Aronov R.A., Shemyakinsky V.M. Dalawang diskarte sa problema ng relasyon sa pagitan ng geometry at pisika // Pilosopiya ng Agham. Vol. 7: Pagbuo ng isang makabagong paradigma ng natural na agham - M.: , 2001

Sa modernong pisika, ang nangingibabaw na opinyon ay pinakamalinaw na ipinahayag ni W. Heisenberg sa artikulong "Development of Concepts in the Physics of the Twentieth Century": Ang diskarte ni Einstein sa problema ng relasyon sa pagitan ng geometry at physics ay "nag-overestimated sa mga kakayahan ng geometric. pananaw. Ang butil-butil na istraktura ng bagay ay bunga ng quantum theory, hindi geometry; Ang quantum theory ay may kinalaman sa isang napakapangunahing pag-aari ng aming paglalarawan ng Kalikasan, na hindi nakapaloob sa geometrization ng mga field ng puwersa ni Einstein.

Siyempre, ang isa ay maaaring magtaltalan kung ang diskarte ni Einstein ay nag-overestimated sa mga posibilidad ng geometric point of view o hindi nag-overestimate nito. Ngunit tila tiyak na ang pahayag ni Heisenberg: "ang butil-butil na istraktura ng bagay ay bunga ng teoryang quantum, hindi geometry," ay hindi tumpak. Ang bagay ay may istraktura bago, sa labas at malaya sa anumang teorya. Tulad ng para sa geometry, bagaman mula sa konteksto ng artikulo ni Heisenberg ay hindi malinaw kung ano ang eksaktong pinag-uusapan natin - ang epistemological na aspeto ng problema (tungkol sa geometry bilang isang fragment ng matematika o ang ontological (tungkol sa geometry ng totoong espasyo), gayunpaman, sa parehong mga kaso ang istraktura ng bagay ay hindi isang resulta ng geometry Sa una, para sa parehong dahilan na ito ay hindi isang resulta ng quantum theory istraktura ng bagay.

Totoo, siyempre, na ang quantum theory ay sumasalamin sa gayong mga katangian ng kalikasan, ang impormasyon tungkol sa kung saan ay hindi nakapaloob sa Einstein's geometrization of force fields. Ngunit ang geometriko na pananaw at ang tiyak na anyo kung saan ito ay ipinakita sa pagtatangka ni Einstein na i-geometrize ang mga patlang ng puwersa ay hindi nangangahulugang pareho. Sa huli, tiyak na ang huling pangyayari ang nagpasiya na ang matagumpay na pagpapatupad ng geometric point of view sa pangkalahatang teorya ng relativity (GTR) ay nagpasigla sa paghahanap para sa isang pisikal na teorya na, batay sa sukatan at topological na mga katangian ng totoong espasyo at oras , ay maaaring muling likhain (at sa gayon ay ipaliwanag) ang pag-uugali at katangian ng elementarya na mga particle.

quantum phenomena. Karamihan sa mga physicist ay walang alinlangan na sasagot sa isang matunog na "hindi," dahil naniniwala sila na ang problema sa quantum ay dapat malutas sa isang panimula na naiibang paraan. Magkagayunman, natitira sa atin ang mga salita ni Lessing bilang kaaliwan: "Ang pagnanais para sa katotohanan ay higit na mahalaga, mas mahalaga kaysa sa tiwala na pag-aari nito."

Sa katunayan, ang mga paghihirap sa matematika sa kanilang sarili ay hindi maaaring magsilbing argumento laban sa direksyon sa pag-unlad ng pisika na sinunod ni Einstein. Ang ibang mga lugar ay nahaharap sa katulad na mga paghihirap, dahil (tulad ng nabanggit ni Einstein) ang pisika ay kinakailangang lumipat mula sa mga linear na teorya patungo sa mga hindi linear na teorya. Ang pangunahing problema ay kung ang isang geometrized field na larawan ng pisikal na mundo ay maaaring ipaliwanag ang atomic na istraktura ng bagay at radiation, pati na rin ang quantum phenomena, at kung ito ay, sa prinsipyo, ay isang sapat na batayan para sa isang sapat na pagmuni-muni ng quantum phenomena. Tila sa amin na ang isang makasaysayang, siyentipiko at pilosopikal na pagsusuri ng mga potensyalidad na nilalaman sa mga diskarte ng Poincaré at Einstein ay maaaring magbigay ng liwanag sa ilang mga aspeto ng problemang ito.

Ang kahanga-hangang parirala ng P.S. Laplace ay malawak na kilala na ang pag-iisip ng tao ay nakakaranas ng mas kaunting mga paghihirap kapag ito ay sumusulong kaysa kapag ito ay lumalalim sa sarili nito. Ngunit ang pasulong ay kahit papaano ay konektado sa pagpapalalim ng isip sa sarili nito, na may pagbabago sa mga pundasyon, istilo at pamamaraan, na may pagbabago sa halaga at layunin ng kaalamang pang-agham, kasama ang paglipat mula sa karaniwang paradigm tungo sa isang bago, higit pa. kumplikado at tiyak na dahil dito, na may kakayahang ibalik ang nawalang dahilan at katotohanan ng sulat.

Ang isa sa mga unang hakbang sa landas na ito, tulad ng alam natin, ay ang di-empirikal na pagbibigay-katwiran ng mga di-Euclidean geometries na ibinigay ng "Erlangen Program" ni F. Klein, na isa sa mga kinakailangan para sa pagpapalaya ng pisikal na pag-iisip mula sa mga tanikala ng spatial larawan ng mundo at pag-unawa sa geometric na paglalarawan hindi bilang isang paglalarawan ng arena ng mga pisikal na proseso, ngunit bilang isang sapat na paliwanag ng dynamics ng pisikal na mundo. Ang muling pag-iisip na ito ng papel ng geometry sa physical cognition sa huli ay humantong sa pagbuo ng isang programa para sa geometrization ng physics. Gayunpaman, ang landas sa programang ito ay nakasalalay sa kumbensyonalismo ng Poincaré, na nagpalawak ng invariant group method ni Klein sa physics.

Sa paglutas ng problema ng relasyon sa pagitan ng geometry at pisika, umasa si Poincaré sa konsepto ng "Erlangen Program", batay sa ideya ng geometry bilang isang abstract na agham, na mismo

ay hindi sumasalamin sa mga batas ng panlabas na mundo sa sarili nito: “Ang mga teorya sa matematika ay hindi naglalayong ihayag sa atin ang tunay na kalikasan ng mga bagay; magiging walang ingat ang naturang pag-aangkin. Ang tanging layunin nila ay gawing sistematiko ang mga pisikal na batas na natutunan natin mula sa karanasan, ngunit hindi natin maipahayag nang walang tulong ng matematika."

Sa diskarteng ito, malinaw na tinatakasan ng geometry ang eksperimental na pagpapatunay: “Kung valid ang geometry ni Lobachevsky, kung gayon ang paralaks ng isang napakalayong bituin ay magiging may hangganan; kung valid ang geometry ng Riemann, magiging negatibo ito. Ang mga resultang ito ay lumilitaw na napapailalim sa pang-eksperimentong pag-verify; at inaasahan na ang mga obserbasyon sa astronomiya ay maaaring magpasya sa pagpili sa pagitan ng tatlong geometry. Ngunit kung ano sa astronomy ay tinatawag na isang tuwid na linya ay simpleng trajectory ng isang sinag ng liwanag. Kung, samakatuwid, lampas sa inaasahan, posibleng makatuklas ng mga negatibong paralaks o mapatunayan na ang lahat ng paralaks ay mas malaki kaysa sa isang kilalang limitasyon, kung gayon ang isang pagpipilian ay ipapakita sa pagitan ng dalawang konklusyon: maaari nating talikuran ang Euclidean geometry, o baguhin ang mga batas ng optika at aminin na ang liwanag ay hindi eksaktong naglalakbay sa isang tuwid na linya."

Binibigyang-kahulugan ni Poincaré ang paunang premise ng pisikal na kaalaman - pinag-aaralan ng pisika ang mga materyal na proseso sa espasyo at oras - hindi bilang isang relasyon sa pamumuhunan (ang espasyo at oras, ayon kay Newton, ay mga lalagyan ng mga materyal na proseso), ngunit bilang isang relasyon sa pagitan ng dalawang klase ng mga konsepto: geometric , na hindi direktang na-verify sa karanasan , at aktwal na pisikal, lohikal na nakadepende sa mga geometriko, ngunit maihahambing sa mga resulta ng mga eksperimento. Para kay Poincaré, ang tanging bagay ng pisikal na kaalaman ay materyal na mga proseso, at ang espasyo ay binibigyang-kahulugan bilang isang abstract na iba't, bilang paksa ng matematikal na pananaliksik. Kung paanong ang geometry mismo ay hindi nag-aaral ng panlabas na mundo, ang pisika ay hindi nag-aaral ng abstract space. Ngunit walang kaugnayan sa geometry, imposibleng maunawaan ang mga pisikal na proseso. Ang geometry ay isang paunang kinakailangan ng pisikal na teorya, na independiyente sa mga katangian ng bagay na inilalarawan.

Sa eksperimento, ang geometry (G) at mga pisikal na batas (F) lamang ang sinusuri nang magkasama, at, samakatuwid, ang isang arbitraryong paghahati sa (G) at (F) ay posible sa loob ng parehong pang-eksperimentong mga katotohanan. Kaya naman ang conventionalism ni Poincaré: ang hindi tiyak na kaugnayan ng geometry sa karanasan ay humahantong sa pagtanggi sa ontological status ng parehong geometry at pisikal na mga batas at ang interpretasyon ng mga ito bilang mga conditional convention.

Sa pagbuo ng espesyal na teorya ng relativity (STR), nagpatuloy si Einstein mula sa isang kritikal na saloobin patungo sa klasikal na konsepto ng bagay bilang isang sangkap. Tinukoy ng diskarteng ito ang interpretasyon ng constancy ng bilis ng liwanag bilang isang katangiang katangian ng field. Mula sa pananaw ni Einstein, ang prinsipyo ng pagiging matatag ay hindi

ang bilis ng liwanag ay nangangailangan ng mekanikal na katwiran, at pinipilit nito ang isang kritikal na rebisyon ng mga konsepto ng klasikal na mekanika. Ang epistemological formulation na ito ng problema ay humantong sa pagsasakatuparan ng arbitrariness ng mga pagpapalagay tungkol sa ganap na espasyo at oras, kung saan nakabatay ang kinematics ng klasikal na mekanika. Ngunit kung para kay Poincaré ang pagiging arbitraryo ng mga pagpapalagay na ito ay halata, kung gayon para kay Einstein ito ay bunga ng mga limitasyon ng pang-araw-araw na karanasan kung saan nakabatay ang mga pagpapalagay na ito. Para kay Einstein, walang saysay na pag-usapan ang tungkol sa espasyo at oras nang walang pagtukoy sa mga pisikal na prosesong iyon na nagbibigay sa kanila ng partikular na nilalaman. Samakatuwid, ang mga pisikal na proseso na hindi maipaliwanag sa batayan ng karaniwang klasikal na mga konsepto ng espasyo at oras nang walang karagdagang mga artipisyal na hypotheses ay dapat humantong sa isang rebisyon ng mga konseptong ito.

Kaya naman, ang karanasan ay kasangkot sa paglutas ng problema ni Poincaré: “Tiyak na ang mga pangyayaring iyon na dati ay nagdulot sa atin ng masakit na mga paghihirap na umaakay sa atin sa tamang landas pagkatapos nating magkaroon ng higit na kalayaan sa pagkilos sa pamamagitan ng pag-abandona sa mga arbitrary na pagpapalagay na ito. Lumalabas na tiyak na ang dalawang iyon, sa unang sulyap, ay hindi magkatugma na mga postulate na itinuturo sa atin ng karanasan, ibig sabihin: ang prinsipyo ng relativity at ang prinsipyo ng patuloy na bilis ng liwanag, ay humantong sa isang napaka tiyak na solusyon sa problema ng mga pagbabagong-anyo ng mga coordinate at oras." Dahil dito, hindi pagbawas sa pamilyar, ngunit isang kritikal na saloobin patungo dito, na inspirasyon ng karanasan, ay isang kondisyon para sa tamang solusyon ng isang pisikal na problema. Ang pamamaraang ito ay naging posible para kay Einstein na bigyan ang mga pagbabagong Lorentz ng sapat na pisikal na kahulugan, na hindi napansin ni Lorentz o Poincaré: ang una ay nahadlangan ng epistemological na saloobin ng metapisikal na materyalismo, batay sa isang hindi kritikal na saloobin sa pisikal na katotohanan, ang pangalawa. - conventionalism, pagsasama-sama ng isang kritikal na saloobin patungo sa space-time na representasyon ng mga klasikal na mekanika na may isang hindi kritikal na saloobin patungo sa konsepto nito ng bagay.

"Ang pagpapalaya ng konsepto ng isang patlang mula sa pagpapalagay ng koneksyon nito sa isang mekanikal na carrier ay makikita sa pinaka-psychologically kagiliw-giliw na mga proseso sa pagbuo ng pisikal na pag-iisip," isinulat ni Einstein noong 1952, na naalala ang proseso ng pagbuo ng SRT. Simula sa gawain nina M. Faraday at J. C. Maxwell at nagtatapos sa gawain nina Lorentz at Poincaré, ang malay na layunin ng mga physicist ay ang pagnanais na palakasin ang mekanikal na batayan ng pisika, bagaman obhetibo ang prosesong ito ay humantong sa pagbuo ng isang malayang konsepto ng ang bukid.

Riemannian konsepto ng geometry na may variable na sukatan. Ang ideya ni Riemann ng koneksyon sa pagitan ng mga sukatan at pisikal na mga sanhi ay naglalaman ng tunay na posibilidad ng pagbuo ng isang pisikal na teorya na hindi kasama ang ideya ng walang laman na espasyo na may isang ibinigay na sukatan at may kakayahang maimpluwensyahan ang mga materyal na proseso nang hindi napapailalim sa kabaligtaran na epekto.

Direktang isinasama ang ideyang ito ng Riemann sa pisikal na teorya, gamit ang Riemannian geometry, na hindi kasama ang pisikal na kahulugan ng mga coordinate, ang GTR ay tiyak na nagbibigay ng pisikal na interpretasyon ng Riemannian metric: "Ayon sa pangkalahatang teorya ng relativity, ang mga metric na katangian ng espasyo- ang oras ay sanhi ng independiyente sa kung ano ang pinupuno ng espasyo-oras na ito, ngunit tinutukoy ng huli na ito." Sa diskarteng ito, ang espasyo bilang isang bagay na pisikal na may paunang natukoy na mga geometric na katangian ay ganap na hindi kasama sa pisikal na representasyon ng realidad. Ang pag-aalis ng sanhi ng kaugnayan sa pagitan ng bagay at espasyo at oras ay inalis mula sa "espasyo at oras ang huling labi ng pisikal na kawalang-kinikilingan." Ngunit hindi ito nangangahulugan ng pagtanggi sa kanilang kawalang-kinikilingan: "Ang espasyo at oras ay pinagkaitan... hindi ng kanilang realidad, kundi ng kanilang pagiging ganap na sanhi (maimpluwensya, ngunit hindi naiimpluwensyahan)." Pinatunayan ng pangkalahatang relativity ang objectivity ng espasyo at oras, na nagtatag ng isang hindi malabo na koneksyon sa pagitan ng mga geometric na katangian ng espasyo at oras at ang mga pisikal na katangian ng mga pakikipag-ugnayan ng gravitational.

Ang pagtatayo ng General Relativity ay mahalagang batay sa pilosopikal na posisyon tungkol sa primacy ng bagay na may kaugnayan sa espasyo at oras: "Alinsunod sa mga klasikal na mekanika at ayon sa espesyal na teorya ng relativity, ang espasyo (space-time) ay umiiral nang independiyente sa bagay ( i.e. substance - R.A ., V.Sh.) o mga field... Sa kabilang banda, ayon sa pangkalahatang teorya ng relativity, ang espasyo ay hindi umiiral nang hiwalay, bilang isang bagay na kabaligtaran sa "kung ano ang pumupuno sa espasyo"... Walang laman na espasyo, i.e. ang espasyo na walang field ay hindi umiiral. Ang espasyo-oras ay hindi umiiral sa sarili nitong, ngunit bilang isang istrukturang pag-aari ng larangan." Kaya, ang pagtanggi ni Einstein sa walang laman na espasyo ay gumaganap ng isang nakabubuo na papel, dahil ito ay nauugnay sa pagpapakilala ng isang representasyon sa larangan sa pisikal na larawan ng mundo. Samakatuwid, binibigyang-diin ni Einstein na ang tren ng pag-iisip na humantong sa pagbuo ng pangkalahatang relativity ay "esensyal na nakabatay sa konsepto ng isang larangan bilang isang malayang konsepto." Ang diskarte na ito ng may-akda ng GR ay naiiba hindi lamang

Sa paglutas ng problema ng relasyon sa pagitan ng geometry at pisika sa loob ng balangkas ng conventionalism, dalawang aspeto ang dapat makilala. Sa isang banda, ang wika ng geometry ay kinakailangan para sa pagbabalangkas ng mga pisikal na batas. Sa kabilang banda, ang geometriko na istraktura ay hindi nakasalalay sa mga katangian ng pisikal na katotohanan. Para sa Poincaré hindi mahalaga kung ano ang geometry na ginamit sa pisika; ang tanging mahalagang bagay ay na kung wala ito imposibleng ipahayag ang mga pisikal na batas. Ang pag-unawa sa papel na ginagampanan ng geometry sa pisika ay humahantong sa pagtanggi sa pag-andar ng cognitive nito, at ito ay hindi katanggap-tanggap para kay Einstein. Para sa kanya, ang pagpili ng geometry kapag nagtatayo ng isang pisikal na teorya ay napapailalim sa pinakamataas na layunin ng pisika - kaalaman sa materyal na mundo. Ang paglipat mula sa Euclidean geometry patungo sa Minkowski geometry, at mula sa huli sa Riemann geometry sa panahon ng paglipat mula sa klasikal na mekanika tungo sa SRT, at pagkatapos ay sa GTR, ay dahil hindi lamang at hindi masyadong sa kamalayan ng malapit na koneksyon ng geometry na ginamit sa pisika na may problema sa pisikal na katotohanan. Mula sa pananaw ni Einstein, ang geometry sa pisika ay hindi lamang tumutukoy sa istruktura ng pisikal na teorya, ngunit tinutukoy din ng istruktura ng pisikal na katotohanan. Tanging ang magkasanib na pagganap ng dalawang pag-andar na ito sa pamamagitan ng pisikal na geometry ay nagpapahintulot sa amin na maiwasan ang conventionalism.

"Dahil sa natural na pagpili," ang isinulat ni Poincaré, "ang ating isip ay umangkop sa mga kondisyon ng panlabas na mundo ay pinagtibay nito ang geometry na pinaka-kapaki-pakinabang para sa mga species, o, sa madaling salita, ang pinaka-maginhawa... Geometry ay hindi totoo; , ngunit kapaki-pakinabang lamang.” Ang isip ng tao, sa katunayan, ay umangkop sa mga kondisyon ng panlabas na mundo, kabilang ang mga sukatan na katangian ng totoong espasyo at oras sa kaukulang rehiyon ng panlabas na mundo, at samakatuwid ay nakuha ang geometry na naging sapat sa katotohanan at tanging bilang resulta ng mas maginhawang ito. Ang geometry bilang isang elemento ng teorya ay isa pang usapin. Maaaring ito ay sumasalamin sa mga metric na katangian ng totoong espasyo at oras, o maaaring hindi ito sumasalamin sa mga ito, ngunit ang geometry ng ilang abstract na espasyo, sa tulong kung saan ang mga katangian ng materyal na pakikipag-ugnayan ay muling nilikha sa teorya. Sa unang kaso, ang tanong ng katotohanan o kasinungalingan nito ay napagpasyahan, sa pangalawa - tungkol sa kakayahang kumita nito. Ang pag-absolutisasyon ng pangalawang solusyon, ang pagbawas dito ng problema ng relasyon sa pagitan ng geometry at realidad ay bunga ng labag sa batas na pagkilala sa abstract na espasyo at totoong espasyo at oras (isa sa mga pagpapakita ng kung ano ang naging kilala bilang Pythagorean syndrome - pagkakakilanlan.

ilang mga elemento ng mathematical apparatus ng teorya na may kaukulang mga elemento ng realidad na umiiral bago, sa labas at independyente ng anumang teorya).

