Атом также представляет собой системное
целое - состоит из ядра и электронных оболочек, расположенных
на определенных расстояниях от ядра. Ядро каждого атома, в
свою очередь, имеет внутреннюю структуру. В простейшем слу-
чае - у атома водорода - ядро состоит из одной частицы -
протона. Ядра более сложных атомов образованы путем взаимо-
действия протонов и нейтронов, которые внутри ядра постоянно
Превращаются друг в друга и образуют особые целостности -
Нуклоны, частицы, которые часть времени пребывают в протонном,
а часть - в нейтронном состоянии. Наконец, и протон, и нейт-
рон - сложные образования. В них можно выделить специфи-
ческие элементы - кварки, которые взаимодействуют, обменива-
лось другими частицами - глюонами (от лат. - клей),
как бы <склеивающими> кварки. Протоны, нейтроны и другие
частицы, которые физика объединяет в группу адронов (тяжелых
Частиц), существуют благодаря кварк-глюонным взаимодействиям.
Изучая живую природу, мы также сталкиваемся с системной
Организацией материи. Сложными системами являются как клет-
ка так и построенные из клеток организмы; целостную систему
Представляет собой вся сфера жизни на Земле - биосфера,
Существующая благодаря взаимодействию своих частей: микроор-
ганизмов, растительного, животного мира, человека с его преобра-
зующей деятельностью. Биосферу можно рассматривать как
целостный объект, как и атом, молекулу и т. д., где есть определен-
ные элементы и связи между ними.
. Материальные системы всегда взаимодействуют с внешним
окружением. Некоторые свойства, отношения и связи элементов
в этом взаимодействии меняются, но основные связи могут сохра-
няться, и это является условием существования системы как 1
целого. -Сохраняющиеся связи выступают как инвариант, то есть
устойчивые, не изменяющиеся при вариациях системы. Эти устой-
чивые связи и отношения между элементами системы и образуют
ее структуру. Иными словами, система - это элементы и их
структура.
Любой объект материального мира уникален и нетождествен
другому. Но при всей уникальности и непохожести объектов
определенные их группы обладают общими признаками строения.
Например, существует очень большое разнообразие атомов, но
все они устроены по одному типу - в атоме должно быть ядро
и электронная оболочка. Огромное многообразие молекул - от
простейшей молекулы водорода до сложных молекул белков -
имеет общие структурные признаки: ядра атомов, образующих
молекулу, стянуты общими электронными оболочками. Можно об-
наружить общие признаки строения у различных макротел, у .
клеток, из которых построены живые организмы, и т. д. Наличие
общих признаков организации позволяет объединить различные
объекты в классы материальных систем.
Все виды материи связаны между собой генетически, то есть
каждый из них развивается из другого. Строение материи
можно представить как определенную иерархию этих уровней
(см. схему).
Уровни организации
неживой природы
Согласно современным научным взглядам, глубинные структу-
ры материального мира представлены объектами элементарного
уровня. Это прежде всего элементарные частицы. За исключением
электрона, исследования которого начались еще в прошлом веке,
все остальные были обнаружены в XX столетии. Их свойства
оказались весьма необычными, резко отличающимися от свойств
макротел, с которыми мы сталкиваемся в повседневном опыте.
Все элементарные частицы обладают одновременно и корпуску-
лярными. и волновыми свойствами, а закономерности их движения,
изучаемые квантовой физикой, отличаются от закономерностей
движения макротел, описанных в классической физике.
До открытия элементарных частиц и их взаимодействий
разграничивали два вида материи - вещество и поле.
СХЕМА ИЕРАРХИЧЕСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ
Представления науки о строении материи (80-е годы XX в.)
МЕТАГАЛАКТИКА
Системы галактик
Галактики БИОСФЕРА
человеческое общество.
Планетные системы
Общественная жизнь
Планеты биоценозы
популяции
многоклеточные организмы
клетки
Молекулы одноклеточный уровень
(ДНК, РНК. белки)
Атомы
элементарные частицы, физический вакуум
Еще в конце XIX - начале XX века поле определяли как не-
прерывную материальную среду, а вещество - как прорывное,
состоящее из дискретных частиц. Однако развитие квантовой
физики выявило относительность разграничительных линий
между веществом и полем. Только на макроуровне, когда можно 1
не принимать во внимание квантовые свойства полей, их можно
считать непрерывными средами. Но на микроуровне поля пред-
стают как состоящие из квантов, которые можно рассматривать
в качестве частиц, обладающих одновременно и корпускулярными,
и волновыми характеристиками. Например, электромагнитное поле
можно представить как систему фотонов, а гравитационное
поле - как систему гравитонов - гипотетических частиц, которые
предсказывает квантовая теория (в отличие от фотонов гравитоны
еще не зафиксированы экспериментально). В то же время и ча-
стицы вещества - электроны и позитроны, мезоны и др. в целом
ряде задач физика рассматривает как кванты соответствующих
полей (электронно-позитронного, мезонного и т. п.).
