Вход через социальные сети

Окружающий нас мир

Тип Название темы Ответов Автор Просмотров Последнее сообщение
Тема форума Сложение гармонических колебаний

Только начинаю решать задачи на эту тему, дали вот такую вот задачу:

Точка одновременно...

- mer_zull 50 20.04.2018 at 09:15 by mer_zull
Тема форума Где сила тяжести в формуле полной механической энергии пружинного маятника?

Мне надо выяснить почему в формуле полной механической энергии пружинного маятника нету...

7 / - SergeyBerezovsky 261 15.04.2018 at 16:44 by blandux
Тема форума Поляризация плоского конденсатора

Описание моей проблемы: Я решаю задачу, мне надо найти поверхностную плотность...

- SergeyBerezovsky 94 15.04.2018 at 15:16 by SergeyBerezovsky
Тема форума Поле равномерно заряженного бесконечного цилиндра (нити)...

Есть такие слова: "Бесконечный цилиндр радиуса R заряжен равномерно; линейная плотность заряда...

52 / - SergeyBerezovsky 2 475 14.04.2018 at 19:08 by zykov
Тема форума Какой материал максимально нагревается при солнечной радиации? (всех видах солнечной радиации?)

Здравствуйте) 
Вопрос в названии темы.
Приходит на ум - графит... возможно, есть что...

13 / - phi.sag 367 13.04.2018 at 10:53 by dust1939
Тема форума Вопросы по термодинамике (о ее величинах), механике и электростатики

Всем привет, хотелось бы обсудить следующие вопросы, знатоки или же, люди, компетентные в них,...

- vocheeeg 113 12.04.2018 at 23:36 by vocheeeg
Тема форума Помогите, не сходится энергетический баланс

Имеется резервуар с идеальным газом.  Давление газа в резервуаре Р1. Через сопло (узкое...

8 / - dm.tarnovskiy 538 03.04.2018 at 19:01 by zykov
Тема форума Импульс электрического тока

Пусть мы бросили кусок меди с какой-то начальной скоростью. Этот кусок сталкивается с неким...

55 / - Таланов 7 867 12.03.2018 at 13:06 by boris122
Тема форума Распределение Максвелла по скоростям

Решаю задачу (см. рис.), которую дал преподаватель в вузе и при её защите, он задал мне вопрос...

22 / - AndreyAbramovi4 3 472 05.03.2018 at 23:20 by peregoudov
Тема форума Как радиоволны отражаются от ионосферы?

Как радиоволны отражаются от ионосферы?

Кто знает где внятно расписан механизм отражения...

2 / - sopov.48 466 03.03.2018 at 11:57 by boris122
Тема форума Блоки с растяжимой нитью

Не могу понять куда двигаться в данной задаче (см, рис,). Суть в том, что нити в задачах обычно...

7 / - AndreyAbramovi4 1 201 02.03.2018 at 13:26 by AndreyAbramovi4
Тема форума Расчет погружения тела в вязкую жидкость

Друзья, пожалуйста, помогите информацией/литературой/добрым советом.

Нужно сделать...

- pankovdmitry 494 27.02.2018 at 23:09 by pankovdmitry
Тема форума Тема для конференции по физике

Добрый вечер! В скором времени в моем ВУЗе намечается конференция по физике, в которой я хотел...

6 / - Igirinsky 972 24.02.2018 at 00:39 by boris122
Тема форума Вернётся ли тело на Землю?
Здраствуйте. Может, мой вопрос покажется наивным, но я столкнулась с этим при расчёте одной задачи...
8 / - GEPIDIUM 1 590 21.02.2018 at 17:06 by dust1939
Тема форума Каким образом определяют, что фотон имеет свойство (признак) волны?

Каким образом определяют, что фотон имеет свойство (признак) волны?

На каком принципе...

25 / - sopov.48 3 857 08.02.2018 at 21:49 by boris122
Тема форума GPS и ОТО

Здравствуйте. Хотелось бы обсудить следующее.