Sa esensya, ito mismo ang isinulat ni Einstein sa kanyang artikulong "Geometry and Experience," na binabanggit na ang diskarte ni Poincaré sa problema ng relasyon sa pagitan ng geometry at physics ay nagmula sa katotohanan na "ang geometry (G) ay walang sinasabi tungkol sa pag-uugali ng mga totoong bagay. ," sa loob nito "idirekta ang koneksyon sa pagitan ng geometry at pisikal na katotohanan ay nawasak." Ang lahat ng iba pang mga paghuhusga ay "ang pag-uugali na ito ay inilalarawan lamang ng geometry kasama ang hanay ng mga pisikal na batas (F)... na ang kabuuan (G) + (F) lamang ang napapailalim sa eksperimental na pag-verify", na "maaaring arbitraryong pumili ang isa. bilang (G ), at mga indibidwal na bahagi (F)” – bilang madaling maunawaan, sundin mula sa mga unang lugar na ito. Gayunpaman, pareho silang hindi totoo. Ang geometry ng totoong espasyo ay "nagsasalita" tungkol sa pag-uugali ng mga totoong bagay; Sa teoryang pisikal, sa pamamagitan ng mga katangiang sukatan ng espasyo at oras ng isang tiyak na rehiyon ng espasyo-oras ng layunin ng realidad, hinuhusgahan ng isa ang mga katumbas na katangian ng mga interaksyong materyal na nangingibabaw sa lugar na ito sa pamamagitan ng geometry ay hinuhusgahan ng isa ang physics (G) isa; F).

Gayunpaman, ang proseso ng muling paglikha ng mga katangian ng materyal na pakikipag-ugnayan gamit ang kaukulang sukatan ng mga katangian ng espasyo at oras ay hindi isang eksperimental, ngunit isang teoretikal na pamamaraan. Bilang isang purong teoretikal na pamamaraan, ito ay, sa prinsipyo, ay hindi naiiba sa proseso ng muling paglikha sa teorya ng parehong mga katangian ng mga materyal na pakikipag-ugnayan gamit ang mga sukatan na katangian hindi ng tunay na espasyo at oras, ngunit ng naaangkop na organisadong abstract na mga espasyo. Kaya naman, sa isang banda, a) ang ilusyon na ang kabuuan lamang ng (G) at (F) ang paksa ng eksperimental na pagpapatunay, na ang teorista ay maaaring arbitraryong pumili ng geometry bilang background para sa pag-aaral ng mga materyal na interaksyon; sa kabilang banda, b) ang makatwirang butil ng konsepto ng relasyon sa pagitan ng geometry at Poincaré physics: ang mga geometries bilang mga bahagi ng teorya, sa tulong ng kung saan muling nililikha ng theorist ang mga katangian ng mga materyal na pakikipag-ugnayan, ay maaari talagang magkaiba, at sa ganitong kahulugan ang teorya ay naglalaman ng isang elemento ng conventionality.

arbitraryong pumili ng geometry sa teorya, palagi nating pinipili ito sa paraang, sa tulong ng kaukulang geometry (G), maaari nating muling likhain sa teorya ang mga katangian ng tunay na pakikipag-ugnayan (F). Pangalawa, dahil ang tanong kung alin sa mga geometry, sa tulong kung saan ang mga katangian ng materyal na pakikipag-ugnayan ay muling nilikha sa teorya, ay sapat na kumakatawan sa mga sukatan na katangian ng totoong espasyo at oras sa loob nito, ay hindi malulutas sa loob ng teorya; lumampas ito sa teorya sa larangan ng eksperimento. At iyon ang buong punto.

Ang apela sa ideya ng "kamangha-manghang pagiging simple", sa mas malapit na pagsusuri, ay naging isang napaka-komplikadong argumento. Si Einstein, na pinupuna ang prinsipyo ng pagiging simple ni Poincaré, na ginamit niya upang bigyang-katwiran ang pagpili ng Euclidean geometry kapag bumubuo ng isang pisikal na teorya, ay nagsabi na "ang mahalaga ay hindi na ang geometry lamang ay nakabalangkas sa pinakasimpleng paraan, ngunit ang lahat ng pisika ay nakabalangkas sa ang pinakasimpleng paraan (kabilang ang geometry)".

Ang artikulo ni Ya.B.Zeldovich at L.P.Grischuk "Gravity, general relativity at alternative theories" ay binibigyang-diin na ang pangunahing motibo na nagbunsod kay Logunov na tanggihan ang diskarte ni Einstein sa problema ng relasyon sa pagitan ng geometry at physics - anuman ang subjective na intensyon ng RTG may-akda, - hindi gaanong pisikal, ngunit isang sikolohikal na kalikasan. Sa katunayan, ang batayan ng kritikal na diskarte ng may-akda ng RTG sa pangkalahatang relativity ay ang pagnanais na manatili sa loob ng balangkas ng pamilyar (at sa gayon ay simple)

istilo ng pag-iisip. Ngunit ang mahigpit na koneksyon sa pagitan ng pamilyar at simple, ang pagbibigay-katwiran ng pagiging simple ng pamilyar ay ang ideal ng sikolohikal na istilo ng pag-iisip.

Ang ebolusyon ng physics ay nakakumbinsi na nagpapatunay na kung ano ang pamilyar at simple para sa isang henerasyon ng mga physicist ay maaaring hindi maunawaan at kumplikado para sa isa pang henerasyon. Ang mechanical ether hypothesis ay isang pangunahing halimbawa nito. Ang pagtanggi sa pamilyar at simple ay isang hindi maiiwasang kaakibat ng pagpapalawak ng karanasan, pag-master ng mga bagong lugar ng kalikasan at kaalaman. Ang bawat pangunahing pagsulong sa agham ay sinamahan ng pagkawala ng pamilyar at simple, at pagkatapos ay isang pagbabago sa mismong ideya ng mga ito. Sa madaling salita, ang pamilyar at ang simple ay mga makasaysayang kategorya. Samakatuwid, hindi pagbawas sa pamilyar, ngunit ang pagnanais na maunawaan ang katotohanan ay ang pinakamataas na layunin ng agham: "Ang aming patuloy na layunin ay isang mas mahusay at mas mahusay na pag-unawa sa katotohanan... Ang mas simple at mas pundamental ang aming mga pagpapalagay, mas kumplikado ang matematika. kasangkapan ng ating pangangatwiran; ang landas mula sa teorya hanggang sa pagmamasid ay nagiging mas mahaba, mas manipis at mas kumplikado. Bagama't parang kabalintunaan, masasabi natin: ang modernong pisika ay mas simple kaysa sa lumang pisika, at samakatuwid ito ay tila mas mahirap at nakakalito."

Ang pangunahing disbentaha ng sikolohikal na istilo ng pag-iisip ay nauugnay sa pagwawalang-bahala sa epistemological na aspeto ng mga problemang pang-agham, sa loob ng balangkas kung saan posible lamang ang isang kritikal na saloobin sa mga gawi sa intelektwal, na hindi kasama ang isang malinaw na paghihiwalay ng pinagmulan at kakanyahan ng mga ideyang pang-agham. Sa katunayan, ang klasikal na mekanika ay nauuna sa quantum mechanics at STR, at ang huli ay nauuna sa paglitaw ng GTR. Ngunit hindi ito nangangahulugan na ang mga nakaraang teorya ay higit na mataas kaysa sa mga kasunod sa kalinawan at pagkakaiba, gaya ng ipinapalagay sa loob ng balangkas ng sikolohikal na istilo ng pag-iisip. Mula sa isang epistemological point of view, ang STR at quantum mechanics ay mas simple at mas naiintindihan kaysa sa classical mechanics, at ang GR ay mas simple at mas naiintindihan kaysa sa SRT. Iyon ang dahilan kung bakit "sa mga siyentipikong seminar... isang hindi malinaw na lugar sa ilang klasikal na tanong ay biglang inilarawan ng isang tao na gumagamit ng isang kilalang quantum na halimbawa, at ang tanong ay nagiging ganap na "transparent".

Iyon ang dahilan kung bakit ang "wild of Riemannian geometry" ay naglalapit sa atin sa isang sapat na pag-unawa sa pisikal na katotohanan, habang ang "kamangha-manghang simpleng Minkowski space" ay inilalayo tayo mula dito. Si Einstein at Hilbert ay "pinasok" ang mga "wild" na ito at "kinaladkad" ang "kasunod na mga henerasyon ng mga physicist" sa kanila nang eksakto dahil sila ay interesado hindi lamang at hindi gaanong gaano kasimple o kumplikado.

metric properties ng abstract space, sa tulong ng kung saan ang totoong espasyo at oras ay maaaring ilarawan sa teorya, gaya ng kung ano ang metric properties ng mga huli. Sa huli, ito mismo ang dahilan kung bakit napilitang gumamit si Logunov sa "epektibong" espasyo ng Riemannian geometry upang ilarawan ang mga epekto ng gravitational bilang karagdagan sa espasyo ng Minkowski na ginamit sa RTG, dahil ang una lamang sa dalawang puwang na ito ay sapat na kumakatawan sa mga tunay sa RTG (bilang pati na rin sa pangkalahatang relativity).

Ang mga epistemological na pagkakamali ng RTG na may pilosopikal na diskarte dito ay madaling makita. Isinulat ni Logunov na "kahit na natuklasan ang Riemannian geometry sa eksperimentong paraan, hindi dapat magmadali ang isang tao na gumawa ng konklusyon tungkol sa istruktura ng geometry, na dapat gamitin bilang batayan ng teorya." Ang pangangatwiran na ito ay katulad ng pangangatwiran ni Poincaré: kung paanong ang tagapagtatag ng conventionalism ay nagpilit na mapanatili ang Euclidean geometry anuman ang mga resulta ng mga eksperimento, kaya ang may-akda ng RTG ay nagpipilit na panatilihin ang ibinigay na Minkowski geometry bilang batayan ng anumang pisikal na teorya. Ang batayan ng diskarteng ito sa huli ay ang Pythagorean syndrome, ang ontologization ni Minkowski ng abstract space.

Hindi na natin pinag-uusapan ang katotohanan na ang pagkakaroon ng space-time bilang isang lalagyan ng mga kaganapan, na may kakaibang kakayahang magdulot ng mga inertial effect sa bagay nang hindi napapailalim sa kabaligtaran na epekto, ay nagiging isang hindi maiiwasang postulate. Ang ganitong konsepto sa artificiality nito ay lumalampas sa kahit na ang hypothesis ng isang mekanikal na eter, na nakuha na natin ng pansin sa itaas, paghahambing ng mga klasikal na mekanika at SRT. Ito, sa prinsipyo, ay sumasalungat sa GTR, dahil "isa sa mga tagumpay ng pangkalahatang teorya ng relativity, na, sa pagkakaalam natin, ay nakatakas sa atensyon ng mga physicist," ay na "ang hiwalay na konsepto ng espasyo... ay nagiging kalabisan. . Sa teoryang ito, ang espasyo ay hindi hihigit sa isang apat na dimensyon na larangan, at hindi isang bagay na umiiral sa sarili nito. Upang ilarawan ang gravity mula sa Minkowski geometry at sa parehong oras na gamitin ang Riemannian geometry para sa Einstein ay nangangahulugan ng pagpapakita ng hindi pagkakapare-pareho: "Ang manatili sa isang mas makitid na grupo at sa parehong oras ay kumuha ng isang mas kumplikadong istraktura ng field (katulad ng sa pangkalahatang teorya ng relativity ) ay nangangahulugan ng walang muwang na hindi pagkakapare-pareho. Ang kasalanan ay nananatiling kasalanan, kahit na ito ay ginawa ng mga taong kagalang-galang."

Ang pangkalahatang relativity, kung saan ang mga katangian ng mga pakikipag-ugnayan ng gravitational ay nililikha muli gamit ang mga metric na katangian ng hubog na espasyo-oras ni Riemann, ay libre mula sa mga epistemological inconsistencies na ito: “Maganda

ang kagandahan ng pangkalahatang teorya ng relativity... ay sumusunod nang direkta mula sa geometric na interpretasyon. Salamat sa geometric na pagbibigay-katwiran, ang teorya ay nakatanggap ng isang tiyak at hindi masisira na anyo... Ang karanasan ay maaaring kinukumpirma ito o tinatanggihan ito... Ang pagbibigay-kahulugan sa gravity bilang ang pagkilos ng mga patlang ng puwersa sa bagay, tinutukoy lamang nila ang isang napaka-pangkalahatang frame ng sanggunian, at hindi isang nag-iisang teorya. Posibleng bumuo ng maraming pangkaraniwang covariant variational equation at... tanging mga obserbasyon lang ang makakapag-alis ng mga kahangalan gaya ng teorya ng gravity batay sa isang vector at scalar field o sa dalawang tensor field. Sa kabaligtaran, sa loob ng balangkas ng geometric na interpretasyon ni Einstein, ang mga naturang teorya ay naging walang katotohanan sa simula pa lamang. Ang mga ito ay inalis ng mga pilosopikal na argumento kung saan nakabatay ang interpretasyong ito." Ang sikolohikal na pagtitiwala sa katotohanan ng GTR ay batay hindi sa nostalgia para sa karaniwang istilo ng pag-iisip, ngunit sa monismo, integridad, paghihiwalay, lohikal na pagkakapare-pareho at ang kawalan ng mga epistemological error na katangian ng RTG.

Ang isa sa mga pangunahing epistemological na pagkakamali ng RTG ay, sa aming malalim na paniniwala, ang paunang epistemological na posisyon nito, ayon sa kung saan ang intra-theoretical na pamantayan ay sapat upang malutas ang tanong kung alin sa mga abstract na espasyo ng teorya ang sapat na kumakatawan sa totoong espasyo at oras dito. . Ang epistemological na saloobin na ito, na hindi katugma sa isa na sumasailalim sa GTR, na may magaan na kamay ni Heisenberg, ay iniuugnay ... kay Einstein, na, sa isang pakikipag-usap sa kanya noong tagsibol ng 1926 sa Berlin, ay bumalangkas nito sa isang mas pangkalahatang anyo. bilang isang pahayag na hindi ito eksperimento, ngunit teorya na tumutukoy kung ano ang nakikita.

Samantala, parang kabalintunaan sa unang sulyap, salungat sa umiiral na opinyon sa siyentipikong komunidad (kabilang ang opinyon ni Heisenberg mismo), si Einstein ay talagang nagsabi sa kanya hindi tungkol dito, ngunit tungkol sa isang bagay na ganap na naiiba. I-reproduce natin ang kaukulang sipi mula sa ulat na "Mga pagpupulong at pakikipag-usap kay Albert Einstein" (ginawa ni Heisenberg noong Hulyo 27, 1974 sa Ulm), kung saan naalala ni Heisenberg ang pag-uusap na ito kay Einstein, kung saan tinutulan niya ang prinsipyo ng pagmamasid na binuo ng Heisenberg: "Ang bawat obserbasyon, ang kanyang argumento, ay nagpapahiwatig ng isang hindi malabo na nakapirming koneksyon sa pagitan ng hindi pangkaraniwang bagay na ating isinasaalang-alang at ang pandama na sensasyon na lumitaw sa ating kamalayan. Gayunpaman, maaari lamang nating pag-usapan ang tungkol sa koneksyon na ito kung alam natin ang mga batas ng kalikasan kung saan ito ay tinutukoy. Kung - na malinaw na ang kaso sa modernong atomic

pisika - ang mga batas mismo ay pinag-uusapan, kung gayon ang konsepto ng "pagmamasid" ay nawawala din ang malinaw na kahulugan nito. Sa ganoong sitwasyon, dapat munang matukoy ng teorya kung ano ang nakikita."

Ang paunang epistemological setting ng RTG Logunov ay isang kinahinatnan ng isang medyo simpleng paralogism - ang pagkakakilanlan ng kinakailangang kondisyon para sa kasapatan ng mga teoretikal na istruktura ng layunin na katotohanan na may sapat na kondisyon. Dahil hindi mahirap unawain, ito sa bandang huli ay nagpapaliwanag sa mga lohikal at epistemological na pagkakamali na sumasailalim sa RTG at sa pagsalungat nito sa GTR - ang paggamit lamang ng intratheoretical na pamantayan sa pagpapasya kung alin sa mga abstract na espasyo ng teorya ang sapat na kumakatawan sa totoong espasyo at oras dito, at ang kanyang labag sa batas na pagkakakilanlan sa kanila ay mahalagang parehong lohikal at epistemological na mga pagkakamali na pinagbabatayan ng diskarte ni Poincaré sa problema ng relasyon sa pagitan ng geometry at pisika.

Anuman ang maaaring sabihin tungkol sa diskarte ni Einstein sa problema ng relasyon sa pagitan ng geometry at pisika, ang aming pagsusuri ay nagpapahiwatig na ang tanong ng mga posibilidad ng diskarte na ito sa pagbuo ng isang modernong natural na paradigma ng agham ay nananatiling bukas. Ito ay nananatiling bukas hanggang sa napatunayan

ang pagkakaroon ng mga katangian ng mga materyal na phenomena na sa anumang paraan ay hindi nauugnay sa mga katangian ng espasyo at oras. At sa kabaligtaran, ang mga kanais-nais na prospect ng diskarte ni Einstein ay sa huli dahil sa ang katunayan na ang koneksyon sa pagitan ng sukatan at topological na mga katangian ng espasyo at oras na may iba't ibang mga di-spatiotemporal na katangian ng mga materyal na phenomena ay lalong natutuklasan. Kasabay nito, ang isang makasaysayang, siyentipiko at pilosopikal na pagsusuri ng diskarte ni Poincaré sa problema ng relasyon sa pagitan ng geometry at pisika ay humantong sa konklusyon na ito ay walang saysay bilang isang alternatibo sa diskarte ni Einstein. Ito ay napatunayan din sa pamamagitan ng pagsusuri ng mga pagtatangka na buhayin ito, na isinagawa sa mga gawa ni Logunov at ng kanyang mga kasamahan.

Mga Tala

Aronov R.A. Sa problema ng espasyo at oras sa elementarya na particle physics // Pilosopikal na problema ng elementarya na particle physics. M., 1963. P. 167; Ganun din siya. Ang problema ng space-time na istraktura ng microworld // Pilosopikal na isyu ng quantum physics. M., 1970. P. 226; Ganun din siya. Sa tanong ng lohika ng microworld // Vopr. pilosopiya. 1970. Blg. 2. P. 123; Ganun din siya. Pangkalahatang relativity at physics ng microworld // Classical at quantum theory of gravity. Mn., 1976. P. 55; Aronov R.A. Sa pilosopikal na pundasyon ng superunification program // Logic, Methodology at Philosophy of Science. Moscow, 1983. P. 91.

Cm.: Aronov R.A. Sa problema ng relasyon sa pagitan ng espasyo, oras at bagay // Vopr. pilosopiya. 1978. Blg. 9. P. 175; Siya yun. Sa paraan ng geometrization sa pisika. Mga Oportunidad at hangganan // Mga pamamaraan ng kaalamang pang-agham at pisika. M., 1985. P. 341; Aronov R.A., Knyazev V.N.. Sa problema ng relasyon sa pagitan ng geometry at pisika // Dialectical materialism at pilosopikal na isyu ng natural na agham. M., 1988. P. 3.

