видемакротел горят очень плохо, в виде же наночастиц взвешенных в воздухе горят со скоростью взрыва.

- Никель Ренея (получают выщелачиванием сплава никеля и аллюминия) вспыхивает и сгорает на воздухе, в виде куска (макротела) нельзя зажечь даже газовой горелкой.

- суспензия бария SO4(бариевая вода) практически не растворима в воде (используют для рентгеноскопии желудка), наночастицы бария SO4 хорошо растворяются в воде.

При дроблении макротел увеличивается поверхность. Вычислим суммарную поверхность всех наночастиц, которые получаются при дроблении одного кубического сантиметра вещества до частиц радиусом 1 нм (r=1нм)

S(площадь)=n*So(площадь 1 частицы)=1 см3/

Молекулы сидящие на поверхности обладают избыточнойэнергией и когда дробя тела достигаем размеров 100-101 вклад поверхностных молекул становится преобладающим и у тела появляются ОГРОМНАЯ поверхностная энергия благодаря которой у наносистем появляются необычные свойства.

Почему молекулы находящиеся на поверхности обладают избыточной энергией?

Выделим в жидкости две молекулы:

Молекула вглубине окружения

Интенсивность сил со стороны газовой фазы ничтожно мала, поэтому на поверхности наблюдается нескомпенсированность сил и на каждую прверхностную молекулу действует сила направленная вглубь жидкости. Эти силы назавают силами поверхностного натяжения.

Они являются причиной избыточной поверхностной энергии, которая в свою очередь является причиной своеобразного поведения наносистем.

Под действием сил поверхностного натяжения жидкость стремится сократить свою поверхность до минимума. Если бы на земле исчезла сил гравитации то все водоемы превратились бы в шары различного размера.

Чтобы образовать новую поверхность нужно молекулу из глубины нужно перевести на новую поверхность а для этого нужно провести работу против сил поверхностного натяжения. мерой сил поверхностного натяжения является работа образозвития единицы площади поверхности. Эту работу называют 6H2O=72,3 м Пж/м2

Поверхностное натяжение ( =72,75 мПж/м2 разных жидкостей различно и зависит от интенсивности межмолекулярных сил.

Между атомами ртути действует интенсивные химические связи, поэтому нескомпенсированность велика и сигма очень велика. И наоборот между молекуламии углеводородов действует очень слабые дисперсионные силы.

Часто возникает (например при стирке) уменьшить поверхностное натяжение воды, для этого в воду добавляют поверхностно активное вещество (ПАВ).

Молекулы ПАВ имеют диффильное строение , т. е. содержат гидрофильную полярную группу и гидрофобный углеводородный радикал.

При растворении ПАВ в воде вода выталкивает гидрофобный углеводородный радикал на поверхность, но втягивает в себя гидрофильную полярную группу. В итоге молекулы ПАВ как поплавки ориентированы в поверхностном слое. Углеводородные радикалы разобщают повехностные молекулы воды, межмолекулярные взаимодействия в поверхностном слое снижается и сигма уменьшается.

ПАВ образует частокол Лэнгмюра.

После того как вся поверхность занята молекулами ПАВ, ПАВы образуют дальнейшей концентрации ПАВы образуют ми целое

Внутри ми цел капелька бензина или водорода и в ней могут рамтворяться водонерастворимые вещества (солюбилезация).

Например аспирин упса представляет собой мисцелярный раствор.

С поверхностным натяжением и ПАВами тесно связано явление смачивания.

Краевой угол смачивания

I. Жидкость смачивает поверхность

II. Если жидкость вода, то поверхность Тетта больше 90° и поверхность не смачивается.

Почему одни поверхности смачиваются жидкостью, а другие не смачиваются?

Силы атгези (прилипания) стремятся оттянуть молекулы на себя. (растянуть жидкость вдоль поверхности).

В поверхностном слое твердой поверхности молекулы обладают избыточной энергией за счет нескомпенсированности сил.

Каждая поверхностная молекула стремится оттянуть на себя молекулу жидкости. Эти силы могли бы растянуть жидкость в мономолекулярный слой.

Однако жидкость сопротивляется и стремится обраться в шарик под действием сил кагезии. Если преобладают силы атгезии, жидкость смачивает поверхность, а если кагезии, то не смачивает.

гидрофильную поверхность мы можем гидрофобизовать и наоборот гидрофобную сделать гидрфильной. Гидрофобизация гидрофилизация находит широкое применение в печати при изготовлении форм плоской офсетной печати. Для изготовления печатающий элементов форму обрабатывают веществами которые химически связываются с поверхностью и при этом обращены наружу гидрофобными углеводородными радикалами. С такой поверхностью увлажняющий раствор не взаимодействует, но хорошо смачивается краской (олиофильная). На пробельные элементы сажают гидрофильные вещества (дикстрин, крахмал, фосфор). Такая поверхность гидрофильная, но олиофобная.

При офсетной печати форма сначала проходит увлажняющую секцию после которрой пробельные элементы покрываются водой а печатающие элементы пустые. После форма идет в красочную секцию - краска покрывает только пустые места.

В "сухом" офсете в поверхность формы покрыта силиконом, который не смачивается краской (олиофобный) в печатающих местах силикон удаляется и поверхность олиофильная. Увлажняющей секции нет и форма проходит лишь красоченую секцию.

Адсорбция

- концентрирование веществ на поверхности. Участники: адсорбент(вещество на поверхности которого происходит адсорбция).

Адсорбат (абсорбируемое вещество)

Адсорбция бывает химическая и физическая.