Множество раз я читал и слышал о том...

29 / - lermont 4 600 30.01.2018 at 13:48 by boris122
Тема форума Какие есть этому объяснения?

Берём данные здесь:...

12 / - sopov.48 3 491 08.01.2018 at 17:12 by zykov
Тема форума Мнения о теории Сергея Сипарова

Здравствуйте, уважаемые форумчане! Давно хотел поинтересоваться Вашими мнениями о теории...

14 / - Солярис 6 154 29.12.2017 at 13:07 by Таланов
Тема форума Рождение электрон-позитронной пары в кулоновском поле ядра

Допустим ядро двигается с ускорением навстречу фотону. Оказавшись в...

- arman.armenpress 664 27.12.2017 at 16:21 by arman.armenpress
Тема форума Ответы на два этих вопроса дадут основание для сомнений

Полагаю, что КОНКРЕТНЫЕ ответы на два этих вопроса дадут основание для определённых сомнений....

21 / - sopov.48 6 135 22.12.2017 at 14:08 by sopov.48
Тема форума Помогите с решением задачи , прошу

В однородном магнитном поле с индукцией 2Тл вертикально вверх движется горизонтальный прямой...

- Kirill.mr76 728 20.12.2017 at 22:05 by Kirill.mr76
Тема форума Ответ: Баланс мощностей

помогите рассчитать здесь баланс мощностей

- tatyana.akhnetz... 691 19.12.2017 at 20:27 by tatyana.akhnetz...
Тема форума Помогите дать ответ, какие это атомы и что происходит на картинках?

Есть картинки, зарисовки, на которых происходит какой то процесс. В зарисовках есть непонятные...

17 / - starkindustry 2 787 19.12.2017 at 11:09 by blandux
Тема форума Невесомость внутри сферы

Добрый день.

Возник такой вопрос. Если внутри полой сферы в любой точке гравитация на...

2 / - onlyfoistock 1 110 18.12.2017 at 10:59 by dust1939
Тема форума Нарушение закона сохранения энергии №2

Всем доброго времени суток!

Вот есть такая замечательная картинка (иллюстрация), которая...

48 / - lermont 5 372 02.12.2017 at 06:14 by zykov
  • 299страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 294страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
Название темы Ответов Автор Просмотров Последнее сообщение
Сложение гармонических колебаний

Только начинаю решать задачи на эту тему, дали вот такую вот задачу:

Точка одновременно...

- mer_zull 50 20.04.2018 at 09:15 by mer_zull
Где сила тяжести в формуле полной механической энергии пружинного маятника?

Мне надо выяснить почему в формуле полной механической энергии пружинного маятника нету...

7 / - SergeyBerezovsky 261 15.04.2018 at 16:44 by blandux
Поляризация плоского конденсатора

Описание моей проблемы: Я решаю задачу, мне надо найти поверхностную плотность...

- SergeyBerezovsky 94 15.04.2018 at 15:16 by SergeyBerezovsky
Поле равномерно заряженного бесконечного цилиндра (нити)...

Есть такие слова: "Бесконечный цилиндр радиуса R заряжен равномерно; линейная плотность заряда...

52 / - SergeyBerezovsky 2 475 14.04.2018 at 19:08 by zykov
Какой материал максимально нагревается при солнечной радиации? (всех видах солнечной радиации?)

Здравствуйте) 
Вопрос в названии темы.
Приходит на ум - графит... возможно, есть что...

13 / - phi.sag 367 13.04.2018 at 10:53 by dust1939
Вопросы по термодинамике (о ее величинах), механике и электростатики

Всем привет, хотелось бы обсудить следующие вопросы, знатоки или же, люди, компетентные в них,...

- vocheeeg 113 12.04.2018 at 23:36 by vocheeeg
Помогите, не сходится энергетический баланс

Имеется резервуар с идеальным газом.  Давление газа в резервуаре Р1. Через сопло (узкое...