Cm.: Aronov R.A. Reflections on physics // Mga tanong ng kasaysayan ng natural na agham at teknolohiya. 1983. Blg. 2. P. 176; Siya yun. Dalawang diskarte sa pagtatasa ng mga pilosopikal na pananaw ni A. Poincaré // Dialectical materialism at pilosopikal na isyu ng natural na agham. M., 1985. P. 3; Aronov R.A., Shemyakinsky V.M. Pilosopikal na katwiran para sa programa ng geometrization ng pisika // Dialectical materialism at pilosopikal na isyu ng natural na agham. M., 1983. S. 3; Sila ay. Sa mga pundasyon ng geometrization ng pisika // Mga problemang pilosopikal ng modernong natural na agham. Kyiv, 1986. V. 61. P. 25.

Heisenberg V. Pag-unlad ng mga konsepto sa pisika ng ikadalawampu siglo // Vopr. pilosopiya. 1975. Blg. 1. P. 87.

Nasa ibaba ang isang listahan hindi nalutas na mga problema ng modernong pisika. Ang ilan sa mga problemang ito ay teoretikal. Nangangahulugan ito na ang mga umiiral na teorya ay hindi maipaliwanag ang ilang mga naobserbahang phenomena o mga resulta ng eksperimentong. Ang iba pang mga problema ay pang-eksperimento, ibig sabihin ay may mga kahirapan sa paglikha ng isang eksperimento upang subukan ang isang iminungkahing teorya o upang pag-aralan ang isang kababalaghan nang mas detalyado. Ang mga sumusunod na problema ay alinman sa mga pangunahing teoretikal na problema o teoretikal na ideya kung saan walang eksperimentong ebidensya. Ang ilan sa mga problemang ito ay malapit na magkakaugnay. Halimbawa, maaaring malutas ng mga dagdag na dimensyon o supersymmetry ang problema sa hierarchy. Ito ay pinaniniwalaan na ang kumpletong teorya ng quantum gravity ay may kakayahang sagutin ang karamihan sa mga nakalistang tanong (maliban sa problema ng isla ng katatagan).

• 1. Quantum gravity. Maaari bang pagsamahin ang quantum mechanics at general relativity sa isang solong self-consistent theory (marahil quantum field theory)? Tuloy-tuloy ba ang spacetime o discrete ba ito? Ang self-consistent theory ba ay gagamit ng hypothetical graviton o ito ba ay ganap na produkto ng discrete structure ng spacetime (tulad ng loop quantum gravity)? Mayroon bang mga paglihis mula sa mga hula ng pangkalahatang relativity para sa napakaliit o napakalaking kaliskis o iba pang matinding pangyayari na nagmumula sa teorya ng quantum gravity?
• 2. Black hole, pagkawala ng impormasyon sa isang black hole, Hawking radiation. Gumagawa ba ang mga black hole ng thermal radiation gaya ng hinuhulaan ng teorya? Naglalaman ba ang radiation na ito ng impormasyon tungkol sa kanilang panloob na istraktura, gaya ng iminungkahi ng gravity-gauge invariance duality, o hindi, gaya ng ipinahiwatig ng orihinal na kalkulasyon ni Hawking? Kung hindi, at ang mga itim na butas ay maaaring patuloy na sumingaw, kung gayon ano ang mangyayari sa impormasyong nakaimbak sa kanila (ang quantum mechanics ay hindi nagbibigay para sa pagkasira ng impormasyon)? O titigil ba ang radiation sa isang punto kapag kaunti na lang ang natitira sa black hole? Mayroon bang iba pang paraan upang pag-aralan ang kanilang panloob na istraktura, kung umiiral ang gayong istraktura? Totoo ba ang batas ng konserbasyon ng baryon charge sa loob ng black hole? Ang patunay ng prinsipyo ng cosmic censorship, pati na rin ang eksaktong pagbabalangkas ng mga kondisyon kung saan ito natutupad, ay hindi alam. Walang kumpleto at kumpletong teorya ng magnetosphere ng black hole. Ang eksaktong formula para sa pagkalkula ng bilang ng iba't ibang mga estado ng isang sistema na ang pagbagsak ay humahantong sa paglitaw ng isang black hole na may ibinigay na masa, angular na momentum at singil ay hindi alam. Walang kilalang patunay sa pangkalahatang kaso ng "no hair theorem" para sa isang black hole.
• 3. Dimensyon ng space-time. Mayroon bang karagdagang mga sukat ng espasyo-oras sa kalikasan bukod sa apat na alam natin? Kung oo, ano ang kanilang numero? Ang "3+1" (o mas mataas) na dimensyon ba ay isang priori property ng Uniberso o ito ba ay resulta ng iba pang pisikal na proseso, gaya ng iminungkahi, halimbawa, ng teorya ng sanhi ng dinamikong triangulation? Maaari ba nating eksperimental na "maobserbahan" ang mas mataas na spatial na dimensyon? Totoo ba ang holographic na prinsipyo, ayon sa kung saan ang physics ng ating "3+1" -dimensional space-time ay katumbas ng physics sa isang hypersurface na may "2 +1" na dimensyon?
• 4. Inflationary model ng Uniberso. Totoo ba ang teorya ng cosmic inflation, at kung gayon, ano ang mga detalye ng yugtong ito? Ano ang hypothetical inflaton field na responsable para sa pagtaas ng inflation? Kung ang inflation ay nangyari sa isang punto, ito ba ang simula ng isang self-sustaining na proseso dahil sa inflation ng quantum mechanical oscillations, na magpapatuloy sa isang ganap na naiibang lugar, malayo mula sa puntong ito?
• 5. Multiverse. Mayroon bang pisikal na mga dahilan para sa pagkakaroon ng iba pang mga uniberso na sa panimula ay hindi mapapansin? Halimbawa: mayroon bang quantum mechanical na "mga alternatibong kasaysayan" o "maraming mundo"? Mayroon bang mga "iba pang" uniberso na may mga pisikal na batas na nagreresulta mula sa mga alternatibong paraan ng pagsira sa maliwanag na simetrya ng mga pisikal na pwersa sa mataas na enerhiya, na matatagpuan marahil sa napakalayo dahil sa cosmic inflation? Maaari bang maimpluwensyahan ng ibang mga uniberso ang atin, na nagdudulot, halimbawa, ng mga anomalya sa pamamahagi ng temperatura ng cosmic microwave background radiation? Makatwiran bang gamitin ang anthropic na prinsipyo upang malutas ang mga global cosmological dilemmas?
• 6. Ang prinsipyo ng cosmic censorship at ang hypothesis ng chronology protection. Maaari bang magmumula ang mga singularidad na hindi nakatago sa likod ng horizon ng kaganapan, na kilala bilang "mga hubad na singularidad", o maaari bang mapatunayan ang ilang bersyon ng "cosmic censorship hypothesis" ni Roger Penrose na nagmumungkahi na imposible ito? Kamakailan lamang, ang mga katotohanan ay lumitaw na pabor sa hindi pagkakapare-pareho ng cosmic censorship hypothesis, na nangangahulugan na ang mga hubad na singularidad ay dapat mangyari nang mas madalas kaysa sa mga extremal na solusyon ng mga equation ng Kerr-Newman, gayunpaman, ang tiyak na katibayan nito ay hindi pa naipakita. Gayundin, magkakaroon ng mga saradong timelike curve na lilitaw sa ilang mga solusyon ng mga equation ng pangkalahatang relativity (at na nagpapahiwatig ng posibilidad ng pabalik na paglalakbay sa oras) na hindi kasama ng teorya ng quantum gravity, na pinag-iisa ang pangkalahatang relativity sa quantum mechanics, tulad ng iminungkahi ng Stephen's "Cronology protection conjecture" Hawking?
• 7. axis ng oras. Ano ang maaaring sabihin sa atin ng mga phenomena na naiiba sa bawat isa sa pamamagitan ng pasulong at paatras sa panahon tungkol sa likas na katangian ng oras? Paano naiiba ang oras sa kalawakan? Bakit ang mga paglabag sa CP ay sinusunod lamang sa ilang mahinang pakikipag-ugnayan at wala saanman? Ang mga paglabag ba sa CP invariance ay bunga ng pangalawang batas ng thermodynamics, o sila ba ay isang hiwalay na axis ng oras? Mayroon bang mga pagbubukod sa prinsipyo ng sanhi? Ang nakaraan lang ba ang posible? Ang kasalukuyang sandali ba ay pisikal na naiiba sa nakaraan at hinaharap, o ito ba ay resulta lamang ng mga katangian ng kamalayan? Paano natutong makipag-ayos ang mga tao kung ano ang kasalukuyang sandali? (Tingnan din sa ibaba ang Entropy (axis ng oras)).
• 8. Lokalidad. Mayroon bang mga hindi lokal na phenomena sa quantum physics? Kung umiiral ang mga ito, mayroon ba silang mga limitasyon sa paglilipat ng impormasyon, o: ang enerhiya at bagay ay maaari ring gumalaw sa isang hindi lokal na landas? Sa ilalim ng anong mga kondisyon naoobserbahan ang mga nonlocal phenomena? Ano ang kaakibat ng pagkakaroon o kawalan ng mga di-lokal na phenomena para sa pangunahing istruktura ng espasyo-oras? Paano ito nauugnay sa quantum entanglement? Paano ito mabibigyang-kahulugan mula sa pananaw ng isang tamang interpretasyon ng pangunahing katangian ng quantum physics?
• 9. Ang kinabukasan ng Uniberso. Ang Universe ba ay patungo sa isang Big Freeze, isang Big Rip, isang Big Crunch o isang Big Bounce? Ang ating Uniberso ba ay bahagi ng walang katapusang paulit-ulit na cyclic pattern?
• 10. Ang problema ng hierarchy. Bakit mahinang puwersa ang gravity? Ito ay nagiging malaki lamang sa sukat ng Planck, para sa mga particle na may mga enerhiya ng pagkakasunud-sunod ng 10 19 GeV, na mas mataas kaysa sa electroweak scale (sa mababang enerhiya na pisika ang nangingibabaw na enerhiya ay 100 GeV). Bakit magkaiba ang mga kaliskis na ito sa bawat isa? Ano ang pumipigil sa mga electroweak-scale na dami, tulad ng masa ng Higgs boson, mula sa pagtanggap ng quantum corrections sa mga kaliskis sa pagkakasunud-sunod ng Planck's? Ang supersymmetry, dagdag na sukat, o anthropic fine-tuning lang ba ang solusyon sa problemang ito?
• 11. Magnetic monopole. Ang mga particle ba - mga carrier ng "magnetic charge" - ay umiiral sa anumang mga nakaraang panahon na may mas mataas na enerhiya? Kung gayon, mayroon bang available ngayon? (Ipinakita ni Paul Dirac na ang pagkakaroon ng ilang uri ng magnetic monopole ay maaaring ipaliwanag ang quantization ng singil.)
• 12. Proton decay at ang Grand Unification. Paano natin mapag-iisa ang tatlong magkakaibang quantum mechanical fundamental interactions ng quantum field theory? Bakit ang pinakamagaan na baryon, na isang proton, ay ganap na matatag? Kung ang proton ay hindi matatag, kung gayon ano ang kalahating buhay nito?
• 13. Supersymmetry. Ang supersymmetry ng espasyo ay natanto sa kalikasan? Kung gayon, ano ang mekanismo ng pagkasira ng supersymmetry? Pinapatatag ba ng supersymmetry ang electroweak scale, na pumipigil sa mataas na quantum corrections? Ang dark matter ba ay binubuo ng light supersymmetric particles?
• 14. Mga henerasyon ng bagay. Mayroon bang higit sa tatlong henerasyon ng mga quark at lepton? May kaugnayan ba ang bilang ng mga henerasyon sa dimensyon ng espasyo? Bakit umiiral ang mga henerasyon? Mayroon bang teorya na maaaring ipaliwanag ang pagkakaroon ng masa sa ilang quark at lepton sa mga indibidwal na henerasyon batay sa mga unang prinsipyo (Yukawa interaction theory)?
• 15. Pangunahing simetrya at neutrino. Ano ang katangian ng mga neutrino, ano ang kanilang masa at paano nila hinubog ang ebolusyon ng Uniberso? Bakit ngayon mas maraming bagay ang natuklasan sa Uniberso kaysa sa antimatter? Anong mga di-nakikitang puwersa ang naroroon sa bukang-liwayway ng Uniberso, ngunit nawala sa pananaw habang umuunlad ang Uniberso?
• 16. Teorya ng Quantum Field. Ang mga prinsipyo ba ng relativistic local quantum field theory ay tugma sa pagkakaroon ng isang nontrivial scattering matrix?
• 17. Mga particle na walang masa. Bakit walang massless particle na walang spin ay hindi umiiral sa kalikasan?
• 18. Quantum chromodynamics. Ano ang mga yugto ng estado ng malakas na pakikipag-ugnayan ng bagay at anong papel ang ginagampanan nila sa kalawakan? Ano ang panloob na istraktura ng mga nucleon? Anong mga katangian ng strongly interacting matter ang hinuhulaan ng QCD? Ano ang kumokontrol sa paglipat ng mga quark at gluon sa mga pi-meson at nucleon? Ano ang papel ng pakikipag-ugnayan ng gluon at gluon sa mga nucleon at nuclei? Ano ang tumutukoy sa mga pangunahing tampok ng QCD at ano ang kanilang kaugnayan sa kalikasan ng gravity at spacetime?
• 19. Atomic nucleus at nuclear astrophysics. Ano ang katangian ng mga puwersang nuklear na nagbubuklod sa mga proton at neutron sa matatag na nuclei at mga bihirang isotopes? Ano ang dahilan kung bakit ang mga simpleng particle ay pinagsama sa kumplikadong nuclei? Ano ang katangian ng mga neutron star at siksik na nuclear matter? Ano ang pinagmulan ng mga elemento sa kalawakan? Ano ang mga reaksyong nuklear na nagtutulak sa mga bituin at nagdudulot sa kanila ng pagsabog?
• 20. Isla ng katatagan. Ano ang pinakamabigat na stable o metastable na nucleus na maaaring umiral?
• 21. Quantum mechanics at ang correspondence principle (minsan tinatawag na quantum chaos). Mayroon bang mga ginustong interpretasyon ng quantum mechanics? Paano humahantong sa realidad na nakikita natin ang quantum description ng realidad, na kinabibilangan ng mga elemento tulad ng quantum superposition ng mga estado at pag-andar ng wave o quantum decoherence? Ang parehong bagay ay maaaring mabalangkas gamit ang problema sa pagsukat: ano ang "pagsukat" na nagiging sanhi ng pagbagsak ng function ng alon sa isang tiyak na estado?
• 22. Pisikal na impormasyon. Mayroon bang mga pisikal na kababalaghan, tulad ng mga black hole o pagbagsak ng wave function, na permanenteng sumisira ng impormasyon tungkol sa kanilang mga nakaraang estado?
• 23. Ang Teorya ng Lahat (“Grand Unified Theories”). Mayroon bang teorya na nagpapaliwanag ng mga halaga ng lahat ng mga pangunahing pisikal na pare-pareho? Mayroon bang teorya na nagpapaliwanag kung bakit ganito ang gauge invariance ng standard model, bakit may 3+1 na dimensyon ang napapansing spacetime, at bakit ganoon ang mga batas ng physics? Nagbabago ba ang "mga pangunahing pisikal na pare-pareho" sa paglipas ng panahon? Ang anumang mga particle sa karaniwang modelo ng pisika ng butil ay aktwal na binubuo ng iba pang mga particle na pinagsama-sama nang mahigpit na hindi sila maobserbahan sa kasalukuyang mga pang-eksperimentong enerhiya? Mayroon bang mga pangunahing particle na hindi pa naobserbahan, at kung gayon, ano sila at ano ang kanilang mga katangian? Mayroon bang hindi napapansin na mga pangunahing pwersa na iminumungkahi ng teorya na nagpapaliwanag ng iba pang hindi nalutas na mga problema sa pisika?
• 24. Gauge invariance. Mayroon bang mga di-Abelian na gauge theories na may puwang sa mass spectrum?
• 25. CP symmetry. Bakit hindi napanatili ang CP symmetry? Bakit ito pinapanatili sa karamihan sa mga naobserbahang proseso?
• 26. Physics ng semiconductor. Ang quantum theory ng semiconductors ay hindi maaaring tumpak na makalkula ang isang solong pare-pareho ng isang semiconductor.
• 27. Ang quantum physics. Ang eksaktong solusyon ng Schrödinger equation para sa multielectron atoms ay hindi alam.
• 28. Kapag nilutas ang problema ng pagkakalat ng dalawang beam sa isang balakid, ang scattering cross section ay lumalabas na walang hanggan na malaki.
• 29. Feynmanium: Ano ang mangyayari sa isang kemikal na elemento na ang atomic number ay mas mataas sa 137, bilang resulta kung saan ang 1s 1 electron ay kailangang gumalaw sa bilis na lampas sa bilis ng liwanag (ayon sa Bohr model ng atom) ? Ang Feynmanium ba ang huling elemento ng kemikal na may kakayahang pisikal na umiiral? Ang problema ay maaaring lumitaw sa paligid ng elemento 137, kung saan ang pagpapalawak ng nuclear charge distribution ay umabot sa huling punto nito. Tingnan ang artikulong Extended Periodic Table of the Elements at ang Relativistic effects na seksyon.
• 30. Istatistikong pisika. Walang sistematikong teorya ng hindi maibabalik na mga proseso na ginagawang posible na magsagawa ng mga kalkulasyon ng dami para sa anumang naibigay na pisikal na proseso.
• 31. Quantum electrodynamics. Mayroon bang mga epekto ng gravitational na sanhi ng zero-point oscillations ng electromagnetic field? Hindi alam kung paano sabay-sabay na masiyahan ang mga kondisyon ng finiteness ng resulta, relativistic invariance at ang kabuuan ng lahat ng alternatibong probabilities na katumbas ng pagkakaisa kapag kinakalkula ang quantum electrodynamics sa high-frequency na rehiyon.
• 32. Biophysics. Walang quantitative theory para sa kinetics ng conformational relaxation ng mga macromolecule ng protina at ang kanilang mga complex. Walang kumpletong teorya ng paglipat ng elektron sa mga biological na istruktura.
• 33. Superconductivity. Imposibleng theoretically mahulaan, alam ang istraktura at komposisyon ng isang substance, kung ito ay pupunta sa isang superconducting state na may bumababa na temperatura.