Элементарные частицы участвуют в четырех типах взаимо-
действия - сильном, слабом, электромагнитном и гравитацион-
ном. Только два последних типа взаимодействий проявляют
себя на любых сколь угодно больших расстояниях, и поэтому
им подчинены процессы не только микромира, но и макротел,
планет, звезд и галактик (макро- и мегамир). Что же касается
сильных и слабых взаимодействий, то они характерны только
для процессов микромира. Одним из самых удивительных откры-
тий последней трети XX века было обнаружение того, что элект-
ромагнитные и слабые взаимодействия представляют собой сторо-
ны, различные проявления единой сущности - электрослабого
взаимодействия.
Элементарные частицы можно классифицировать по типам
взаимодействия. Адроны (тяжелые частицы - протоны, нейтроны,
мезоны и др.) участвуют во всех взаимодействиях. Лептоны
(от греч.- легкий, например, электрон, нейтрино и др.)
не участвуют в сильных, а только в электрослабых и гравитацион-
ных. Гипотетические гравитоны выступают носителями только
гравитационных сил. В сильных взаимодействиях многие адроны
неразличимы, они как бы на одно лицо. Например, неотличимы
друг от друга нуклоны - нейтроны и протоны, все И-мезонЫ
выступают как одна частица. Но когда включаются электромаг-
нитные силы, то нуклоны расщепляются на две составляющие,
а П-мезоны на три . Такое расщепление позволяет
рассматривать частицы как проявления некоторой глубинной
структуры. Поиск таких структур составляет главную цель современной физики.
На этом пути она стремится обнаружить те глубинные свойства и состояния
материи, которые в конечном счете
вселенной особенности взаимодействия
Первым большим успехом на этом пути было открытие квар-
ковой структуры адронов. Кварки оказались весьма экзотически-
ми объектами не только потому, что у них дробный электриче-
ский заряд (/з или /з от заряда электрона, принимаемого за 1).
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200
целое - состоит из ядра и электронных оболочек, расположенных
на определенных расстояниях от ядра. Ядро каждого атома, в
свою очередь, имеет внутреннюю структуру. В простейшем слу-
чае - у атома водорода - ядро состоит из одной частицы -
протона. Ядра более сложных атомов образованы путем взаимо-
действия протонов и нейтронов, которые внутри ядра постоянно
Превращаются друг в друга и образуют особые целостности -
Нуклоны, частицы, которые часть времени пребывают в протонном,
а часть - в нейтронном состоянии. Наконец, и протон, и нейт-
рон - сложные образования. В них можно выделить специфи-
ческие элементы - кварки, которые взаимодействуют, обменива-
лось другими частицами - глюонами (от лат. - клей),
как бы <склеивающими> кварки. Протоны, нейтроны и другие
частицы, которые физика объединяет в группу адронов (тяжелых
Частиц), существуют благодаря кварк-глюонным взаимодействиям.
Изучая живую природу, мы также сталкиваемся с системной
Организацией материи. Сложными системами являются как клет-
ка так и построенные из клеток организмы; целостную систему
Представляет собой вся сфера жизни на Земле - биосфера,
Существующая благодаря взаимодействию своих частей: микроор-
ганизмов, растительного, животного мира, человека с его преобра-
зующей деятельностью. Биосферу можно рассматривать как
целостный объект, как и атом, молекулу и т. д., где есть определен-
ные элементы и связи между ними.
. Материальные системы всегда взаимодействуют с внешним
окружением. Некоторые свойства, отношения и связи элементов
в этом взаимодействии меняются, но основные связи могут сохра-
няться, и это является условием существования системы как 1
целого. -Сохраняющиеся связи выступают как инвариант, то есть
устойчивые, не изменяющиеся при вариациях системы. Эти устой-
чивые связи и отношения между элементами системы и образуют
ее структуру. Иными словами, система - это элементы и их
структура.
Любой объект материального мира уникален и нетождествен
другому. Но при всей уникальности и непохожести объектов
определенные их группы обладают общими признаками строения.
Например, существует очень большое разнообразие атомов, но
все они устроены по одному типу - в атоме должно быть ядро
и электронная оболочка. Огромное многообразие молекул - от
простейшей молекулы водорода до сложных молекул белков -
имеет общие структурные признаки: ядра атомов, образующих
молекулу, стянуты общими электронными оболочками. Можно об-
наружить общие признаки строения у различных макротел, у .