8 / - dm.tarnovskiy 538 03.04.2018 at 19:01 by zykov
Импульс электрического тока

Пусть мы бросили кусок меди с какой-то начальной скоростью. Этот кусок сталкивается с неким...

55 / - Таланов 7 867 12.03.2018 at 13:06 by boris122
Распределение Максвелла по скоростям

Решаю задачу (см. рис.), которую дал преподаватель в вузе и при её защите, он задал мне вопрос...

22 / - AndreyAbramovi4 3 472 05.03.2018 at 23:20 by peregoudov
Как радиоволны отражаются от ионосферы?

Как радиоволны отражаются от ионосферы?

Кто знает где внятно расписан механизм отражения...

2 / - sopov.48 466 03.03.2018 at 11:57 by boris122
Блоки с растяжимой нитью

Не могу понять куда двигаться в данной задаче (см, рис,). Суть в том, что нити в задачах обычно...

7 / - AndreyAbramovi4 1 201 02.03.2018 at 13:26 by AndreyAbramovi4
Расчет погружения тела в вязкую жидкость

Друзья, пожалуйста, помогите информацией/литературой/добрым советом.

Нужно сделать...

- pankovdmitry 494 27.02.2018 at 23:09 by pankovdmitry
Тема для конференции по физике

Добрый вечер! В скором времени в моем ВУЗе намечается конференция по физике, в которой я хотел...

6 / - Igirinsky 972 24.02.2018 at 00:39 by boris122
Вернётся ли тело на Землю?
Здраствуйте. Может, мой вопрос покажется наивным, но я столкнулась с этим при расчёте одной задачи...
8 / - GEPIDIUM 1 590 21.02.2018 at 17:06 by dust1939
Каким образом определяют, что фотон имеет свойство (признак) волны?

Каким образом определяют, что фотон имеет свойство (признак) волны?

На каком принципе...

25 / - sopov.48 3 857 08.02.2018 at 21:49 by boris122
GPS и ОТО

Здравствуйте. Хотелось бы обсудить следующее.

Множество раз я читал и слышал о том...

29 / - lermont 4 600 30.01.2018 at 13:48 by boris122
Какие есть этому объяснения?

Берём данные здесь:...

12 / - sopov.48 3 491 08.01.2018 at 17:12 by zykov
Мнения о теории Сергея Сипарова

Здравствуйте, уважаемые форумчане! Давно хотел поинтересоваться Вашими мнениями о теории...

14 / - Солярис 6 154 29.12.2017 at 13:07 by Таланов
Рождение электрон-позитронной пары в кулоновском поле ядра

Допустим ядро двигается с ускорением навстречу фотону. Оказавшись в...

- arman.armenpress 664 27.12.2017 at 16:21 by arman.armenpress
Ответы на два этих вопроса дадут основание для сомнений

Полагаю, что КОНКРЕТНЫЕ ответы на два этих вопроса дадут основание для определённых сомнений....

21 / - sopov.48 6 135 22.12.2017 at 14:08 by sopov.48
Помогите с решением задачи , прошу

В однородном магнитном поле с индукцией 2Тл вертикально вверх движется горизонтальный прямой...

- Kirill.mr76 728 20.12.2017 at 22:05 by Kirill.mr76
Ответ: Баланс мощностей

помогите рассчитать здесь баланс мощностей

- tatyana.akhnetz... 691 19.12.2017 at 20:27 by tatyana.akhnetz...
Помогите дать ответ, какие это атомы и что происходит на картинках?

Есть картинки, зарисовки, на которых происходит какой то процесс. В зарисовках есть непонятные...

17 / - starkindustry 2 787 19.12.2017 at 11:09 by blandux
Невесомость внутри сферы

Добрый день.

Возник такой вопрос. Если внутри полой сферы в любой точке гравитация на...

2 / - onlyfoistock 1 110 18.12.2017 at 10:59 by dust1939
Нарушение закона сохранения энергии №2

Всем доброго времени суток!