Ministri ng Edukasyon at Agham ng Russian Federation Federal Agency for Education Yaroslavsky estado unibersidad sila.<...>S.P. Zimin © Yaroslavsky estado unibersidad, 2007 2 Nilalaman SA TANONG NG PAGTATAYA NG KALIDAD Ibinalik MGA LARAWAN 7 <...>T.K. Artyomova, A.S. Gvozdarev, E.A. Kuznetsov................................... 14 TUNGKOL SA IMPLUWENSYA NG singil sa kuryente SA MGA KONDISYON NG PAG-UNLAD NG THERMAL CONVECTION SA LIQUID LAYER MAY LIBRENG SURFACE<...>A.A. Abdulloev, E.Yu. Sautov∗ Abstract Ang isyu ng pagtatasa ng kalidad ay isinasaalang-alang naibalik mga larawan. <...>Sa ngayon, ang pinakasikat na sukatan ng layunin ay tugatog saloobin signal to noise (SNR).<...>P.G. Si Demidova ay nagmomodelo ng isang bagay sa malapit RADIOLOGRAPIYA AYON SA BISTATIC SCATERING DIAGRAM NITO<...>T.K. Artyomova, A.S. Gvozdarev, E.A. Kuznetsov Abstract Ang posibilidad ng pagtukoy ng isang bagay sa pamamagitan ng patlang na nakakalat nito ay pinag-aralan para sa mga gawain malapit radio holography. <...>kung saan ang (ψ~hs ) ay mga bagong expansion coefficient, ahs ay tensor nakakalat, at ang mga batayang function (H hs ) ay pinili upang ang resultang field ay matugunan ang Sommerfeld radiation condition: 16 lim<...>Isinasaalang-alang na ang silindro ay itinuturing na perpektong conductive, tensor nakakalat maaaring katawanin bilang diagonal matrix:  a ρ Ar 0 0   hs<...>P.G. Demidova SA IMPLUWENSIYA NG KURYENTE CHARGE SA MGA KONDISYON NG PAGBUBUO NG THERMAL CONVECTION SA LIQUID LAYER MAY LIBRENG SURFACE<...>Panimula Ang tanong ng pagtukoy ng mga kondisyon para sa pagbuo ng thermal convection sa a likido layer ay paulit-ulit na pinag-aralan sa iba't ibang mga formulations, kabilang ang mga isinasaalang-alang ang posibilidad ng pagbuo ng pagpapapangit ng hugis ng libreng ibabaw ng likido.<...>paggalaw sa isang likido na may velocity field U (x, t) at pagbaluktot ng alon ng relief ng libreng ibabaw ng likido ξ (x, t), at may parehong utos kaunti, bilang ξ , katulad ng: T ~ ρ ~ ​​​​p ~ U ~ ξ ~ kT γ .<...>E = − grad (Φ 0 (z) + Φ(x, z, t)), kung saan nauugnay ang maliit na pagwawasto Φ(x, z, t) sa wave deformation ng libreng surface<...>

Kasalukuyang_problema_ng_pisika._Isyu_6_Koleksyon_ng_siyentipikong_gawa_ng_mga_batang_siyentipiko,_graduate_students_and_students.pdf

Ministri ng Edukasyon at Agham ng Russian Federation Federal Agency for Education Yaroslavl State University na pinangalanan. P.G. Demidova Mga kasalukuyang problema ng pisika Koleksyon ng mga gawaing pang-agham ng mga batang siyentipiko, nagtapos na mga mag-aaral at mga mag-aaral Isyu 6 Yaroslavl 2007 1

Pahina 1

UDC 53 BBK V3ya43 A 44 Inirerekomenda ng University Editorial and Publishing Council bilang isang siyentipikong publikasyon. Plano para sa 2005 Mga kasalukuyang problema sa pisika: Sat. siyentipiko tr. mga batang siyentipiko, nagtapos na mga mag-aaral at mga mag-aaral. Isyu 6 / Rep. bawat isyu Doktor ng Physics at Mathematics Sciences S.P. Zimin; Yarosl. estado univ. – Yaroslavl: YarSU, 2007. –262 p. Ang koleksyon ay nagtatanghal ng mga artikulo sa iba't ibang mga lugar ng pisika, na isinulat ng mga batang siyentipiko, nagtapos na mga mag-aaral at mga mag-aaral ng Faculty of Physics ng Yaroslavl State University. P.G. Demidova. UDC 53 BBK V3ya43 Ang responsable sa isyu ay Doctor of Physical and Mathematical Sciences S.P. Zimin © Yaroslavl State University, 2007 2

Pahina 2

Mga Nilalaman SA TANONG NG PAGTATAYA SA KALIDAD NG MGA IPINALIWING MGA LARAWAN 7 A.A. Abdulloev, E.Yu. Sautov................................................. ....... ............... 7 PAGMOMODEL NG BAGAY SA MALAPIT NA RADIOLOGRAPIYA AYON SA BISTATIC SCATERING DIAGRAM NITO T.K. Artyomova, A.S. Gvozdarev, E.A. Kuznetsov................................... 14 TUNGKOL SA IMPLUWENSYA NG singil sa kuryente SA MGA KONDISYON PARA SA PAG-UNLAD NG THERMAL CONVECTION SA LIQUID LAYER NA MAY LIBRENG SURFACE D.F. Belonozhko, A.V. Kozin................................................ . .............. 22 PANANALIKSIK NG MGA PAGKAKALAT-KALAT NG ISANG PASSIVE CONTROLLED REFLECTOR PARA SA RADIOLOGRAPHY PROBLEMS OF FOCUSED IMAGES M.A. Bokov, A.S. Leontiev................................................. ........ .................. 31 NONLINEAR NON-AXISYMMETRIC OSCILLATIONS NG ISANG SININGIL NA JET NG DIELECTRIC LIQUID N.V. Voronina............................................ ......... .............................. 39 APPLICATION OF THE APPARATUS NG MARKOV CHAINS UPANG PAG-ARALAN ANG CYCLIC SYNCHRONIZATION SYSTEM SA OFDM SYSTEMS I.A.Denezhkin, V.A.Chvalo................................................ .... ............................... 48 PAG-INSTALL NG MICROCONTROLLER PARA SA PAGKUHA NG MGA HODOGRAPH NG OUTPUT VOLTAGE NG ISANG EDY CURRENT CONVERTER A.E. Gladun................................................. ....................................................... .... 59 PAGKUKULANG NG COMPUTER CONTROLLED LABORATORY MAGNET S.A. Golyzina................................................. ............ ...................................... . 65 MGA TAMPOK NG MICRORELIEF NG EPITAXIAL PbSe FILMS PAGKATAPOS NG PAGGAgamot SA ARGON PLASMA E.S. Gorlachev, S.V. Kutrovskaya................................................. ....... ......... 72 3

Pahina 3

HIGH RELIABILITY OPTICAL LASER TRIANGULATION SYSTEM............................................ ....................... ....... 78 E.V. Davydenko................................................. ....................................................... ........ 78 PAGSASABOP NG ELECTROMAGNETIC RADIATION NG TAO SA BALIKAT SA DALAS NG MGA KOMUNIKASYON NG CELLULAR AT RADIO RELAY V.V. Deryabina, T.K. Artyomova................................................. ....... ............ 86 IMPLUWENSYA NG PHASE FRONT CURVATURE SA PAGPAHINA NG FIELD SA PANAHON NG DIFFRACTION NG ISANG SET NG MGA ABORBING SCREEN A.V. Dymov................................................. ........ .............................................. ..... 94 IMPLUWENSYA NG MGA KONDISYON NG TEMPERATURA SA OSCILLATIONS BUBBLE IN LIQUID I.G. Zharova................................................. ....... ......................................... 102 PAG-OPTIMISYON NG FRACTAL ALGORITHM FOR COMPRESS STATIC IMAGES D.A .Zaramensky........................................ .................................. 110 PAGSUSURI NG PAGKAKABISA NG PAGTATAYA SA DALAS NG CARRIER AT PAMULANG YUGTO SA PAGKILALA NG CONSTELLATION NG PHASE MANIPULATION O. IN. Caravan................................................. ....................................... 118 NONLINEAR PERIODIC WAVES SA MANIPIS NA LAYER NG VISCOUS LIQUID A. SA. Klimov, A.V. Prisyazhnyuk................................................. ....... .......... 124 PAG-UURI NG MGA KODONG NILABAN SA PANGANGALABI SA MGA SISTEMA NG PAGTAWAG NG IMPORMASYON O.O. Kozlova................................................. ....... ....................................... 133 PAG-AARAL NG MECHANICAL PROPERTIES NG LIQUID GAMIT ANG OPTICAL METHOD E.N. Kokomova................................................. ....... ................................... 138 ALGORITHM PARA SA PAGKILALA SA MGA UTOS NA MAY LIMITADO DICTIONARY A.V. Konovalov................................................. ....... .................................... 144 4

Pahina 4

PAGSUSURI NG PHASE CHAOTIC SYNCHRONIZATION NG COUPLED PLL SYSTEMS GAMIT ANG PATULOY NA WAVELET TRANSFORM Yu.N. Konovalova, A.A. Kotochigov, A.V. Khodunin........................ 151 PAGSASANAY SA IMPLUWENSYA NG PAG-ikot ng MAGNETRON Yu.V. Kostrikina................................................. ........ ..................................... 159 NONLINEAR OSCILLATIONS NG A SININGIL NA LAYER NG ISANG IDEAL NA LIQUID SA SURFACE NG ISANG SOLID SPHERICAL CORE SA LARANGAN NG FLUCTUATION FORCES O.S. ............................ ...................... .......................... 164 PANANALIKSIK NG MGA OPTICAL PROPERTIES NG CrOx/Si STRUCTURES M. Yu Kurashov ........ ................................................ .. ................................ 172 MGA PAGKAKAMALI SA DISENYO NG PAGTUON NG MGA ELEMENTO AT ANG KANILANG IMPLUWENSYA SA KALIDAD NG RADIO IMAGE A.S. Leontiev................................................. ........ ..................................... 176 TRANSMISSION OF STREAMING VIDEO OVER IP NETWORK NA MAY MAHALAGANG CHANNEL LOAD GAMIT ANG RECOVERY ALGORITHM QoS V.G. Medvedev, V.V. Tupitsyn, E.V. Davydenko................................ 181 PAG-ALIS NG INGAY MULA SA MGA LARAWAN BATAY SA WAVELET TRANSFORMATION A.A. Moiseev, V.A. Volokhov................................................. ....... ............... 189 SYNTHESIS NG ISANG ALGORITHM PARA SA PAGTAYA NG FRACTIONAL INTERFERENCE SA SIGNAL SPECTRUM NG ISANG ΔΣ-SYNTHESIZER NG HIGH STABILITY FREQUENCIES M.V. Nazarov, V.G. Shushkov................................................ . ............. 198 STATISTICAL DYNAMICS OF PULSE PLL RING NA MAY STROBOSCOPIC PHASE DETECTOR V.Yu. Novikov, A.S. Teperev, V.G. Shushkov...................................... 209 APPLICATION OF MATCHED ONE-DIMENSIONAL WAVELET FILTERS SA SULIRANIN NG PAGKILALA NG SIGNAL SA PAGSASALITA S.A. Novoselov................................................. ....... ................................... 217 5

Pahina 5

PAG-AARAL NG INHOMOGENEITIES SA LIQUIDS A.V. Perminov................................................. ....... ..................................... 224 DIGITAL THERMAL IMAGER BATAY SA PHOTO-RECEIVERE DEVICE FUR-129L A.I. Topnikov, A.N. Popov, A.A. Selifontov................................ 231 PAGBABAGO-BAGO NG MILLIMETER WAVES SA GROUND-GROUND TURBULENT ABSORBING ATMOSPHERE E.N. Turkina................................................. ....... ....................................... 239 PAGGAMIT NG PAGKILALA NG PANANALITA AT MGA ALGORITHM NG SYNTHESIS UPANG MAKABUO NG MABISANG PAGSASALITA CODEC S.V. Uldinovich................................................ ....... ................................. 246 PARAMETRIC ELECTROSTATIC INSTABILITY NG INTERFACE NG DALAWA ENVIRONMENTS S.V. Chernikova, A.S. Golovanov................................................. ....... ....... 253 6

Pahina 6

SA TANONG NG PAGTATAYA SA KALIDAD NG MGA RESTORED IMAGES A.A. Abdulloev, E.Yu. Sautov∗ Abstract Isinasaalang-alang ang isyu ng pagtatasa sa kalidad ng mga muling itinayong larawan. Upang masuri ang visual distortion, iminungkahi na gumamit ng isang pangkalahatang index ng kalidad. Hindi tulad ng mga katulad na algorithm batay sa mean square error criterion, ang iminungkahing diskarte ay isinasaalang-alang ang brightness at contrast distortion, pati na rin ang antas ng ugnayan sa pagitan ng reference at reconstructed na mga larawan. Ang mga resulta ng simulation ay nagpapakita ng magandang ugnayan ng criterion na ito sa visually perceived na kalidad ng mga imahe. Panimula Hanggang ngayon, ang pinaka-maaasahang pagtatasa ng kalidad ng imahe ay itinuturing na karaniwang pagtatasa ng eksperto. Ngunit nangangailangan ito ng tuluy-tuloy na trabaho ng ilang tao at samakatuwid ay mahal at masyadong mabagal para sa praktikal na paggamit. Sa ganitong kahulugan, ang layunin (algorithmic) na pamantayan sa kalidad ng imahe ay mas pinipili, na nagbibigay-daan para sa mga awtomatikong pagtatasa. Sa kasalukuyan, ang mga sumusunod na kinakailangan ay ipinapataw sa layunin ng mga sukat sa kalidad. Una, ang mga sukatan na ito ay dapat na kasing mapagkakatiwalaan sa paningin hangga't maaari, ibig sabihin, naaayon sa mga resulta ng mga pansariling pagtatasa. Pangalawa, dapat silang magkaroon ng mababang computational complexity, na nagpapataas ng kanilang praktikal na kahalagahan. Pangatlo, ito ay kanais-nais na ang mga sukatan na ito ay may isang simpleng analytical form at na ang mga ito ay maaaring gamitin bilang pinakamainam na pamantayan kapag pumipili ng mga parameter para sa isang image processing system. Sa kasalukuyan, ang pinakasikat na panukalang layunin ay ang peak signal-to-noise ratio (PSNR). Ito ay karaniwang ginagamit upang ihambing ang iba't ibang mga algorithm sa pagpoproseso. ∗ Ang gawain ay isinagawa sa ilalim ng patnubay ni V.V. Khryashchev. 7

• Pagsasalin

Ang aming Karaniwang Modelo ng mga elementarya na particle at mga pakikipag-ugnayan ay naging kumpleto kamakailan hangga't maaari. Ang bawat solong elementarya na butil - sa lahat ng posibleng anyo nito - ay nilikha sa laboratoryo, sinusukat, at natukoy ang kanilang mga katangian. Ang mga pinakamatagal, ang nangungunang quark, ang antiquark, ang tau neutrino at antineutrino, at sa wakas ang Higgs boson, ay naging biktima ng aming mga kakayahan.

At ang huli - ang Higgs boson - ay nalutas din ang isang lumang problema sa pisika: sa wakas, maaari nating ipakita kung saan nakukuha ng mga elementarya ang kanilang masa!

Ang lahat ng ito ay cool, ngunit ang agham ay hindi nagtatapos kapag natapos mo ang paglutas ng bugtong na ito. Sa kabaligtaran, ito ay nagtataas ng mahahalagang tanong, at isa sa mga ito ay "ano ang susunod?" Tungkol sa Standard Model, masasabi nating hindi pa natin alam ang lahat. At para sa karamihan ng mga physicist, ang isang tanong ay lalong mahalaga - upang ilarawan ito, isaalang-alang muna natin ang sumusunod na katangian ng Standard Model.

Sa isang banda, ang mahina, electromagnetic at malakas na pwersa ay maaaring maging napakahalaga, depende sa kanilang mga enerhiya at ang mga distansya kung saan nangyayari ang pakikipag-ugnayan. Ngunit hindi ito ang kaso ng gravity.

Maaari tayong kumuha ng anumang dalawang elementarya na particle - ng anumang masa at napapailalim sa anumang pakikipag-ugnayan - at makita na ang gravity ay 40 order ng magnitude na mas mahina kaysa sa anumang iba pang puwersa sa Uniberso. Nangangahulugan ito na ang puwersa ng grabidad ay 10 40 beses na mas mahina kaysa sa tatlong natitirang pwersa. Halimbawa, kahit na hindi sila pangunahing, kung kukuha ka ng dalawang proton at paghiwalayin ang mga ito ng isang metro, ang electromagnetic repulsion sa pagitan nila ay magiging 10 40 beses na mas malakas kaysa sa gravitational attraction. O, sa madaling salita, kailangan nating pataasin ang puwersa ng grabidad sa pamamagitan ng salik na 10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 upang pantayan ang anumang puwersa.

Sa kasong ito, hindi mo basta-basta madaragdagan ang masa ng isang proton ng 10 20 beses upang ang gravity ay hilahin ang mga ito nang magkasama, na madaig ang electromagnetic na puwersa.

Sa halip, para kusang mangyari ang mga reaksyon tulad ng nakalarawan sa itaas kapag nagtagumpay ang mga proton sa kanilang electromagnetic repulsion, kailangan mong pagsamahin ang 10 56 proton. Sa pamamagitan lamang ng pagsasama-sama at pagsuko sa puwersa ng grabidad maaari nilang madaig ang electromagnetism. Lumalabas na 10 56 proton ang bumubuo sa pinakamababang posibleng masa ng isang bituin.

Ito ay isang paglalarawan ng kung paano gumagana ang Uniberso - ngunit hindi namin alam kung bakit ito gumagana sa paraang ito gumagana. Bakit mas mahina ang gravity kaysa sa ibang mga pakikipag-ugnayan? Bakit ang "gravitational charge" (i.e. mass) ay mas mahina kaysa sa elektrikal o kulay, o kahit na mahina?

Ito ang problema ng hierarchy, at ito ay, para sa maraming mga kadahilanan, ang pinakamalaking hindi nalutas na problema sa pisika. Hindi namin alam ang sagot, ngunit hindi namin masasabi na kami ay ganap na mangmang. Sa teorya, mayroon kaming ilang magagandang ideya para sa paghahanap ng solusyon, at isang tool upang makahanap ng katibayan ng kanilang kawastuhan.

Sa ngayon, ang Large Hadron Collider—ang pinakamataas na energy collider—ay umabot na sa mga hindi pa naganap na antas ng enerhiya sa laboratoryo, nakolekta ang mga ream ng data, at muling itinayo kung ano ang nangyari sa mga punto ng banggaan. Kabilang dito ang paglikha ng bago, hanggang ngayon ay hindi nakikitang mga particle (tulad ng Higgs boson), at ang hitsura ng mga luma, kilalang particle ng Standard Model (quark, lepton, gauge boson). May kakayahan din ito, kung mayroon sila, na gumawa ng anumang iba pang mga particle na hindi kasama sa Standard Model.

May apat na posibleng paraan na alam ko—iyon ay, apat na magagandang ideya—upang malutas ang problema sa hierarchy. Ang magandang balita ay kung pipiliin ng kalikasan ang isa sa kanila, mahahanap ito ng LHC! (At kung hindi, magpapatuloy ang paghahanap).

Bukod sa Higgs boson, na natagpuan ilang taon na ang nakalilipas, walang mga bagong pangunahing particle ang natagpuan sa LHC. (Bukod dito, walang nakakaintriga na bagong mga kandidato ng particle ang naobserbahan sa lahat). Gayunpaman, ang nahanap na butil ay ganap na tumutugma sa paglalarawan ng Standard Model; walang nakitang istatistikal na makabuluhang pahiwatig ng bagong pisika. Hindi sa pagsasama-sama ng Higgs boson, hindi sa maraming particle ng Higgs, hindi sa mga di-karaniwang pagkabulok, walang ganoon.

Ngunit ngayon ay nagsimula na kaming kumuha ng data mula sa mas matataas na enerhiya, dalawang beses sa mga nauna, hanggang 13-14 TeV, upang makahanap ng iba pa. At ano ang mga posible at makatwirang solusyon sa problema ng hierarchy sa ugat na ito?

1) Supersymmetry, o SUSY. Ang supersymmetry ay isang espesyal na simetrya na maaaring maging sanhi ng normal na masa ng anumang mga particle na sapat na malaki para sa gravity na maihambing sa iba pang mga impluwensya upang kanselahin ang isa't isa nang may mataas na antas ng katumpakan. Iminumungkahi din ng simetrya na ito na ang bawat particle sa karaniwang modelo ay may kasosyong superparticle, at mayroong limang particle ng Higgs at limang superpartner ng mga ito. Kung umiiral ang gayong simetrya, dapat itong masira, o ang mga superpartner ay magkakaroon ng parehong masa bilang mga ordinaryong particle at matagal nang natagpuan.