При физической абсорбции присутствует нескомпенсированность сил в поверхностном слое абсорбента.

При абсорбции "родной" молекулы абсорбанта нескомпенсированность сил исчезает.

Для сильной адсорцмии необходимо чтобы адсорбент и среда были чужды друг другу по природе. Для очистки воды от органики следует применять активированный уголь чуждый ей по природе.

Мегамир

Мир космических объктов, гигантских масс двигающихся со скоростями близкими к скорости света.

Математическим аппаратом явл. Теория относительности (специальная и общая)

СТО (спец. теория относительности).

годы разработки теории относительности. Авторы Пуанкаре и Энштейн, Лоренса, Минковского.

В нашем подсознании записано, что скорость - это понятие относительнье и зависит от выбора системы координат. При чем скорости складываются как векторные величины:

V=V1+V2

Время и пространство считаются незыблемыми в независимости от скорости. Все это справедливо если скорость (С) ниже скорости света, если же скорость сораизмерима, то пространство и время нельзя считать абсолютными.

Если сближаются 2 космических корабля скорость движения каждого из них 200 тыс. км. В сек. То их скорость =300 тыс. км. в сек., т. е. скорости света. В прирде не существует движения превышающего скорость света. В рассмотренном примере время замедляется а пространство сокращается в такой степени чтобы скорость их сближения не превышала скорости света.

Замедление времени.

Ход времени зависит от скорости движения. Чем больше скорость движения тем медленнее течет время.

Эффект близнецов

t0 - время в системе координат принятое за неподвижное

t-время в системе координат движущееся со всеми.

Мезоны образуются в верхних слоях атмосферы и при времени жизни 2,2 мкрсек. Могли пролететь только 600 метров но они долетают до земли. Этот парадокс объясняет теорию относительности. Мезон живет 2.2 мкрсек. Но для земного наблюдателя время проходит больше и мезон успевает дойти до земли. Прямыми экспериментами с атомными часами одни из которых были на семле а другие на самолете эта формула также подтверждена.

Lo -неподвижное

L - движущееся со скоростью v.

Протяженность пространства также зависит от скорости движения.

Два одинаковых корабля сближаются и наблюдателю внуртри чужой корабль будет казаться короче.

Зависимость массы тела от скорости движения.

Из этой формулы вытекает невозможность движения со скоростью света материальных тел.

Когда б-> с, м ->оо и необходимо v -> к С и необходимо

Эта формула нашла подтверждение при работе синхрофазотрона - ускорителя заряженных частиц.

По мере ускорения частиц растет ее масса и необходимо синхронизировать управляющее поле и ее массу. Если бы формула была неверной то частица бы не вылетела.

2

Е=mC

В 1911 г. Минковский предложил рассматривать все события в 4-х мерном пространстве.

Общая теория относительности ОТО - открывает смысл гравитации.

ТО была создана в гг. Автор Энштейн.

В основе теории 10 уравнений каждое из которых содержит около100 слагаемых.

В согласии с ОТО гравитация не есть что иное как результат искривления пространства-времени. Чем больше масса тела тем сильнее искревлено простраство.

Искревление пространства приводит к замедлению времени. Чем больше масса тем медленнее идет время.

ОТО прошла экспериментальную проверку:

1. Наблюдение искривления траектории лучейпрохлдящих в окрестностях солнца во время солнечного затмения

2. Уравнения Отто объяснило прицесию орбиты Меркурия

3. Высокоточные атомные часы расположенные на уровне моря и высрко в горах имеют рассбаланс (разное время)

Объекты мегамира:

Метагалактика - видимая ччасть вселенной

Звезды - самые горячие голубые (30-70 тыс. кервен)

Самые холодные красные (меньше 2 тыс.)

OBAFGKM - классификация по принадлежности к области спектра.

2 точки зрения на рождение звезд:

1. Звезды образовались в результате сжатия газопылевых облаков. При сжатии t повышалась раздувалась термрядерное 2. Звезды образуются при взрыве и расширении сверхплотного вещества.

Класмификация по размерам:

1. Гиганты

2. Карлики

3. Нормальные звезды

После того как все "ядерное горючее" в звезде израсходуется звезда под действием сил гравитации начинает сжиматься ми в зависимости от массы звезды возможны 3 сценария:

1. Масса звезды сораизмерима с массой солнца (средний): превращается в красный гигант, начнет сжиматся и сожмется до белого карлика, когда энергия исчерпается он становится черным карликом (судьба нашего солнца)

2. от полутора до 2-х масс нашего солнца.

При сжатии образуется нейтроная звезда. В 1967 году были открыты объеты-пульсары которые излучают радиоволны через определеный промежуток времени. Согласно последним предс авлениям - это нейтронный вращающиеся звезды, отдельные участки которых посылают сигналы.

3. Масса звезды больше 3 масс звезд. Сжатие настолько интенсивно что звезда испытывает гравитационнвый коллапс и превращается в черную дыру.

Черная дыра - при сжатии тел F возрастает а r стремится к 0.

Гравитационный радиус (шварцшильд) - под действием этой силы тело сжимается в точку, т. е. Испытывает гравитационный баланс.

американскими исследователями были открыты космические объекты которые переодически испускают гамма и рентгеновские лучи их назвали бакстерами. Бакстеры - это и есть черные дыры поглащающие вещество.

Энтропия - (ввел Клаузиус) - согласно термодинамики стрела времени протекает в сторону энтропии.

Биосфера

Ноосфера

Экологические факторы

Продуцентны

Трофические связи (пищевые)