клеток, из которых построены живые организмы, и т. д. Наличие
общих признаков организации позволяет объединить различные
объекты в классы материальных систем.
Все виды материи связаны между собой генетически, то есть
каждый из них развивается из другого. Строение материи
можно представить как определенную иерархию этих уровней
(см. схему).
Уровни организации
неживой природы
Согласно современным научным взглядам, глубинные структу-
ры материального мира представлены объектами элементарного
уровня. Это прежде всего элементарные частицы. За исключением
электрона, исследования которого начались еще в прошлом веке,
все остальные были обнаружены в XX столетии. Их свойства
оказались весьма необычными, резко отличающимися от свойств
макротел, с которыми мы сталкиваемся в повседневном опыте.
Все элементарные частицы обладают одновременно и корпуску-
лярными. и волновыми свойствами, а закономерности их движения,
изучаемые квантовой физикой, отличаются от закономерностей
движения макротел, описанных в классической физике.
До открытия элементарных частиц и их взаимодействий
разграничивали два вида материи - вещество и поле.
СХЕМА ИЕРАРХИЧЕСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ
Представления науки о строении материи (80-е годы XX в.)
МЕТАГАЛАКТИКА
Системы галактик
Галактики БИОСФЕРА
человеческое общество.
Планетные системы
Общественная жизнь
Планеты биоценозы
популяции
многоклеточные организмы
клетки
Молекулы одноклеточный уровень
(ДНК, РНК. белки)
Атомы
элементарные частицы, физический вакуум
Еще в конце XIX - начале XX века поле определяли как не-
прерывную материальную среду, а вещество - как прорывное,
состоящее из дискретных частиц. Однако развитие квантовой
физики выявило относительность разграничительных линий
между веществом и полем. Только на макроуровне, когда можно 1
не принимать во внимание квантовые свойства полей, их можно
считать непрерывными средами. Но на микроуровне поля пред-
стают как состоящие из квантов, которые можно рассматривать
в качестве частиц, обладающих одновременно и корпускулярными,
и волновыми характеристиками. Например, электромагнитное поле
можно представить как систему фотонов, а гравитационное
поле - как систему гравитонов - гипотетических частиц, которые
предсказывает квантовая теория (в отличие от фотонов гравитоны
еще не зафиксированы экспериментально). В то же время и ча-
стицы вещества - электроны и позитроны, мезоны и др. в целом
ряде задач физика рассматривает как кванты соответствующих
полей (электронно-позитронного, мезонного и т. п.).
Элементарные частицы участвуют в четырех типах взаимо-
действия - сильном, слабом, электромагнитном и гравитацион-
ном. Только два последних типа взаимодействий проявляют
себя на любых сколь угодно больших расстояниях, и поэтому
им подчинены процессы не только микромира, но и макротел,
планет, звезд и галактик (макро- и мегамир). Что же касается
сильных и слабых взаимодействий, то они характерны только
для процессов микромира. Одним из самых удивительных откры-
тий последней трети XX века было обнаружение того, что элект-
ромагнитные и слабые взаимодействия представляют собой сторо-
ны, различные проявления единой сущности - электрослабого
взаимодействия.
Элементарные частицы можно классифицировать по типам
взаимодействия. Адроны (тяжелые частицы - протоны, нейтроны,
мезоны и др.) участвуют во всех взаимодействиях. Лептоны
(от греч.- легкий, например, электрон, нейтрино и др.)
не участвуют в сильных, а только в электрослабых и гравитацион-
ных. Гипотетические гравитоны выступают носителями только
гравитационных сил. В сильных взаимодействиях многие адроны
неразличимы, они как бы на одно лицо. Например, неотличимы
друг от друга нуклоны - нейтроны и протоны, все И-мезонЫ
выступают как одна частица. Но когда включаются электромаг-
нитные силы, то нуклоны расщепляются на две составляющие,
а П-мезоны на три . Такое расщепление позволяет
рассматривать частицы как проявления некоторой глубинной
структуры. Поиск таких структур составляет главную цель современной физики.
На этом пути она стремится обнаружить те глубинные свойства и состояния
материи, которые в конечном счете
вселенной особенности взаимодействия
Первым большим успехом на этом пути было открытие квар-
ковой структуры адронов. Кварки оказались весьма экзотически-
ми объектами не только потому, что у них дробный электриче-
ский заряд (/з или /з от заряда электрона, принимаемого за 1).
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200