Kung ang SUSY ay umiiral sa isang sukat na angkop para sa paglutas ng problema sa hierarchy, kung gayon ang LHC, na umaabot sa mga enerhiya na 14 TeV, ay dapat makahanap ng hindi bababa sa isang superpartner, pati na rin ang pangalawang particle ng Higgs. Kung hindi, ang pagkakaroon ng napakabigat na superpartner ay hahantong sa isa pang hierarchy na problema na hindi magkakaroon ng magandang solusyon. (Kapansin-pansin, ang kawalan ng mga particle ng SUSY sa lahat ng enerhiya ay magpapasinungaling sa teorya ng string, dahil ang supersymmetry ay isang kinakailangang kondisyon para sa mga teorya ng string na naglalaman ng karaniwang modelo ng mga elementarya na particle).

Narito ang unang posibleng solusyon sa problema sa hierarchy, na kasalukuyang walang ebidensya.

Posibleng gumawa ng maliliit na super-cooled na bracket na puno ng piezoelectric crystals (na gumagawa ng kuryente kapag na-deform), na may mga distansya sa pagitan ng mga ito. Ang teknolohiyang ito ay nagpapahintulot sa amin na magpataw ng 5-10 micron na mga limitasyon sa "malalaki" na mga sukat. Sa madaling salita, gumagana ang gravity ayon sa mga hula ng pangkalahatang relativity sa mga kaliskis na mas maliit kaysa sa isang milimetro. Kaya kung may malalaking dagdag na dimensyon, ang mga ito ay nasa antas ng enerhiya na hindi naa-access sa LHC at, higit sa lahat, hindi malulutas ang problema sa hierarchy.

Siyempre, para sa problema sa hierarchy ay maaaring mayroong isang ganap na magkakaibang solusyon na hindi matatagpuan sa mga modernong collider, o walang solusyon sa lahat; ito ay maaaring pag-aari lamang ng kalikasan nang walang anumang paliwanag para dito. Ngunit ang agham ay hindi sumusulong nang hindi sinusubukan, at iyon ang sinusubukang gawin ng mga ideya at paghahanap na ito: itulak ang ating kaalaman sa uniberso pasulong. At, gaya ng nakasanayan, sa pagsisimula ng ikalawang pagtakbo ng LHC, inaasahan kong makita kung ano ang maaaring lumabas doon, bukod sa natuklasan nang Higgs boson!

Mga Tag:

• grabidad
• pangunahing pakikipag-ugnayan
• tangke

Sanaysay

sa pisika

sa paksa ng:

« Mga problema ng modernong pisika»

Magsimula tayo sa problema na ngayon ay nakakaakit ng pinakamalaking atensyon ng mga physicist, kung saan, marahil, ang pinakamalaking bilang ng mga mananaliksik at mga laboratoryo ng pananaliksik sa buong mundo ay nagtatrabaho - ito ang problema ng atomic nucleus at, lalo na, bilang ang pinaka may kaugnayan at mahalagang bahagi - ang tinatawag na problema sa uranium.

Posibleng matukoy na ang mga atomo ay binubuo ng isang medyo mabigat na positibong sisingilin na nucleus na napapalibutan ng isang tiyak na bilang ng mga electron. Ang positibong singil ng nucleus at ang mga negatibong singil ng mga electron na nakapalibot dito ay nagkansela sa isa't isa. Sa pangkalahatan, ang atom ay lumilitaw na neutral.

Mula 1913 hanggang halos 1930, maingat na pinag-aralan ng mga physicist ang mga katangian at panlabas na pagpapakita ng atmospera ng mga electron na pumapalibot sa atomic nucleus. Ang mga pag-aaral na ito ay humantong sa isang solong, kumpletong teorya na natuklasan ang mga bagong batas ng paggalaw ng elektron sa isang atom, na dati ay hindi natin alam. Ang teoryang ito ay tinatawag na quantum, o wave, theory ng matter. Babalik tayo dito mamaya.

Mula noong mga 1930, ang pokus ay nasa atomic nucleus. Ang nucleus ay partikular na interesado sa atin dahil halos lahat ng masa ng atom ay puro dito. At ang masa ay isang sukatan ng reserbang enerhiya na taglay ng isang sistema.

Ang bawat gramo ng anumang sangkap ay naglalaman ng isang tiyak na kilalang enerhiya at, higit pa rito, isang napakahalaga. Halimbawa, ang isang baso ng tsaa na tumitimbang ng humigit-kumulang 200 g ay naglalaman ng dami ng enerhiya na mangangailangan ng pagsunog ng humigit-kumulang isang milyong tonelada ng karbon upang makuha.

Ang enerhiya na ito ay tiyak na matatagpuan sa atomic nucleus, dahil 0.999 ng kabuuang enerhiya, ang buong masa ng katawan, ay nakapaloob sa nucleus at mas mababa lamang sa 0.001 ng kabuuang masa ang maaaring maiugnay sa enerhiya ng mga electron. Ang napakalaking reserba ng enerhiya na matatagpuan sa nuclei ay hindi maihahambing sa alinman anyo ng enerhiya na alam natin hanggang ngayon.

Naturally, ang pag-asa ng pagkakaroon ng enerhiya na ito ay nakatutukso. Ngunit para magawa ito, kailangan mo munang pag-aralan ito at pagkatapos ay humanap ng mga paraan para magamit ito.

Ngunit, bilang karagdagan, ang kernel ay interesado sa amin para sa iba pang mga kadahilanan. Ang nucleus ng isang atom ay ganap na tinutukoy ang buong kalikasan nito, tinutukoy ang mga kemikal na katangian nito at ang pagiging indibidwal nito.

Kung ang bakal ay naiiba sa tanso, mula sa carbon, mula sa tingga, kung gayon ang pagkakaiba na ito ay tiyak na nakasalalay sa atomic nuclei, at hindi sa mga electron. Ang lahat ng mga katawan ay may parehong mga electron, at anumang atom ay maaaring mawalan ng bahagi ng mga electron nito, hanggang sa punto na ang lahat ng mga electron mula sa atom ay maaaring matanggal. Hangga't ang atomic nucleus na may positibong singil ay buo at hindi nagbabago, ito ay palaging makakaakit ng maraming mga electron hangga't kinakailangan upang mabayaran ang singil nito. Kung ang pilak na nucleus ay may 47 na singil, kung gayon ito ay palaging makakabit ng 47 na mga electron sa sarili nito. Samakatuwid, habang ako ay naglalayon sa nucleus, tayo ay nakikitungo sa parehong elemento, na may parehong sangkap. Sa sandaling mabago ang nucleus, ang isang elemento ng kemikal ay nagiging isa pa. Doon lamang magkakatotoo ang matagal na at matagal nang inabandonang pangarap ng alchemy - ang pagbabago ng ilang elemento tungo sa iba. Sa kasalukuyang yugto ng kasaysayan, ang pangarap na ito ay natupad, hindi masyadong sa anyo at hindi sa mga resulta na inaasahan ng mga alchemist.

Ano ang alam natin tungkol sa atomic nucleus? Ang core, naman, ay binubuo ng mas maliliit na bahagi. Ang mga sangkap na ito ay kumakatawan sa pinakasimpleng nuclei na kilala sa atin sa kalikasan.

Ang pinakamagaan at samakatuwid pinakasimpleng nucleus ay ang nucleus ng hydrogen atom. Ang hydrogen ay ang unang elemento ng periodic table na may atomic weight na humigit-kumulang 1. Ang hydrogen nucleus ay bahagi ng lahat ng iba pang nuclei. Ngunit, sa kabilang banda, madaling makita na ang lahat ng nuclei ay hindi maaaring binubuo lamang ng hydrogen nuclei, gaya ng inaakala ni Prout noong nakaraan, mahigit 100 taon na ang nakalilipas.

Ang nuclei ng mga atom ay may isang tiyak na masa, na ibinibigay ng atomic na timbang, at isang tiyak na singil. Tinutukoy ng nuclear charge ang bilang na sinasakop ng isang partikular na elemento V periodic system ni Mendeleev.

Ang hydrogen sa sistemang ito ay ang unang elemento: mayroon itong isang positibong singil at isang elektron. Ang pangalawang elemento sa pagkakasunud-sunod ay may isang nucleus na may double charge, ang pangatlo - na may triple charge, atbp. hanggang sa huli at pinakamabigat sa lahat ng elemento, ang uranium, na ang nucleus ay may 92 positibong singil.

Si Mendeleev, na nag-systematize ng napakalaking pang-eksperimentong materyal sa larangan ng kimika, ay lumikha ng periodic table. Siya, siyempre, ay hindi pinaghihinalaan sa oras na iyon ang pagkakaroon ng nuclei, ngunit hindi niya naisip na ang pagkakasunud-sunod ng mga elemento sa sistema na kanyang nilikha ay tinutukoy lamang ng singil ng nucleus at wala nang iba pa. Lumalabas na ang dalawang katangiang ito ng atomic nuclei - atomic weight at charge - ay hindi tumutugma sa kung ano ang inaasahan natin batay sa hypothesis ni Prout.

Kaya, ang pangalawang elemento - helium ay may atomic na timbang na 4. Kung ito ay binubuo ng 4 na hydrogen nuclei, kung gayon ang singil nito ay dapat na 4, ngunit samantala ang singil nito ay 2, dahil ito ang pangalawang elemento. Kaya, kailangan mong isipin na mayroon lamang 2 hydrogen nuclei sa helium. Tinatawag namin ang hydrogen nuclei protons. Pero sa Bilang karagdagan, sa helium nucleus mayroong 2 higit pang mga yunit ng masa na walang bayad. Ang pangalawang bahagi ng nucleus ay dapat ituring na isang uncharged hydrogen nucleus. Kailangan nating makilala sa pagitan ng hydrogen nuclei na may singil, o mga proton, at nuclei na walang anumang singil sa kuryente, mga neutral, tinatawag natin silang mga neutron.

Ang lahat ng nuclei ay binubuo ng mga proton at neutron. Ang helium ay may 2 proton at 2 neutron. Ang nitrogen ay may 7 proton at 7 neutron. Ang oxygen ay may 8 proton at 8 neutron, ang carbon C ay may proton at 6 na neutron.

Ngunit higit pa ang pagiging simple na ito ay medyo nilabag, ang bilang ng mga neutron ay nagiging mas at higit pa kumpara sa bilang ng mga proton, at sa pinakahuling elemento - ang uranium ay mayroong 92 na singil, 92 na proton, at ang atomic na timbang nito ay 238. Dahil dito, isa pa 146 neutron ay idinagdag sa 92 proton.

Siyempre, hindi maaaring isipin ng isang tao na ang alam natin noong 1940 ay isang kumpletong pagmuni-muni ng totoong mundo at ang pagkakaiba-iba ay nagtatapos sa mga particle na ito, na elementarya sa literal na kahulugan ng salita. Ang konsepto ng elementarya ay nangangahulugan lamang ng isang tiyak na yugto sa ating pagtagos sa kailaliman ng kalikasan. Sa yugtong ito, gayunpaman, alam natin ang komposisyon ng atom hanggang sa mga elementong ito.

Ang simpleng larawang ito ay sa katunayan ay hindi gaanong madaling maunawaan. Kinailangan naming pagtagumpayan ang isang buong serye ng mga paghihirap, isang buong serye ng mga kontradiksyon, na kahit na sa sandali ng kanilang pagkakakilanlan ay tila walang pag-asa, ngunit kung saan, gaya ng nakasanayan sa kasaysayan ng agham, ay naging magkaibang panig lamang ng isang mas pangkalahatang larawan. , na isang synthesis ng tila isang kontradiksyon, at lumipat kami sa susunod, mas malalim na pag-unawa sa problema.

Ang pinakamahalaga sa mga paghihirap na ito ay ang mga sumusunod: sa simula pa lamang ng ating siglo ay nalaman na na ang mga b-particle (sila pala ay helium nuclei) at b-particle (mga electron) ay lumilipad mula sa kailaliman ng radioactive atoms (ang nucleus ay hindi pa pinaghihinalaang sa oras na iyon). Tila kung ano ang lumilipad palabas ng atom ay kung ano ang binubuo nito. Dahil dito, ang nuclei ng mga atom ay tila binubuo ng helium nuclei at mga electron.

Ang kamalian ng unang bahagi ng pahayag na ito ay malinaw: malinaw na imposibleng bumuo ng hydrogen nucleus mula sa apat na beses na mas mabigat na helium nuclei: ang bahagi ay hindi maaaring mas malaki kaysa sa kabuuan.

Ang ikalawang bahagi ng pahayag na ito ay naging hindi tama. Ang mga electron ay talagang inilalabas sa panahon ng mga prosesong nuklear, ngunit walang mga electron sa nuclei. Mukhang may lohikal na kontradiksyon dito. Ganoon ba?

Alam natin na ang mga atom ay naglalabas ng liwanag, light quanta (photon).

Bakit ang mga photon na ito ay nakaimbak sa atom sa anyo ng liwanag at naghihintay para sa sandali na ilabas? Halatang hindi. Naiintindihan namin ang paglabas ng liwanag sa paraang ang mga singil sa kuryente sa isang atom, na lumilipat mula sa isang estado patungo sa isa pa, ay naglalabas ng isang tiyak na halaga ng enerhiya, na nagiging anyo ng nagliliwanag na enerhiya, na nagpapalaganap sa espasyo.

Ang mga katulad na pagsasaalang-alang ay maaaring gawin tungkol sa elektron. Para sa isang bilang ng mga kadahilanan, ang isang elektron ay hindi matatagpuan sa atomic nucleus. Ngunit hindi ito malikha sa nucleus, tulad ng isang photon, dahil mayroon itong negatibong singil sa kuryente. Matatag na itinatag na ang singil ng kuryente, tulad ng enerhiya at bagay sa pangkalahatan, ay nananatiling hindi nagbabago; ang kabuuang halaga ng kuryente ay hindi nalilikha kahit saan at hindi nawawala kahit saan. Dahil dito, kung ang isang negatibong singil ay nadadala, ang nucleus ay tumatanggap ng isang pantay na positibong singil. Ang proseso ng paglabas ng elektron ay sinamahan ng pagbabago sa singil ng nucleus. Ngunit ang nucleus ay binubuo ng mga protopop at neutron, na nangangahulugan na ang isa sa mga hindi nakakargahang neutron ay naging isang positibong sisingilin na proton.

Ang isang indibidwal na negatibong elektron ay hindi maaaring lumitaw o mawala. Ngunit ang dalawang magkasalungat na singil ay maaaring, kung sapat na ang paglapit nila sa isa't isa, kanselahin ang isa't isa o kahit na ganap na mawala, na ilalabas ang kanilang suplay ng enerhiya sa anyo ng nagliliwanag na enerhiya (mga photon).

Ano ang mga positibong singil na ito? Posibleng maitaguyod na, bilang karagdagan sa mga negatibong electron, ang mga positibong singil ay sinusunod sa kalikasan at maaaring malikha sa pamamagitan ng mga laboratoryo at teknolohiya, na sa lahat ng kanilang mga katangian: sa masa, sa magnitude ng singil, ay medyo pare-pareho sa mga electron, ngunit may positive charge lang. Tinatawag namin ang gayong pagsingil na isang positron.

Kaya, nakikilala natin ang pagitan ng mga electron (negatibo) at positron (positibo), na naiiba lamang sa kabaligtaran na tanda ng singil. Malapit sa nuclei, ang parehong proseso ng pagsasama-sama ng mga positron sa mga electron at paghahati sa isang electron at isang positron ay maaaring mangyari, na may isang electron na umaalis sa atom at isang positron na pumapasok sa nucleus, na ginagawang isang proton ang isang neutron. Kasabay ng electron, isang uncharged particle, isang neutrino, ay umalis din.

Ang mga proseso sa nucleus ay sinusunod din kung saan inililipat ng isang electron ang singil nito sa nucleus, na ginagawang isang neutron ang isang proton, at isang positron ang lumilipad palabas ng atom. Kapag ang isang elektron ay ibinubuga mula sa isang atom, ang singil sa nucleus ay tataas ng isa; Kapag ang isang positron o proton ay inilabas, ang singil at numero sa periodic table ay bumababa ng isang yunit.

Ang lahat ng nuclei ay binuo mula sa mga sisingilin na proton at hindi nakakargahang mga neutron. Ang tanong ay, sa pamamagitan ng anong mga puwersa ang pinipigilan nila sa atomic nucleus, ano ang nag-uugnay sa kanila sa isa't isa, ano ang tumutukoy sa pagtatayo ng iba't ibang atomic nuclei mula sa mga elementong ito?

Ang isang katulad na tanong tungkol sa koneksyon sa pagitan ng nucleus at mga electron sa isang atom ay nakatanggap ng isang simpleng sagot. Ang positibong singil ng nucleus ay umaakit ng mga negatibong electron sa sarili nito ayon sa mga pangunahing batas ng kuryente, tulad ng Araw na umaakit sa Earth at iba pang mga planeta sa sarili nito sa pamamagitan ng mga puwersa ng gravitational. Ngunit sa atomic nucleus, ang isa sa mga bahaging bumubuo ay neutral. Paano ito kumokonekta sa positibong sisingilin na proton at iba pang mga neutron? Ipinakita ng mga eksperimento na ang mga puwersang nagbubuklod sa dalawang neutron ay halos pareho sa magnitude gaya ng mga puwersang nagbubuklod sa isang neutron na may isang proton at kahit na 2 mga proton sa isa't isa. Ang mga ito ay hindi mga puwersa ng gravitational, hindi mga pakikipag-ugnayang elektrikal o magnetic, ngunit mga puwersa ng isang espesyal na katangian na nagmumula sa quantum, o wave, mechanics.

Isa sa mga siyentipikong Sobyet, si I.E. "Si Gamm ay nag-hypothesize na ang koneksyon sa pagitan ng isang neutron at isang proton ay ibinibigay ng mga electric charge - mga electron at positron. Ang kanilang paglabas at pagsipsip ay dapat na magbigay ng ilang mga puwersa ng koneksyon sa pagitan ng isang proton at isang neutron. Ngunit, tulad ng ipinakita ng mga kalkulasyon, ang mga puwersang ito ay maraming beses na mas mahina kaysa sa mga aktwal na umiiral sa core at nagbibigay ng lakas nito.

Pagkatapos ay sinubukan ng Japanese physicist na si Yukawa na ipose ang problema sa ganitong paraan: dahil ang pakikipag-ugnayan sa pamamagitan ng mga electron at positron ay hindi sapat upang ipaliwanag ang mga puwersang nuklear, kung gayon ano ang mga particle na magbibigay ng sapat na puwersa? At kinakalkula niya na kung ang mga negatibo at positibong particle na may mass na 200 beses na mas malaki kaysa sa isang positron at isang elektron ay matatagpuan sa nucleus, kung gayon ang mga particle na ito ay magbibigay ng tamang kaugnayan ng mga puwersa ng pakikipag-ugnayan.

Pagkaraan ng ilang sandali, ang mga particle na ito ay natuklasan sa mga cosmic ray, na, na nagmumula sa kalawakan, ay tumagos sa atmospera at naobserbahan sa ibabaw ng lupa, at sa taas ng Elbrus, at maging sa ilalim ng lupa sa medyo malaking lalim. Lumalabas na ang mga cosmic ray, na pumapasok sa atmospera, ay lumilikha ng negatibo at positibong sisingilin na mga particle na may mass na humigit-kumulang 200 beses na mas malaki kaysa sa masa ng isang elektron. Ang mga particle na ito ay sabay na 10 beses na mas magaan kaysa sa proton at neutron (na halos 2000 beses na mas mabigat kaysa sa elektron). Kaya, ang mga ito ay ilang mga particle ng "average" na timbang. Sila ay tinawag na mesotrons, o mesons para sa maikling salita. Ang kanilang pag-iral bilang bahagi ng mga cosmic ray sa atmospera ng daigdig ay walang pag-aalinlangan.