Вот есть такая замечательная картинка (иллюстрация), которая...

48 / - lermont 5 372 02.12.2017 at 06:14 by zykov
  • 294страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
18.08.2014, 04:34
adminus
0 up down

Окружающий нас мир

ГЛАВА 1


ВВЕДЕНИЕ


1.1. Окружающий нас мир

Окружающий мир представляется людям огромным и сложным. Это своего рода гигантская арена, на которой разыгрываются события самого различного масштаба. Интересно познакомиться с числовыми значениями некоторых величин, характеризующих Вселенную. Мы не будем сейчас подробно останавливаться на доказательствах и измерениях, которые позволили определить называемые здесь числа. Самое замечательное в этих числах — это то, что мы их вообще знаем; не имеет решающего значения, что некоторые из них мы знаем только приближенно.

Огромные размеры Вселенной. Из астрономических наблюдений мы заключаем, что величина порядка 1028 см, или 1010 световых лет, — это характеристическая длина, которую нестрого называют иногда радиусом Вселенной. Для сравнения укажем, что расстояние Земли от Солнца равно 1,5*1013 см, а радиус Земли равен 6,4*108 см.

Число атомов в известной нам части Вселенной. Ядра атомов всех элементов состоят из протонов и нейтронов. Ученые предполагают, что общее число протонов и нейтронов в известной нам части Вселенной, определенное с неточностью, может быть, раз в 100, имеет порядок 1080. В состав Солнца входит около 1*1057 протонов и нейтронов, а в состав Земли — около 4*1051. Общее число протонов и нейтронов в известной нам Вселенной достаточно для того, чтобы образовать около 1080/1057, т. е. около 1023, звезд с массой, равной массе нашего Солнца (это составляет одну шестую «моля звезд»). Ученые считают, что большая часть массы Вселенной—это масса звезд и что все известные звезды имеют массы, находящиеся между 0,01— 100-кратной массой нашего Солнца. Жизнь — наиболее сложное явление во Вселенной. Человек, одно из наиболее сложно устроенных живых существ, состоит примерно из 1016 клеток. Клетка представляет собой элементарную физиологическую ячейку, содержащую 1012—1014 атомов. В любую клетку любого живого организма входит хотя бы одна длинная молекулярная нить ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Нити ДНК в клетке являются носителями всех химических данных, составляющих генетическую информацию, необходимую для формирования целого организма человека или птицы, бактерии или дерева. В молекуле ДНК, которая состоит из 108—1010 атомов, точное взаимное расположение атомов может изменяться от индивидуума к индивидууму; тем более, оно всегда изменяется при переходе от вида к виду *).

Неживая материя также существует во многих формах. Сочетания протонов, нейтронов и электронов образуют около ста различных химических элементов и около тысячи известных изотопов. Индивидуальные элементы соединяются в различных соотношениях, образуя, может быть, 106 или больше разных идентифицированных химических соединений, и к этому числу можно добавить огромное количество жидких и твердых растворов и сплавов различного состава, имеющих самые разнообразные физические свойства.

Экспериментальные науки предоставили нам возможность познать все эти данные о природе: классифицировать звезды и определить их массы, состав, расстояние до нас и скорости; классифицировать виды живых существ и расшифровать их генетические соотношения; синтезировать неорганические кристаллы, биохимические вещества и новые химические элементы; измерить частоты линий спектров испускания атомов и молекул, находящиеся в интервале от 100 до 1020 гц; наконец, создать в лабораторных условиях новые элементарные частицы.

Эти огромные успехи экспериментальных наук были достигнуты учеными с самыми различными чертами характера: среди них были люди терпеливые и настойчивые, догадливые и изобретательные, энергичные и удачливые; встречались также люди с ограниченными способностями, но имеющие искусные руки. Некоторые из них нредпочитали пользоваться только простыми приборами; другие разработали или изготовили приборы, обладающие большой точностью или огромными размерами, или приборы, отличающиеся своей сложностью. Только немногие общие черты объединяют большинство этих людей: они были честны перед наукой и действительно выполнили описанные ими наблюдения, а результаты своей работы опубликовали в такой форме, которая дала другим исследователям возможность повторить их опыты или наблюдения.