Ang parehong I.E. Kamakailan ay pinag-aaralan ni Tamm ang mga batas ng meson motion. Ito ay lumalabas na mayroon silang mga kakaibang katangian, sa maraming aspeto ay hindi katulad ng mga katangian ng mga electron at positron. Batay sa teorya ng mesons, siya, kasama si L.D. Lumikha si Landau ng isang lubhang kawili-wiling teorya ng pagbuo ng mga neutron at proton.

Iniisip nina Tamm at Landau na ang neutron ay isang proton na konektado sa isang negatibong meson. Ang isang positibong sisingilin na proton na may negatibong elektron ay bumubuo ng isang hydrogen atom, na kilala sa atin. Ngunit kung sa halip na isang negatibong elektron ay mayroong negatibong meson, isang butil na 200 beses na mas mabigat, na may mga espesyal na katangian, kung gayon ang gayong kumbinasyon ay tumatagal ng mas kaunting espasyo at sa lahat ng mga katangian nito ay malapit na tumutugma sa alam natin tungkol sa neutron.

Ayon sa hypothesis na ito, pinaniniwalaan na ang isang neutron ay isang proton na pinagsama sa isang negatibong meson, at sa kabaligtaran, ang isang proton ay isang neutron na pinagsama sa isang positibong meson.

Kaya, ang mga "elementarya" na particle - mga proton at neutron - bago magsimulang maghiwalay muli ang ating mga mata at ihayag ang kanilang kumplikadong istraktura.

Ngunit marahil ang mas kawili-wiling ay ang gayong teorya ay muling nagbabalik sa atin sa elektrikal na teorya ng bagay, na nagambala ng hitsura ng mga neutron. Ngayon muli ay maaari itong igiit na ang lahat ng mga elemento ng atom at ang nucleus nito na hanggang ngayon ay kilala sa atin ay mahalagang elektrikal na pinagmulan.

Gayunpaman, hindi dapat isipin ng isa na sa nucleus ay nakikitungo lamang tayo sa isang pag-uulit ng mga katangian ng parehong atom.

Ang paglipat mula sa karanasang naipon sa astronomy at mechanics hanggang sa sukat ng atom, hanggang sa 100 millionth ng isang sentimetro, makikita natin ang ating sarili sa isang bagong mundo kung saan lumalabas ang dati nang hindi kilalang mga pisikal na katangian ng atomic physics. Ang mga katangiang ito ay ipinaliwanag ng quantum mechanics.

Ito ay ganap na natural na umasa, at, tila, ang karanasan ay nagpapakita na sa atin nito, na kapag lumipat tayo sa susunod na yugto, sa atomic nucleus, at ang atomic nucleus ay 100,000 beses na mas maliit kaysa sa atom, pagkatapos ay dito natin natuklasan kahit na bago, tiyak na mga batas nuklear na proseso na hindi kapansin-pansin sa atom o sa malalaking katawan.

Ang quantum mechanics, na perpektong naglalarawan sa atin ng lahat ng mga katangian ng atomic system, ay lumalabas na hindi sapat at dapat dagdagan at itama alinsunod sa mga phenomena na matatagpuan sa atomic nucleus.

Ang bawat naturang quantitative stage ay sinamahan ng pagpapakita ng qualitatively new properties. Ang mga pwersang nag-uugnay sa proton at neutron sa meson ay hindi ang mga puwersa ng electrostatic attraction, ngunit ang mga batas ng Coulomb, na nag-uugnay sa hydrogen nucleus sa electron nito, ay mga puwersa na mas kumplikadong kalikasan, na inilarawan ng teorya ni Tamm.

Ganito ang hitsura ng istraktura ng atomic nucleus sa atin ngayon. Mag-asawa sina Pierre at Marie Curie noong 1899. natuklasan ang radium at pinag-aralan ang mga katangian nito. Ngunit ang landas ng pagmamasid, hindi maiiwasan sa unang yugto, dahil wala tayong iba, ay isang lubhang hindi epektibong landas para sa pag-unlad ng agham.

Ang mabilis na pag-unlad ay sinisiguro ng posibilidad ng aktibong impluwensya sa bagay na pinag-aaralan. Sinimulan naming kilalanin ang atomic nucleus noong natutunan naming aktibong baguhin ito. Matapang ito. mga 20 taon na ang nakalilipas sa sikat na Ingles na physicist na si Rutherford.

Matagal nang alam na kapag nagtagpo ang dalawang atomic nuclei, maaaring asahan ng isa na maimpluwensyahan ng nuclei ang isa't isa. Ngunit paano isakatuparan ang gayong pagpupulong? Pagkatapos ng lahat, ang nuclei ay positibong sisingilin. Kapag lumalapit sa isa't isa, sila ay nagtataboy sa isa't isa ay napakaliit na ang mga puwersa ng salungat ay umabot sa napakalaking magnitude. Ang enerhiya ng atom ay kinakailangan upang madaig ang mga puwersang ito at pilitin ang isang nucleus na makipagtagpo sa isa pa. Upang maipon ang gayong enerhiya, kinakailangan na pilitin ang nuclei na dumaan sa isang potensyal na pagkakaiba ng pagkakasunud-sunod ng 1 milyong V. At sa gayon, nang noong 1930 ay nakuha ang mga guwang na tubo, kung saan posible na lumikha ng mga potensyal na pagkakaiba ng higit sa 0.5 milyon V, agad silang ginamit upang maimpluwensyahan ang atomic nuclei.

Dapat sabihin na ang mga naturang tubo ay hindi nakuha ng physics ng atomic nucleus, ngunit sa pamamagitan ng electrical engineering na may kaugnayan sa problema ng pagpapadala ng enerhiya sa malalayong distansya.

Ang isang matagal nang pangarap ng high-voltage electrical engineering ay ang paglipat mula sa alternating current patungo sa direktang kasalukuyang. Upang gawin ito, kailangan mong ma-convert ang mataas na boltahe na alternating currents sa mga direktang alon at vice versa.

Ito ay para sa layuning ito, na hindi pa rin nakakamit hanggang ngayon, na ang mga tubo ay nilikha kung saan ang hydrogen nuclei ay dumaan sa higit sa 0.5 milyong V at nakatanggap ng mataas na kinetic energy. Ang teknikal na tagumpay na ito ay agad na ginamit, at isang pagtatangka ang ginawa sa Cambridge upang idirekta ang mga mabilis na particle na ito sa nuclei ng iba't ibang mga atomo.

Naturally, sa takot na ang mutual repulsion ay hindi magpapahintulot sa nuclei na magkita, kinuha nila ang nuclei na may pinakamababang charge. Ang proton ay may pinakamaliit na singil. Samakatuwid, sa isang guwang na tubo, ang daloy ng hydrogen nuclei ay dumaan sa isang potensyal na pagkakaiba na hanggang sa 700,000 V. Sa hinaharap, payagan ang enerhiya na natatanggap ng isang electron o proton charge pagkatapos na dumaan sa 1 V na matawag na electron volt. Ang mga proton, na tumatanggap ng enerhiya na humigit-kumulang 0.7 milyong eV, ay itinuro sa isang paghahanda na naglalaman ng lithium.

Ang Lithium ay sumasakop sa ikatlong lugar sa periodic table. Ang atomic na timbang nito ay 7; mayroon itong 3 proton at 4 na neutron. Kapag ang isa pang proton ay pumasok sa lithium nucleus at sumali dito, makakakuha tayo ng isang sistema ng 4 na proton at 4 na neutron, i.e. ang ikaapat na elemento ay beryllium na may atomic na timbang na 8. Ang nasabing beryllium nucleus ay nahati sa dalawang halves, na ang bawat isa ay may atomic weight na 4 at isang charge na 2, i.e. ay isang helium nucleus.

Sa katunayan, ito ang naobserbahan. Kapag ang lithium ay binomba ng mga proton, ang helium nuclei ay inilabas; Bukod dito, mahahanap ng isa na ang 2 b-particle na may enerhiya na 8.5 milyong eV bawat isa ay lumilipad palabas sa magkasalungat na direksyon sa parehong oras.

Makakakuha tayo ng dalawang konklusyon mula sa karanasang ito. Una, nakakuha kami ng helium mula sa hydrogen at lithium. Pangalawa, ang paggastos ng isang proton na may enerhiya na 0.5 milyong eV (at pagkatapos ay naging sapat na ang 70,000 eV), nakatanggap kami ng 2 particle, na ang bawat isa ay may 8.5 milyong eV, i.e. 17 milyong eV.

Sa prosesong ito, kami ay nagsagawa ng isang reaksyon na sinamahan ng paglabas ng enerhiya mula sa atomic nucleus. Nang gumastos lamang ng 0.5 milyong eV, nakatanggap kami ng 17 milyon - 35 beses pa.

Ngunit saan nanggagaling ang enerhiyang ito? Siyempre, ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay hindi nilalabag. Gaya ng dati, nakikitungo tayo sa pagbabago ng isang uri ng enerhiya patungo sa isa pa. Ipinapakita ng karanasan na hindi na kailangang maghanap ng mahiwaga, hindi pa kilalang mga mapagkukunan.

Nakita na natin na ang masa ay sumusukat sa dami ng enerhiya na nakaimbak sa isang katawan. Kung naglabas tayo ng enerhiya na 17 milyong eV, dapat nating asahan na ang reserba ng enerhiya sa mga atom ay bumaba, at samakatuwid ang kanilang timbang (masa) ay bumaba.

Bago ang banggaan, mayroon kaming lithium nucleus na ang eksaktong atomic na timbang ay 7.01819, at hydrogen, na ang atomic na timbang ay 1.00813; samakatuwid, bago ang pagpupulong ay may kabuuan ng atomic weights na 8.02632, at pagkatapos ng banggaan ay 2 particle ng helium ang pinakawalan, ang atomic weight nito ay 4.00389. Nangangahulugan ito na ang dalawang helium nuclei ay may atomic na timbang na 8.0078. Kung ihahambing natin ang mga bilang na ito, lumalabas na sa halip na ang kabuuan ng mga atomic na timbang ay 8.026, 8.008 ang nananatili; ang masa ay bumaba ng 0.018 na mga yunit.

Ang masa na ito ay dapat magbunga ng enerhiya na 17.25 milyong eV, ngunit sa katunayan 17.13 milyon ang nasusukat.

Masasabi ba natin na nalutas na natin ang problema ng alchemy - ang pagbabago ng isang elemento sa isa pa - at ang problema ng pagkuha ng enerhiya mula sa mga reserbang intra-atomic?

Ang p na ito ay totoo at mali. Mali sa praktikal na kahulugan ng salita. Pagkatapos ng lahat, kapag pinag-uusapan natin ang posibilidad ng pagbabago ng mga elemento, inaasahan namin na ang mga naturang dami ng sangkap ay nakuha kung saan maaaring gawin ang isang bagay. Ang parehong naaangkop sa enerhiya.

Mula sa isang core, talagang nakakuha kami ng 35 beses na mas maraming enerhiya kaysa sa aming ginastos. Ngunit maaari ba nating gawing batayan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito para sa teknikal na paggamit ng mga reserbang enerhiya ng intranuclear?

Sa kasamaang palad hindi. Sa buong daloy ng mga proton, humigit-kumulang isa sa isang milyon ang makakatagpo ng lithium nucleus sa daan; 999,999 iba pang mga protopop ang nahuhulog sa core at nag-aaksaya ng kanilang enerhiya. Ang katotohanan ay ang aming "artillery shoots" na mga daloy ng mga proton sa nuclei ng mga atom na walang "paningin". Kaya naman sa isang milyon isa lang ang mahuhulog sa nucleus; ang kabuuang balanse ay hindi kumikita. Upang "bombardhin" ang nucleus, isang malaking makina ang ginagamit na kumonsumo ng malaking halaga ng kuryente, at ang resulta ay maraming mga na-eject na atom, ang enerhiya na hindi magagamit kahit para sa isang maliit na laruan.

Ganito ang kalagayan ng mga bagay 9 na taon na ang nakakaraan. Paano higit na umunlad ang nuclear physics? Sa pagtuklas ng mga neutron, mayroon tayong projectile na maaaring umabot sa anumang nucleus, dahil walang mga puwersang salungat sa pagitan nila. Dahil dito, posible na ngayong magsagawa ng mga reaksyon sa buong periodic table gamit ang mga neutron. Walang kahit isang elemento na hindi natin kayang baguhin sa iba. Maaari nating, halimbawa, gawing ginto ang mercury, ngunit sa hindi gaanong halaga. Natuklasan na mayroong maraming iba't ibang mga kumbinasyon ng mga proton at neutron.

Naisip ni Mendeleev na mayroong 92 iba't ibang mga atomo, na ang bawat cell ay tumutugma sa isang uri ng atom. samakatuwid, ang chlorine ay isang elemento na ang nucleus ay may 17 singil; ang numero sa loob nito ay maaaring 18 o 20; lahat ng ito ay iba-iba ang pagkakagawa ng nuclei na may iba't ibang atomic weight, ngunit dahil ang kanilang mga singil ay pareho, ang mga ito ay nuclei ng parehong elemento ng kemikal. Tinatawag namin silang isotopes ng chlorine. Sa kemikal, ang mga isotopes ay hindi nakikilala; kaya naman pinaghinalaan ni Mendeleev ang kanilang pag-iral. Ang bilang ng iba't ibang nuclei ay samakatuwid ay mas malaki kaysa sa 92. Alam na natin ngayon ang tungkol sa 350 iba't ibang mga stable nuclei, na matatagpuan sa 92 na mga cell ng periodic table, at, bilang karagdagan, mga 250 radioactive nuclei, na, kapag nabubulok, naglalabas ng mga sinag - mga proton, neutron, positron, electron, g-ray (photon), atbp.

Bilang karagdagan sa mga radioactive substance na umiiral sa kalikasan (ito ang pinakamabigat na elemento ng periodic table), mayroon na tayong pagkakataon na artipisyal na makagawa ng anumang radioactive substance, na binubuo ng parehong light atoms at medium at heavy. Sa partikular, maaari tayong makakuha ng radioactive sodium Kung kumain tayo ng table salt, na naglalaman ng radioactive sodium, pagkatapos ay maaari nating sundin ang paggalaw ng radioactive sodium atoms sa buong katawan. Ang mga radioactive na atom ay minarkahan; naglalabas sila ng mga sinag na maaari nating makita at sa kanilang tulong ay matunton ang landas ng isang partikular na sangkap sa anumang buhay na organismo.

Sa parehong paraan, sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga radioactive atoms sa mga kemikal na compound, masusubaybayan natin ang buong dinamika ng proseso, ang kinetics ng kemikal na reaksyon. Natukoy ng mga naunang pamamaraan ang huling resulta ng reaksyon, ngunit ngayon ay maaari nating obserbahan ang buong kurso nito.

Nagbibigay ito ng makapangyarihang kasangkapan para sa karagdagang pananaliksik sa larangan ng kimika, biology, at heolohiya; sa agrikultura posible na subaybayan ang paggalaw ng kahalumigmigan sa lupa, ang paggalaw ng mga sustansya, ang kanilang paglipat sa mga ugat ng mga halaman, atbp. Ang hindi natin direktang nakikita hanggang ngayon ay nagiging accessible.

Bumalik tayo sa tanong kung posible bang makakuha ng enerhiya mula sa mga reserbang intranuclear?

Dalawang taon na ang nakalilipas, tila isang walang pag-asa na gawain. Totoo, malinaw na sa kabila ng mga hangganan ng nalaman dalawang taon na ang nakakaraan ay mayroong isang malaking lugar ng hindi alam, ngunit

Wala kaming nakitang anumang partikular na paraan ng paggamit ng nuclear energy.

Sa pagtatapos ng Disyembre 1938, natuklasan ang isang kababalaghan na ganap na nagbago sa sitwasyon ng isyu. Ito ang phenomenon ng uranium decay.

Ang pagkabulok ng uranium ay naiiba nang husto mula sa iba pang dating kilalang proseso ng radioactive decay, kung saan ang ilang particle - isang proton, isang positron, isang electron - ay lumilipad palabas ng nucleus. Kapag ang isang neutron ay tumama sa isang uranium nucleus, ang nucleus ay masasabing nahahati sa 2 bahagi. Sa panahon ng prosesong ito, tulad ng lumalabas, marami pang mga neutron ang ibinubuga mula sa nucleus. At ito ay humahantong sa sumusunod na konklusyon.

Isipin na ang isang neutron ay lumipad sa isang masa ng uranium, nakilala ang ilan sa mga nuclei nito, nahati ito, naglalabas ng malaking halaga ng enerhiya, hanggang sa humigit-kumulang 160 milyong eV, at, bilang karagdagan, 3 mga neutron ay lumilipad din, na sasalubong sa kalapit na uranium nuclei, na naghahati sa kanila, ang bawat isa ay muling magpapalabas ng 160 milyong eV at muling magbibigay ng 3 neutron.

Madaling isipin kung paano bubuo ang prosesong ito. Ang isang fissioned nucleus ay gagawa ng 3 neutron. Magdudulot sila ng paghahati ng tatlong bago, bawat isa ay magbibigay ng 3 higit pa, 9 ang lalabas, pagkatapos ay 27, pagkatapos ay 81, atbp. mga neutron. At sa isang maliit na bahagi ng isang segundo ang prosesong ito ay kumakalat sa buong masa ng uranium nuclei.

Upang ihambing ang enerhiya na inilabas sa panahon ng pagbagsak ng uranium sa mga enerhiya na alam natin, hayaan mo akong gawin ang paghahambing na ito. Ang bawat atom ng isang nasusunog o sumasabog na substansiya ay naglalabas ng humigit-kumulang 10 eV ng enerhiya, ngunit dito ang isang nucleus ay naglalabas ng 160 milyong eV. Dahil dito, ang enerhiya dito ay 16 milyong beses na mas mataas kaysa sa mga paputok na paglabas. Nangangahulugan ito na magkakaroon ng pagsabog na ang lakas ay 16 milyong beses na mas malaki kaysa sa pagsabog ng pinakamalakas na paputok.

Kadalasan, lalo na sa ating panahon, bilang isang hindi maiiwasang resulta ng imperyalistang yugto ng pag-unlad ng kapitalismo, ginagamit sa digmaan ang mga tagumpay sa siyensya para lipulin ang mga tao. Ngunit natural sa atin na isipin ang paggamit ng mga ito para sa kapakanan ng tao.

Ang ganitong puro reserba ng enerhiya ay maaaring gamitin bilang puwersang nagtutulak para sa lahat ng ating teknolohiya. Kung paano ito gagawin, siyempre, isang ganap na hindi malinaw na gawain. Ang mga bagong mapagkukunan ng enerhiya ay walang handa na teknolohiya. Kailangan nating likhain itong muli. Ngunit una sa lahat, kailangan mong matutunan kung paano gumawa ng enerhiya. Mayroon pa ring hindi naka-mount na mga paghihirap sa daan patungo dito.

Ang uranium ay nasa ika-92 sa periodic table, may 92 na singil, ngunit mayroong ilang isotopes. Ang isa ay may atomic na timbang na 238, isa pa - 234, ang pangatlo - 235. Sa lahat ng iba't ibang uranium na ito, ang isang avalanche ng enerhiya ay maaari lamang bumuo sa uranium 235, ngunit 0.7% lamang nito · Halos 99% ay uranium-238, na kung saan ay may ari-arian ng pagharang ng mga neutron sa daan. Ang isang neutron na ilalabas mula sa isang uranium-235 nucleus bago ito umabot sa isa pang uranium-235 nucleus ay haharangin ng isang uranium-238 nucleus. Hindi lalago ang avalanche. Ngunit ang gayong gawain ay hindi madaling iwanan. Ang isang paraan ay ang paggawa ng uranium na naglalaman lamang ng uranium-235.

Hanggang ngayon, gayunpaman, posible na paghiwalayin ang mga isotopes lamang sa dami ng mga fraction ng isang milligram, at upang maisagawa ang isang avalanche, kailangan mong magkaroon ng ilang tonelada ng uranium-235. Mula sa mga fraction ng isang milligram hanggang sa ilang tonelada, ang landas ay napakalayo na mukhang science fiction at hindi isang tunay na gawain. Ngunit kahit na hindi natin alam sa kasalukuyan ang mura at malawakang paraan ng paghihiwalay ng isotope, hindi ito nangangahulugan na ang lahat ng mga landas patungo dito ay sarado. Samakatuwid, ang parehong mga siyentipiko ng Sobyet at dayuhan ay masigasig na nagtatrabaho ngayon sa mga paraan ng paghihiwalay ng isotope.

Ngunit ang isa pang paraan ng paghahalo ng uranium sa isang sangkap na sumisipsip ng kaunti, ngunit malakas na nakakalat at nagpapabagal sa mga neutron, ay posible rin. Ang katotohanan ay ang mga mabagal na neutron, na naghahati sa uranium-235, ay hindi napigilan ng uranium-238. Ang sitwasyon sa sandaling ito ay tulad na ang isang simpleng diskarte ay hindi humantong sa layunin, ngunit mayroon pa ring iba't ibang mga posibilidad, napaka kumplikado, mahirap, ngunit hindi walang pag-asa. Kung ang isa sa mga landas na ito ay humantong sa layunin, kung gayon, marahil, ito ay gumawa ng isang rebolusyon sa lahat ng teknolohiya, na sa kahalagahan nito ay lalampas sa pagdating ng steam engine at kuryente.

Kaya't walang dahilan upang maniwala na ang problema ay nalutas na, na ang kailangan lang nating gawin ay matutong gumamit ng enerhiya at lahat ng lumang teknolohiya ay maaaring itapon sa basurahan. Walang ganito. Una, hindi pa natin alam kung paano kumuha ng enerhiya mula sa uranium, at, pangalawa, kung ang p ay maaaring makuha, kung gayon ang paggamit nito ay mangangailangan ng maraming oras at paggawa. Dahil ang mga napakalaking reserbang enerhiya na ito ay umiiral sa nuclei, maaaring isipin ng isa na maaga o huli ay makikita ang mga paraan upang magamit ang mga ito.

Sa daan patungo sa pag-aaral ng problema ng uranium, isang lubhang kawili-wiling pag-aaral ang ginawa sa Union. Ito ang gawain ng dalawang batang siyentipikong Sobyet - miyembro ng Komsomol na si Flerov at batang pisikong Sobyet na si Petrzhak. Habang pinag-aaralan ang phenomenon ng uranium fission, napansin nila na ang uranium ay nabubulok sa sarili nitong walang anumang panlabas na impluwensya. Sa 10 milyong alpha rays na naglalabas ng uranium, 6 lamang ang tumutugma sa mga fragment mula sa pagkabulok nito. Posibleng mapansin ang 0 particle na ito sa 10 milyong iba pa lamang sa mahusay na pagmamasid at pambihirang pang-eksperimentong sining.

Dalawang batang physicist ang lumikha ng kagamitan na 40 beses na mas sensitibo kaysa sa anumang bagay na kilala ngayon, at sa parehong oras ay napakatumpak na maaari silang magtalaga ng isang tunay na halaga sa 6 na puntos na ito sa 10 milyon. Pagkatapos ay sunud-sunod At Sistematiko nilang sinuri ang kanilang mga konklusyon at matatag na itinatag ang bagong phenomenon ng kusang pagkabulok ng uranium.

Ang gawaing ito ay kapansin-pansin hindi lamang para sa mga resulta nito, para sa kanyang pagtitiyaga, ngunit para sa subtlety ng eksperimento, ngunit para sa katalinuhan ng mga may-akda. Kung isasaalang-alang na ang isa sa kanila ay 27 taong gulang at ang isa ay 32, kung gayon marami kang maaasahan sa kanila. Ang gawaing ito ay isinumite para sa Stalin Prize.

Ang phenomenon na natuklasan nina Flerov at Pietrzak ay nagpapakita na ang elemento 92 ay hindi matatag. Totoo, aabutin ng 1010 taon para gumuho ang kalahati ng lahat ng magagamit na nuclei ng uranium. Ngunit nagiging malinaw kung bakit nagtatapos ang periodic table sa elementong ito.

Ang mas mabibigat na elemento ay magiging mas hindi matatag. Mas mabilis silang nawasak at samakatuwid ay hindi nakaligtas sa amin. Na ito ay gayon ay muling nakumpirma ng direktang karanasan. Maaari tayong mag-manufacture 93 - ika at elemento 94, ngunit nabubuhay sila ng napakaikling buhay, wala pang 1000 taon.*

Samakatuwid, tulad ng nakikita mo, ang gawaing ito ay napakahalaga. Hindi lamang isang bagong katotohanan ang natuklasan, ngunit ang isa sa mga misteryo ng periodic table ay nilinaw.

Ang pag-aaral ng atomic nucleus ay nagbukas ng mga prospect para sa paggamit ng mga intra-atomic reserves, ngunit hanggang ngayon ay hindi nagbigay ng teknolohiya ng anumang bagay na tunay. Parang ganoon. Ngunit sa katunayan, ang lahat ng enerhiya na ginagamit natin sa teknolohiya ay pawang nuclear energy. Sa katunayan, saan tayo kumukuha ng enerhiya mula sa karbon, langis, saan kinukuha ng mga hydroelectric power station ang kanilang enerhiya?

Alam na alam mo na ang enerhiya ng sinag ng araw, na hinihigop ng mga berdeng dahon ng mga halaman, ay nakaimbak sa anyo ng karbon, sinag ng araw, evaporating tubig, itinaas ito at ibuhos ito sa anyo ng ulan sa taas, sa anyo ng mga ilog sa bundok na naghahatid sila ng enerhiya sa mga hydroelectric station.

Lahat ng uri ng enerhiya na ginagamit natin ay nakukuha mula sa Araw. Ang Araw ay naglalabas ng malaking halaga ng enerhiya hindi lamang patungo sa Earth, ngunit sa lahat ng direksyon, at mayroon tayong dahilan upang isipin na ang Araw ay umiral sa daan-daang bilyong taon. Kung kalkulahin mo kung gaano karaming enerhiya ang nailabas sa panahong ito, ang tanong ay lumitaw - saan nagmula ang enerhiya na ito, saan ang pinagmulan nito?

Ang lahat ng naiisip namin noon ay naging kulang, at ngayon lang kami mukhang nakakuha ng tamang sagot. Ang mapagkukunan ng enerhiya hindi lamang mula sa Araw, kundi pati na rin mula sa iba pang mga bituin (ang ating Araw ay hindi naiiba sa iba pang mga bituin sa bagay na ito) ay mga reaksyong nuklear. Sa gitna ng bituin, salamat sa mga puwersa ng grabidad, mayroong napakalaking presyon at napakataas na temperatura - 20 milyong degree. Sa ilalim ng gayong mga kondisyon, ang nuclei ng mga atomo ay madalas na nagbabanggaan sa isa't isa, at sa panahon ng mga banggaan na ito ay nagaganap ang mga reaksyong nukleyar, isang halimbawa nito ay ang pambobomba ng lithium na may mga proton.

Ang isang hydrogen nucleus ay bumangga sa isang carbon nucleus ng atomic weight 12, na gumagawa ng nitrogen 13, na nagiging carbon 13, na naglalabas ng isang positibong positron. Pagkatapos ang bagong carbon 13 ay bumangga sa isa pang hydrogen nucleus, at iba pa. Ang napunta sa iyo ay ang parehong carbon 12 na nagsimula ng mga bagay. Ang carbon dito ay dumaan lamang sa iba't ibang yugto at lumahok lamang bilang isang katalista. Ngunit sa halip na 4 na hydrogen nuclei, sa dulo ng reaksyon ay lumitaw ang isang bagong helium nucleus at dalawang dagdag na positibong singil.

Sa loob ng lahat ng mga bituin, ang magagamit na mga reserba ng hydrogen ay na-convert sa helium sa pamamagitan ng gayong mga reaksyon, at dito ang nuclei ay nagiging mas kumplikado. Mula sa pinakasimpleng hydrogen nuclei, ang susunod na elemento ay nabuo - helium. Ang halaga ng enerhiya na inilabas sa kasong ito, tulad ng ipinapakita ng mga kalkulasyon, ay eksaktong tumutugma sa enerhiya na ibinubuga ng bituin. Kaya naman hindi lumalamig ang mga bituin. Patuloy nilang pinupunan ang kanilang suplay ng enerhiya, siyempre, hangga't mayroong supply ng hydrogen.

Sa pagkabulok ng uranium, kinakaharap natin ang pagbagsak ng mabibigat na nuclei at ang kanilang pagbabago sa mas magaan.

Sa pag-ikot ng mga natural na phenomena, nakikita natin ang dalawang matinding link - ang pinakamabigat ay nahuhulog, ang pinakamagaan ay nagkakaisa, siyempre, sa ilalim ng ganap na magkakaibang mga kondisyon.

Dito namin ginawa ang unang hakbang patungo sa problema ng ebolusyon ng mga elemento.

Nakikita mo na sa halip na thermal death, na hinulaan ng pisika noong nakaraang siglo, ay hinulaan, gaya ng itinuro ni Engels, nang walang sapat na batayan, batay sa mga batas ng thermal phenomena lamang, pagkatapos ng 80 taon ay lumitaw ang mas makapangyarihang mga proseso na nagpapahiwatig sa sa amin ng ilang uri ng ikot ng enerhiya sa kalikasan, sa katotohanan na sa ilang mga lugar ay may komplikasyon, at sa ibang mga lugar ang pagkabulok ng bagay.

Lumipat tayo ngayon mula sa atomic nucleus patungo sa shell nito, at pagkatapos ay sa malalaking katawan na binubuo ng malaking bilang ng mga atomo.

Noong una nilang nalaman na ang isang atom ay binubuo ng isang nucleus ng mga p electron, ang mga electron ay tila ang pinaka-elementarya, pinakasimple sa lahat ng mga pormasyon dami ng bagay, ngunit ang dami ng enerhiya, na taglay ng sangkap.

Kaya, alam namin ang singil ng elektron, alam namin ang masa nito, at dahil wala kaming alam tungkol dito, tila wala nang dapat malaman. Upang maiugnay dito ang isang ipinamahagi na hugis, kubiko, pinahaba o patag, kinakailangan na magkaroon ng ilang mga kadahilanan, ngunit walang mga dahilan. Samakatuwid, ito ay itinuturing na isang bola na may sukat na 2 x 10" 2 cm Hindi malinaw kung paano matatagpuan ang singil na ito: sa ibabaw ng bola o pagpuno ng dami nito?

Nang tayo ay talagang lumapit sa mga electron sa atom at nagsimulang pag-aralan ang kanilang mga katangian, ang maliwanag na pagiging simple na ito ay nagsimulang mawala.

Nabasa nating lahat ang kahanga-hangang aklat ni Lenin na "Materialismo at Empirio-Criticism," na isinulat noong 1908, i.e. sa panahon na ang mga electron ay tila ang pinakasimple at pinaka-hindi mahahati na mga singil sa elementarya. Pagkatapos ay itinuro ni Lenin na ang elektron ay hindi maaaring ang huling elemento sa ating kaalaman sa kalikasan, na sa elektron, sa paglipas ng panahon, isang bagong uri ang ihahayag, na hindi natin alam kahit noon pa. Ang hulang ito, tulad ng lahat ng iba pang mga hula na ginawa ni V.I. Si Lenin sa kahanga-hangang aklat na ito ay nabigyang-katwiran na. Ang elektron ay may magnetic moment. Ito ay lumabas na ang elektron ay hindi lamang isang singil, kundi pati na rin isang magnet. Napag-alaman din na mayroon itong rotational moment, ang tinatawag na spin. Dagdag pa, ito ay lumabas na kahit na ang elektron ay gumagalaw sa paligid ng nucleus, tulad ng mga planeta sa paligid ng Araw, ngunit, hindi katulad ng mga planeta, maaari lamang itong gumalaw kasama ang mahusay na tinukoy na mga quantum orbit, ay maaaring magkaroon ng mahusay na tinukoy na mga enerhiya at walang mga intermediate.

Ito ay naging resulta ng katotohanan na ang mismong paggalaw ng mga electron sa isang atom ay malabo na kahawig ng paggalaw ng isang bola sa orbit nito. Ang mga batas ng paggalaw ng elektron ay mas malapit sa mga batas ng pagpapalaganap ng mga alon, tulad ng mga light wave.

Ang paggalaw ng mga electron, lumalabas, ay sumusunod sa mga batas ng paggalaw ng alon, na bumubuo sa nilalaman ng mga mekanika ng alon. Sinasaklaw nito hindi lamang ang paggalaw ng mga electron, kundi pati na rin ang lahat ng uri ng medyo maliliit na particle.

Nakita na natin na ang isang elektron na may maliit na masa ay maaaring maging isang meson na may mass na 200 beses na mas malaki, at, sa kabaligtaran, ang meson ay nabubulok at isang elektron na may mass na 200 beses na mas mababa ang lilitaw. Nakikita mo na ang pagiging simple ng elektron ay nawala.

Kung ang isang elektron ay maaaring nasa dalawang estado: na may mababa at may mataas na enerhiya, kung gayon hindi ito isang simpleng katawan. Dahil dito, ang pagiging simple ng electron noong 1908 ay maliwanag na pagiging simple, na sumasalamin sa hindi kumpleto ng ating kaalaman. Ito ay kawili-wili bilang isa sa mga halimbawa ng napakatalino na pag-iintindi sa tamang pang-agham na pilosopiya na ipinahayag ng isang kahanga-hangang master na dalubhasa sa dialectical na pamamaraan bilang Lenin.

Ngunit ang mga batas ba ng paggalaw ng elektron sa isang atom na 100 milyon ng isang sentimetro ang laki ay may praktikal na kahalagahan?

Ang mga elektronikong optika na binuo sa mga nakaraang taon ay tumutugon dito. Dahil ang paggalaw ng isang electron ay nangyayari ayon sa mga batas ng pagpapalaganap ng mga light wave, ang mga daloy ng electron ay dapat magpalaganap sa humigit-kumulang sa parehong paraan tulad ng light rays. Sa katunayan, ang mga naturang katangian ay natuklasan sa mga electrodes.

Sa landas na ito, sa mga nakaraang taon posible na malutas ang isang napakahalagang praktikal na problema - upang lumikha ng isang mikroskopyo ng elektron. Ang optical mikroskopyo ay nagbigay sa isang tao ng isang resulta ng napakalaking kahalagahan. Sapat na alalahanin na ang buong pagtuturo tungkol sa mga mikrobyo at ang mga sakit na dulot ng mga ito, ang lahat ng paraan ng kanilang paggamot ay batay sa mga katotohanang iyon na maaaring maobserbahan sa ilalim ng mikroskopyo. Sa mga nagdaang taon, lumilitaw ang ilang mga dahilan upang isipin na ang organikong mundo ay hindi limitado sa mga mikrobyo, na mayroong ilang mga nabubuhay na pormasyon na ang mga sukat ay mas maliit kaysa sa mga mikrobyo. At dito kami nakatagpo ng isang tila hindi malulutas na balakid.

Ang isang mikroskopyo ay gumagamit ng mga magagaan na alon. Sa tulong ng mga light wave, kahit anong lens system ang ginagamit natin, imposibleng pag-aralan ang mga bagay na maraming beses na mas maliit kaysa sa light wave.

Ang wavelength ng liwanag ay napakaliit na halaga, na sinusukat sa tenths ng isang micron. Ang isang micron ay isang libo ng isang milimetro. Nangangahulugan ito na ang mga halaga ng 0.0002 - 0.0003 mm ay makikita sa isang mahusay na mikroskopyo, ngunit kahit na mas maliit ay hindi makikita. Ang mikroskopyo ay walang silbi dito, ngunit dahil lamang sa hindi natin alam kung paano gumawa ng magagandang mikroskopyo, ngunit dahil ganoon ang likas na katangian ng liwanag.

Ano ang pinakamagandang paraan palabas? Kailangan ang liwanag na may mas maikling wavelength. Kung mas maikli ang wavelength, mas maliliit na bagay ang makikita natin. Maraming mga kadahilanan ang nagpaisip sa amin na may mga maliliit na organismo na hindi naa-access sa mikroskopyo at gayunpaman ay may malaking kahalagahan sa mundo ng halaman at hayop, na nagdudulot ng maraming sakit. Ang mga ito ay tinatawag na mga virus, na-filter at hindi na-filter. Hindi sila nakita ng mga light wave.

Ang mga daloy ng mga electron ay kahawig ng mga light wave. Maaari silang maging puro sa parehong paraan, tulad ng mga light ray, at lumikha ng isang kumpletong pagkakahawig ng mga optika. Ito ay tinatawag na electron optics. Sa partikular, posible ring ipatupad ang isang electron microscope, i.e. ang parehong aparato na lilikha ng isang mataas na pinalaki na imahe ng maliliit na bagay gamit ang mga electron. Ang papel ng mga baso ay gagampanan ng mga electric at magnetic field, na kumikilos sa paggalaw ng mga electron, tulad ng isang lens sa mga light ray. Ngunit ang haba ng mga electron wave ay 100 beses na mas maikli kaysa sa mga light wave, at, samakatuwid, sa tulong ng isang electron microscope maaari mong makita ang mga katawan ng 100 beses na mas maliit, hindi 10 thousandths ng isang milimetro, ngunit isang milyon ng isang milimetro, at isang milyon. ng isang milimetro ay sukat na ng malalaking molekula.

Ang pangalawang pagkakaiba ay nakikita natin ang liwanag gamit ang ating mga mata, ngunit hindi natin nakikita ang isang elektron. Ngunit hindi ito isang malaking depekto. Kung hindi natin nakikita ang mga electron, kung gayon ang mga lugar kung saan sila nahuhulog ay malinaw na makikita. Nagdudulot sila ng pagkinang sa screen o pagdilim ng photographic plate, at maaari nating pag-aralan ang isang larawan ng bagay. Ang isang mikroskopyo ng elektron ay itinayo, at nakakuha kami ng isang mikroskopyo na may magnification hindi ng 2000-3000, ngunit ng 150-200 libong beses, na nagmamarka ng mga bagay na 100 beses na mas maliit kaysa sa mga naa-access sa isang optical mikroskopyo. Agad na naging katotohanan ang mga virus mula sa hypothesis. Maaari mong pag-aralan ang kanilang pag-uugali. Maaari mo ring makita ang balangkas ng mga kumplikadong molekula. Kaya, nakatanggap kami ng bagong makapangyarihang kasangkapan para sa pag-aaral ng kalikasan.

Alam kung gaano kalaki ang papel ng mikroskopyo sa biology, chemistry, at medisina. Ang paglitaw ng isang bagong sandata ay maaaring magdulot ng mas makabuluhang hakbang pasulong at magbubukas ng bago, dati nang hindi kilalang mga lugar para sa atin. Mahirap hulaan kung ano ang matutuklasan sa mundong ito ng milyon-milyong milimetro, ngunit maaaring isipin na ito ay isang bagong yugto sa natural na agham, electrical engineering at marami pang ibang larangan ng kaalaman.