Итак, хотя окружающий нас мир действительно огромен и сложен, но по мере того, как развивались научные теории, многие его особенности стали выглядеть для нас значительно проще и понятнее. Мы уже достигли понимания большого числа принципиальных и важных законов природы. В частности, о ряде областей физической науки можно сказать, что мы понимаем рассматриваемые в них явления. Некоторые из этих разделов физики перечисляются ниже. Вместе с теорией относительности и статистической механикой их можно отнести к числу величайших достижений человеческого ума.

1. Законы классической механики, излагаемые в т. I, дают нам возможность рассчитывать с исключительной точностью движение различных тел Солнечной системы (включая кометы и астероиды); знание этих законов позволило предсказать существование новых планет и открыть их. Эти законы подсказывают нам, как могли образоваться звезды и галактики, вместе с законами излучения они дают хорошее объяснение наблюдаемой связи между массой и яркостью звезд. Астрономические применения законов классической механики — это наиболее красивые, но не единственные примеры их успешного применения. Мы постоянно используем эти законы в повседневной жизни и в технических науках.

2. Законы квантовой механики (т. IV) дают очень хорошее представление о характере явлений атомного масштаба. Для простых атомов предсказания, сделанные на основании этих законов, согласуются с опытными данными с точностью до одной стотысячной, а иногда и лучше. Если применять законы квантовой механики к крупномасштабным земным или космическим явлениям, то они окажутся с отличной точностью тождественными законам классической механики. В принципе квантовая механика представляет собой надежную теоретическую основу для всей химии, металловедения и значительной части физики, но зачастую мы не в состоянии довести до конца решение ее уравнений с помощью уже имеющихся (или даже более совершенных) вычислительных машин.

В некоторых областях физики почти все задачи представляются в настоящее время настолько сложными, что даже их теоретический анализ, основанный на общих принципах квантовой механики, оказывается чересчур трудным.

3. Законы классической электродинамики отлично описывают все особенности электрических и магнитных явлений, за исключением явлений атомного масштаба. Классическая электродинамика является теоретической основой электротехники и техники средств связи. Закономерности электрических и магнитных явлений атомного масштаба точно описываются квантовой электродинамикой. Классическая электродинамика излагается в тт. II и III; некоторые вопросы квантовой электродинамики затрагиваются в т. IV, а более полное обсуждение ее отложим до изучения специального курса.

4. В качестве более частного примера из другой области науки укажем, что в настоящее время, по-видимому, становится понятным действие генетического кода, и мы обнаружили, что запас информации в клетке простого организма превосходит запас информации в лучших, современных серийных вычислительных машинах. Этими вопросами занимается молекулярная биология; ею установлено, что в течение почти всей жизни нашей планеты кодирование генетической информации в молекуле ДНК целиком выполняется линейной последовательностью четырех различных молекулярных групп, являющихся производными органических оснований аденина, тимина, гуанина и цитозина (рис. 1.1). Вся генетическая информация в клетке содержится в том порядке, в котором чередуются эти нуклеотидные основания. Нас здесь не интересуют их химические формулы, и мы можем обозначить их соответственно А, Т, Г и Ц. Важно то, что при биологическом воспроизведении молекулы ДНК элемент А в старой, т. е. родительской, нити может удобно поместиться только против элемента Тв новой, дочерней нити; подобно этому


Рис. 1.1. Схематическое изо-бражение четырех нуклеотид-ных оснований, из которых строится молекула ДНК- А— аденин; Г —тимин; Г —гуанин; Ц — цитозин.