Tulad ng nakikita mo, mula sa mga tanong ng teorya ng alon ng bagay na may kakaiba, hindi pangkaraniwang mga probisyon, mabilis kaming lumipat sa tunay at praktikal na mahahalagang resulta.

Ang electron optics ay ginagamit hindi lamang upang lumikha ng bagong uri ng mikroskopyo. Ang halaga nito ay lumalaki nang napakabilis. Gayunpaman, lilimitahan ko ang aking sarili sa pagsasaalang-alang lamang ng isang halimbawa ng aplikasyon nito.

Dahil pinag-uusapan ko ang tungkol sa mga pinakamodernong problema ng pisika, hindi ko ipapaliwanag ang teorya ng atom, na natapos noong 1930: ito ay isang problema ng kahapon.

Interesado na tayo ngayon kung paano nagsasama-sama ang mga atomo upang makabuo ng mga pisikal na katawan na maaaring timbangin sa mga kaliskis, ang kanilang init, sukat o katigasan ay maaaring madama, at kung saan tayo nakikitungo sa buhay, sa teknolohiya, atbp.

Paano ipinapakita ang mga katangian ng mga atomo sa mga solido? Una sa lahat, lumalabas na ang mga batas ng quantum na natuklasan sa mga indibidwal na atom ay nagpapanatili ng kanilang buong kakayahang magamit sa buong katawan. Parehong sa mga indibidwal na atomo at sa buong katawan, ang mga electron ay sumasakop lamang ng mga tiyak na posisyon at mayroon lamang tiyak, napaka-tiyak na enerhiya.

Ang isang elektron sa isang atom ay maaari lamang nasa isang tiyak na estado ng paggalaw, at, bukod dito, sa bawat ganoong estado ay maaari lamang magkaroon ng isang elektron. Hindi maaaring magkaroon ng dalawang electron sa isang atom na nasa parehong estado. Ito rin ay isa sa mga pangunahing probisyon ng teorya ng atom.

Kaya, kapag ang mga atomo ay pinagsama sa napakalaking dami, na bumubuo ng isang solidong katawan - isang kristal, kung gayon sa gayong malalaking katawan ay hindi maaaring magkaroon ng dalawang electron na sasakupin ang parehong estado.

Kung ang bilang ng mga estado na magagamit sa mga electron ay eksaktong katumbas ng bilang ng mga electron, kung gayon ang bawat estado ay inookupahan ng isang elektron at walang mga libreng estado na natitira. Sa gayong katawan, ang mga electron ay nakagapos. Upang magsimula silang lumipat sa isang tiyak na direksyon, na lumilikha ng isang daloy ng kuryente, o electric current, upang, sa madaling salita, ang katawan ay nagsasagawa ng electric current, kinakailangan para sa mga electron na baguhin ang kanilang estado. Noong nakaraan ay lumipat sila sa kanan, ngunit ngayon dapat silang lumipat, halimbawa, sa kaliwa; Sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersang elektrikal, dapat tumaas ang enerhiya. Dahil dito, ang estado ng paggalaw ng elektron ay dapat magbago, at para dito kinakailangan na pumunta sa ibang estado, naiiba sa nauna, ngunit imposible ito, dahil ang lahat ng mga estado ay nasasakop na. Ang mga nasabing katawan ay hindi nagpapakita ng anumang mga katangian ng kuryente. Ang mga ito ay mga insulator kung saan walang kasalukuyang maaaring dumaloy sa kabila ng katotohanan na mayroong napakalaking halaga ng mga electron.

Kumuha ng isa pang kaso. Ang bilang ng mga libreng lugar ay mas malaki kaysa sa bilang ng mga electron na matatagpuan doon. Pagkatapos ang mga electron ay libre. Ang mga electron sa naturang katawan, kahit na wala nang higit pa sa mga ito kaysa sa isang insulator, ay maaaring magbago ng kanilang mga estado, malayang gumalaw sa kanan o kaliwa, dagdagan o bawasan ang kanilang enerhiya, atbp. Ang mga naturang katawan ay mga metal.

Kaya, nakakakuha tayo ng napakasimpleng kahulugan kung aling mga katawan ang nagsasagawa ng electric current at kung alin ang mga insulator. Saklaw ng pagkakaibang ito ang lahat ng katangiang pisikal at physicochemical ng isang solid.

Sa isang metal, ang enerhiya ng mga libreng electron ay nananaig sa thermal energy ng mga atom nito. Ang mga electron ay may posibilidad na pumunta sa estado na may pinakamababang posibleng enerhiya. Tinutukoy nito ang lahat ng mga katangian ng metal.

Ang pagbuo ng mga kemikal na compound, halimbawa, singaw ng tubig mula sa hydrogen at oxygen, ay nangyayari sa mahigpit na tinukoy na mga ratio, na tinutukoy ng valence - isang oxygen atom ay pinagsama sa dalawang hydrogen atoms, dalawang valence ng isang oxygen atom ay puspos ng dalawang valence ng dalawang hydrogen atoms .

Ngunit sa metal ang sitwasyon ay iba. Ang mga haluang metal ng dalawang metal ay bumubuo ng mga compound hindi kapag ang kanilang mga dami ay nauugnay sa kanilang mga valence, ngunit kapag, halimbawa, kapag ang ratio ng bilang ng mga electron sa isang partikular na metal sa bilang ng mga atomo sa metal na ito ay 21:13. Walang katulad ng valency sa mga compound na ito; Ang mga compound ay nabuo kapag ang mga electron ay tumatanggap ng pinakamaliit na enerhiya, upang ang mga kemikal na compound sa mga metal ay natutukoy sa mas malaking lawak ng estado ng mga electron kaysa sa mga puwersa ng valence ng mga atomo. Sa eksaktong parehong paraan, tinutukoy ng estado ng mga electron ang lahat ng nababanat na katangian, lakas at optika ng metal.

Bilang karagdagan sa dalawang matinding kaso: mga metal, na ang lahat ng mga electron ay libre, at mga insulator, kung saan ang lahat ng mga estado ay puno ng mga electron at walang mga pagbabago sa kanilang pamamahagi ay sinusunod, mayroon ding isang malaking pagkakaiba-iba ng mga katawan na hindi nagsasagawa ng electric current. pati na rin ang isang metal, ngunit hindi rin nila ito ganap na isinasagawa. Ito ay mga semiconductor.

Ang mga semiconductor ay isang napakalawak at magkakaibang larangan ng mga sangkap. Ang buong inorganic na bahagi ng kalikasan sa paligid natin, lahat ng mineral, lahat ng ito ay mga semiconductor.

Paano nangyari na ang buong malawak na lugar ng kaalaman ay hindi pa pinag-aralan ng sinuman? 10 taon pa lang simula nang magsimula kaming magtrabaho sa semiconductors. Bakit? Dahil, higit sa lahat, wala silang aplikasyon sa teknolohiya. Ngunit mga 10 taon na ang nakalilipas, ang mga semiconductor ay pumasok sa electrical engineering sa unang pagkakataon, at mula noon ay nagsimula na silang magamit nang may pambihirang bilis sa iba't ibang sangay ng electrical engineering.

Ang pag-unawa sa semiconductor ay ganap na nakabatay sa mismong quantum theory na napatunayang napakabunga sa pag-aaral ng indibidwal na atom.

Hayaan mong ituon ko ang iyong pansin sa isang kawili-wiling bahagi ng mga materyal na ito. Noong nakaraan, ang isang solidong katawan ay kinakatawan sa form na ito. Ang mga atom ay pinagsama sa isang sistema, hindi sila konektado nang basta-basta, ngunit ang bawat atom ay pinagsama sa isang kalapit na atom sa ganoong mga posisyon, sa ganoong mga distansya, kung saan ang kanilang enerhiya ay magiging minimal.

Kung ito ay totoo para sa isang atom, kung gayon ito ay totoo para sa lahat ng iba pa. Samakatuwid, ang buong katawan sa kabuuan ay paulit-ulit na inuulit ang parehong pag-aayos ng mga atomo sa isang mahigpit na tinukoy na distansya mula sa isa't isa, upang ang isang sala-sala ng mga regular na nakaayos na mga atomo ay nakuha. Ang resulta ay isang kristal na may mahusay na tinukoy na mga gilid at tinukoy na mga anggulo sa pagitan ng mga gilid. Ito ay isang pagpapakita ng panloob na kaayusan sa pag-aayos ng mga indibidwal na atomo.

Gayunpaman, ang larawang ito ay tinatayang lamang. Sa katunayan, ang thermal na paggalaw at ang tunay na mga kondisyon ng paglaki ng kristal ay humahantong sa katotohanan na ang mga indibidwal na atomo ay napunit mula sa kanilang mga lugar patungo sa ibang mga lugar, ang ilan sa mga atomo ay lumalabas at inalis sa kapaligiran. Ito ay mga hiwalay na kaguluhan sa mga hiwalay na lugar, ngunit humahantong sila sa mahahalagang resulta.

Ito ay lumalabas na sapat na upang madagdagan ang dami ng oxygen na nilalaman sa cuprous oxide, o bawasan ang halaga ng tanso ng 1%, upang ang electrical conductivity ay tumaas ng isang milyong beses at lahat ng iba pang mga katangian ay nagbabago nang malaki. Kaya, ang mga maliliit na pagbabago sa istraktura ng isang sangkap ay nangangailangan ng napakalaking pagbabago sa mga katangian nito.

Naturally, na pinag-aralan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, magagamit natin ito upang sinasadyang baguhin ang mga semiconductor sa direksyon na gusto natin, upang baguhin ang kanilang electrical conductivity, thermal, magnetic at iba pang mga katangian kung kinakailangan upang malutas ang isang naibigay na problema.

Batay sa quantum theory at pag-aaral mula sa aming laboratoryo at production plant na karanasan, sinusubukan naming lutasin ang mga teknikal na problemang nauugnay sa semiconductors.

Sa teknolohiya, ang mga semiconductor ay unang ginamit sa mga AC rectifier. Kung ang isang tansong plato ay na-oxidized sa mataas na temperatura, na lumilikha ng tansong oksido dito, kung gayon ang naturang plato ay may napaka-kagiliw-giliw na mga katangian. Kapag ang kasalukuyang pumasa sa isang direksyon, ang paglaban nito ay maliit, at isang makabuluhang kasalukuyang ay nakuha. Kapag ang kasalukuyang pumasa sa kabaligtaran na direksyon, lumilikha ito ng napakalaking pagtutol, at ang kasalukuyang nasa tapat na direksyon ay nagiging bale-wala.

Ang property na ito ay ginamit ng American engineer na si Grondahl para "itama" ang alternating current. Binabago ng alternating current ang direksyon nito ng 100 beses bawat segundo; Kung inilalagay mo ang gayong plato sa landas ng kasalukuyang, kung gayon ang isang kapansin-pansing kasalukuyang dumadaloy sa isang direksyon lamang. Ito ang tinatawag nating kasalukuyang pagwawasto.

Sa Alemanya, ang mga bakal na plato na pinahiran ng siliniyum ay nagsimulang gamitin para sa layuning ito. Ang mga resulta na nakuha sa America at Germany ay muling ginawa dito; isang teknolohiya ang binuo para sa paggawa ng pabrika ng lahat ng mga rectifier na ginagamit ng industriya ng Amerikano at Aleman. Ngunit, siyempre, hindi ito ang pangunahing gawain. Ito ay kinakailangan, gamit ang aming kaalaman sa semiconductors, upang subukang lumikha ng mas mahusay na mga rectifier.

Nagtagumpay kami sa ilang lawak. B.V. Kurchatov at Yu.A. Nagawa ni Dunaev na lumikha ng isang bagong rectifier na higit pa kaysa sa kilala sa dayuhang teknolohiya. Ang isang copper oxide rectifier, na isang plate na humigit-kumulang 80 mm ang lapad at 200 mm ang haba, ay nagtutuwid ng mga alon sa pagkakasunud-sunod ng 10-15 A.

Ang tanso ay isang mahal at kakaunting materyal, ngunit ang mga rectifier ay nangangailangan ng marami, maraming toneladang tanso.

Ang Kurchatov rectifier ay isang maliit na aluminyo na tasa kung saan ang kalahating gramo ng tansong sulfide ay ibinuhos at kung saan ay sarado na may isang metal plug na may mika insulation. Iyon lang. Ang nasabing rectifier ay hindi kailangang magpainit sa mga hurno, at itinutuwid nito ang mga alon ng pagkakasunud-sunod ng 60 A. Ang liwanag, kaginhawahan at mababang gastos ay nagbibigay ito ng kalamangan sa mga uri na umiiral sa ibang bansa.

Noong 1932, napansin ni Lange sa Germany na ang parehong tansong oksido ay may ari-arian na lumikha ng isang electric current kapag naiilaw. Ito ay isang solidong photocell. Hindi tulad ng iba, lumilikha ito ng kasalukuyang nang walang anumang mga baterya. Kaya, nakakatanggap kami ng elektrikal na enerhiya mula sa liwanag - isang photoelectric machine, ngunit ang halaga ng kuryente na natanggap ay napakaliit. Sa mga solar cell na ito, 0.01-0.02% lang ng light energy ang na-convert sa electric current energy, ngunit nagtayo pa rin si Lange ng maliit na motor na umiikot kapag nakalantad sa araw.

Pagkalipas ng ilang taon, ang isang selenium photocell ay ginawa sa Alemanya, na gumagawa ng humigit-kumulang 3-4 beses na mas kasalukuyang kaysa sa isang cuprous oxide cell, at ang kahusayan nito ay umabot sa 0.1%.

Sinubukan naming bumuo ng mas advanced na photocell, na nagawang makamit ng B.T. Kolomiets at Yu.P. Maslakovets. Ang kanilang photocell ay gumagawa ng kasalukuyang 60 beses na higit pa kaysa sa cuprous oxide at 15-20 beses na higit pa kaysa selenium. Ito rin ay kawili-wili sa kahulugan na ito ay gumagawa ng kasalukuyang mula sa invisible infrared rays. Napakahusay ng pagiging sensitibo nito na naging maginhawang gamitin ito para sa sound cinema sa halip na mga uri ng photocells na ginamit hanggang ngayon.

Ang mga kasalukuyang solar cell ay may baterya na lumilikha ng kasalukuyang kahit na walang ilaw; Nagdudulot ito ng madalas na pagkaluskos at ingay sa speaker, na nakakasira sa kalidad ng tunog. Ang aming photocell ay hindi nangangailangan ng anumang baterya ang electromotive force ay nilikha sa pamamagitan ng pag-iilaw; Kung walang liwanag, kung gayon ang agos ay walang pinanggalingan. Samakatuwid, ang mga sound installation na pinapagana ng mga photocell na ito ay gumagawa ng malinaw na tunog. Ang pag-install ay maginhawa sa iba pang mga paraan. Dahil walang baterya, hindi na kailangang ikonekta ang mga wire, isang bilang ng mga karagdagang device, isang photo amplification cascade, atbp. ay inalis.

Tila nag-aalok ang mga photocell na ito ng ilang mga pakinabang para sa sinehan. Sa loob ng halos isang taon, ang naturang pag-install ay tumatakbo sa isang demonstration theater sa Leningrad House of Cinema, at ngayon, kasunod nito, ang mga pangunahing sinehan sa Nevsky Prospekt - "Titan", "Oktubre", "Aurora" ay lumipat sa mga ito mga photocell.

Hayaan akong magdagdag sa dalawang halimbawang ito ng pangatlo, na hindi pa nakumpleto, - ang paggamit ng mga semiconductor para sa mga thermoelement.

Matagal na kaming gumagamit ng thermocouple. Ang mga ito ay gawa sa mga metal upang sukatin ang temperatura at nagliliwanag na enerhiya ng mga makinang o pinainit na mga katawan; ngunit kadalasan ang mga agos mula sa mga thermoelement na ito ay napakahina, ang mga ito ay sinusukat ng mga galvanometer. Ang mga semiconductor ay gumagawa ng mas mataas na emf kaysa sa mga ordinaryong metal, at samakatuwid ay kumakatawan sa mga espesyal na pakinabang para sa mga thermoelement na malayo sa paggamit.

Sinusubukan na naming gamitin ang mga semiconductor na aming pinag-aaralan para sa mga thermoelement at nakamit namin ang ilang tagumpay. Kung pinainit mo ang isang bahagi ng maliit na plato na ginawa namin ng 300-400°, nagbibigay ito ng kasalukuyang mga 50 A at isang boltahe na humigit-kumulang 0.1 V.

Matagal nang kilala na ang mga matataas na alon ay maaaring makuha mula sa mga thermoelement, ngunit kung ihahambing sa kung ano ang nakamit sa direksyon na ito sa ibang bansa, sa Alemanya, halimbawa, ang aming mga semiconductors ay nagbibigay ng higit pa.

Ang teknikal na kahalagahan ng semiconductors ay hindi limitado sa tatlong halimbawang ito. Ang mga semiconductor ay ang mga pangunahing materyales kung saan itinatayo ang automation, alarm system, telecontrol, atbp. Habang lumalaki ang automation, lumalaki din ang magkakaibang mga aplikasyon ng semiconductors. Gayunpaman, mula sa tatlong mga halimbawang ito, tila sa akin ay makikita ng isa na ang pag-unlad ng teorya ay lumalabas na lubhang kanais-nais para sa pagsasanay.

Ngunit ang teorya ay nakatanggap lamang ng ganoong kapansin-pansing pag-unlad dahil binuo natin ito batay sa paglutas ng mga praktikal na problema, na naaayon sa mga pabrika. Ang napakalaking sukat ng teknikal na produksyon, ang mga kagyat na pangangailangan na inilalagay ng produksyon, ay lubos na nagpapasigla sa teoretikal na gawain, na pinipilit tayong makaahon sa mga kahirapan sa lahat ng mga gastos at malutas ang mga problema na marahil ay inabandona kung wala ito.

Kung wala kaming teknikal na problema sa harap namin, kami, nag-aaral ng pisikal na kababalaghan na interesado sa amin, subukang maunawaan ito, sinusubukan ang aming mga ideya sa mga eksperimento sa laboratoryo; sa parehong oras, kung minsan posible na makahanap ng mga tamang solusyon at tiyaking tama ang mga ito. Pagkatapos ay nai-print namin ang gawaing pang-agham, isinasaalang-alang ang aming gawain na natapos. kung? Sa tuwing ang isang teorya ay hindi makatwiran o mga bagong phenomena ay natuklasan na hindi akma dito, sinusubukan naming bumuo at baguhin ang teorya. Hindi laging posible na masakop ang buong hanay ng pang-eksperimentong materyal. Pagkatapos ay isinasaalang-alang namin ang trabaho na isang pagkabigo at hindi nai-publish ang aming pananaliksik. Kadalasan, gayunpaman, sa mga hindi pangkaraniwang bagay na ito na hindi natin naiintindihan ay namamalagi ang isang bagong bagay na hindi akma sa teorya, na nangangailangan ng pag-abandona dito at palitan ito ng isang ganap na naiibang diskarte sa isyu at ibang teorya.

Hindi pinahihintulutan ng mass production ang mga depekto. Ang pagkakamali ay agad na makakaapekto sa hitsura ng mga vagaries sa produksyon. Hangga't hindi nauunawaan ang ilang aspeto ng usapin, ang teknikal na produkto ay hindi maganda at hindi mailalabas. Sa anumang halaga, dapat nating alamin ang lahat at saklawin ang mga prosesong iyon na hindi pa naipaliwanag sa pisikal na teorya. Hindi tayo maaaring huminto hangga't hindi tayo nakakahanap ng paliwanag, at pagkatapos ay mayroon tayong kumpleto, mas malalim na teorya.

Para sa kumbinasyon ng teorya at praktika, para sa pag-usbong ng agham, wala kahit saan ang mga paborableng kondisyon tulad ng sa unang bansa ng sosyalismo.