элемент Г может комбинироваться только с элементом Д. Если мы напишем в строчку произвольные комбинации четырех букв Л, Т, Г, Ц, то принцип комбинирования пар А Т и Г Ц дает нам определенные однозначные указания о том, как должна быть написана вторая строчка:

ТАЦГААЦТТАТЦГЦАА
АТГЦТТГААТАГЦГТТ

Такие «строчки» в молекулах ДНК. содержат до 106 элементов, а для клетки столь сложного организма, как человеческий,— может быть, до 109 элементов. По своему характеру физические законы и теоретические соображения, приведенные в этих примерах (рис. 1.2—1.6), отличаются от непосредственных результатов экспериментальных наблюдений. Законы, обобщающие наиболее существенные черты большого числа наблюдений, дают нам возможность успешно делать некоторые прогнозы, ограниченные на практике сложностью изучаемых систем. Часто физические законы наводят на мысль о постановке новых, и притом необычных, опытов. Хотя эти законы можно сформулировать в компактном виде *), их применение иногда требует длительного математического анализа и кропотливых вычислений.


Рис. 1.2. Нуклеотиды соединяются с группами сахара С, которые в свою очередь связываются между собой фосфатными группами Ф, образуя цепь.


Рис. 1.3. Целая молекула ДНК состоит из двойной цепи в формеспирали. Две одиночные цени соединяются водородными связями между группами аденина и тимина или между группами гуанина и цитозина.


Рис. 1.4. Вся генетическая информация в клетке заключена в том порядке, в котором чередуются нуклеотидные основания.


Рис. 1.5. Когда происходит деление клетки, каждая молекула ДНК расщепляется на две отдельные цепи.


Рис. 1.6. Каждая отдельная цепь формирует свое дополнение из имеющегося в клетке вещества, так что образуются две совершенно новые молекулы ДНК.

У основных физических законов есть такая особенность: те законы, смысл которых мы уже вполне понимаем, отличаются замечательным изяществом и простотой **). Это утверждение вовсе не означает, что все физики должны перестать исследовать сложные явления. Напротив, физические законы как правило, были открыты в итоге кропотливой и искусной экспериментальной работы. Сказанное выше означает только, что эстетические достоинства уже извест­ных физических законов определяют наши ожидания в отношении формы еще неоткрытых законов.

Мы были бы весьма удивлены, если бы в будущем были открыты новые принципиальные положения физической теории, которые были бы неуклюжими и нескладными высказываниями потому или иному признаку. Мы имеем обыкновение называть гипотезу привлекательной, если она выделяется по простоте и изяществу из бесчисленного множества кажущихся разумными, но неверных теорий.

В этом курсе мы постараемся, сформулировать ряд физических законов таким образом, чтобы подчеркнуть их простоту и изящество.

В ходе изложения мы попытаемся также дать почувствовать «вкус» Хорошей экспериментальной физики, хотя это очень трудно сделать в учебнике. Естественным местом для занятий экспериментальной физикой является не читальный зал, а исследовательская лаборатория.



*) Термин вид можно приблизительно определить так: два множества особей относятся к различным видам, если между ними можно найти какие-либо поддающиеся описанию различия (или различие) и если они не скрещиваются в природных условиях. На нашей планете описаны и получили наименования более 106 биологических видов.



*) Первая фраза в аннотации на обороте суперобложки книги Р. Фейнмана «Теория фундаментальных процессов» (R. Feynman, Theory of Fundamental Processes, New York, 1961) гласит: «Эти лекции охватят всю физику».

**) Выдающийся физик-теоретик Дирак писал: «По-видимому, если ученый исходит из стремления достигнуть изящества своих уравнений и если он действительно обладает ясной интуицией, то этот человек находится на верном пути к успеху» (P. A. M. D i r а с, Sci. American ,208, 45 (1963)).
Однако, за исключением таких величайших умов нашего времени, как Эйнштейн или Дирак и дюжина других, большинство физиков считает, что материальный мир устроен слишком сложно, чтобы оправдывались такие дерзкие обобщения. Для тысяч простых смертных этот метод не всегда применим, так как «ясная интуиция» неравномерно распределена между людьми.