Корпускулярно – волновой света и частиц

-

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ  И  НАУКИ  РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

федеральное  агентство  по  образованию

Технологический  институт

Федерального  государственного  образовательного

учреждения  высшего  профессионального  образования

«Южный  федеральный  университет»

 

 

РЕФЕРАТ

по дисциплине: Концепции Современного Естествознания

на тему: «Корпускулярно – волновой света и частиц»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент группы М-79 Наврат В.В.

Проверил: Арзуманян Г.В.

 

 

Таганрог,2009 г.

 

Оглавление

 

1. Целостное представление о корпускулярно-волновом дуализме. 4

2. Принцип неопределённости Гейзенберга 7

3.  Принцип дополнительности Бора 9

4.  Перспективы развития науки в изучения корпускулярно – волновом 10

5. Структурно-функциональный дуализм 12

6.  Великий предел и структурно-функциональный дуализм 13

7. О корпускулярно – волновом дуализме атомов 14

8. О корпускулярно – волновой природе разума 16

9. Корпускулярно –  волновой дуализм и гармония  рыночных отношений 19

10.  Корпускулярно  – волновой дуализм миров и  антимиров 21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

О природе света начали говорить ещё в древности. В результате долгих изучений света ученые вывели две основные теории – корпускулярную и волновую теории света. Большинство  древних ученых рассматривало свет как лучи, соединяющие светящееся тело и человеческий глаз. Одни из них  полагали, что лучи исходят из глаз человека, как бы ощупывают рассматриваемый  предмет. Эта точка зрения имела  большое число последователей.

Однако позже, уже в  средние века, такое представление  о природе света теряет свое значение. Все меньше становится ученых, следующих  этим взглядам. И к началу XVII в. эту  точку зрения можно считать уже  забытой.

Другие считали, что лучи испускаются светящимся телом и, достигая человеческого глаза, несут  на себе отпечаток светящегося предмета.

Последняя точка зрения на природу света оформилась в корпускулярную теорию света, согласно которой свет есть поток каких-то частиц, испускаемых  светящимся телом.

      Третья  точка зрения на природу света  была высказана Аристотелем. Он  рассматривал свет как распространяющееся  в пространстве (в среде) действие  или движение.  Мнение Аристотеля  в его время мало кто разделял. Но в дальнейшем его точка  зрения получила развитие и  положила начало волновой теории  света.

      К середине XVII века накопились факты, которые  толкали научную мысль за пределы  геометрической оптики. В связи  с развитием оптики вопрос  о природе света стал вызывать  все больший и больший интерес.  Постепенно происходит образование  двух противоположных теорий  света: корпускулярной и волновой.

Для развития корпускулярной теории света была более благоприятная  почва. Для геометрической оптики представление  о том, что свет есть поток особых частиц, было вполне естественным. Прямолинейное распространение света, а также законы отражения и преломления хорошо объяснялись с точки зрения этой теории.

Общее представление о  строении вещества также не вступало в противоречие с корпускулярной теорией света. Начинает развиваться  и представление о волновой природе  света.

1. Целостное представление о корпускулярно-волновом дуализме.

 Корпускулярно-волновой дуализм света означает, что свет одновременно обладает свойствами непрерывных электромагнитных волн и свойствами дискретных фотонов. Этот фундаментальный вывод был сделан физиками в XX века и вытекал из предшествующих представлений о свете.

Ньютон считал, что свет - поток корпускул, т. е. поток прямолинейно летящих частиц вещества. Такая теория хорошо объясняла прямолинейное  распространение света. Но возникали  затруднения при объяснении законов  отражения и преломления, а явления  дифракции и интерференции совершенно не могли быть объяснены корпускулярной теорией. Поэтому возникла волновая теория света. Эта теория объясняла  дифракцию и интерференцию, но возникали  трудности с объяснением прямолинейного света.

В XIX веке  Ж. Френель, используя открытия других физиков, сумел объединить уже выведенные принципы в одну теорию, согласно которой свет - поперечная механическая волна. В дальнейшем Максвелл открыл, что свет - один из видов электромагнитного излучения. Но в начале XX века, благодаря открытиям Эйнштейна представления о свете опять изменились. Свет стал пониматься как поток фотонов. Но определенные свойства света прекрасно объяснялись и волновой теорией.

Свет обладает как корпускулярными, так и волновыми свойствами. При  этом существуют следующие закономерности: чем короче длина волны, тем ярче проявляются корпускулярные свойства, чем больше длина волны, тем ярче проявляются волновые свойства. Экспериментально подтвердилась гипотеза Л. де Бройля. Он высказал идею, что корпускулярно-волновой дуализм имеет универсальную природу, т.е. присущ всем частицам вещества.

 Корпускулярно-волновым  дуализмом обладает и электрон. Многие концепции современной физики, такие как теория электромагнетизма, электродинамика, квантовая механика и др., основываются на представлении об электроне как носителе отрицательного электрического заряда. Однако представления   о природе этого явления фактически отсутствуют.

Представления о природе элементарных частиц содержат в себе явный семантический смысл. В положительно заряженных частицах плотность электрического разряда, плотность массы, магнитного момента возрастает от периферии к центру. Тогда у отрицательно заряженных частиц этот вектор, в силу зеркальной симметрии, должен быть направлен в противоположную сторону, как бы характеризую противоположную волновую функцию частицы, которая по своей форме будет напоминать «мыльный пузырь», в котором процессы образования «облака» виртуальных частиц происходят вовнутрь. Таким образом, семантика этой гипотезы заключается в том, что противоположно заряженные частицы обладают и противоположными пространственно-временными формами, порождающими соответствующие противоположные заряды и магнитные моменты. Эти противоположно заряженные частицы характеризуются, в отличие от нейтральных частиц, энергетической активностью. Следовательно, электрический заряд может характеризовать знак направления вектора энергетической активности частицы.  Учитывая квантовый характер физических величин микромира, можно сказать, что энергетическая активность в элементарных частицах также должна быть квантованной и непосредственно связана с квантами электромагнитного поля.

Периодичность энергетической активности проявляется на всех уровнях  иерархии материи и находит свое отражение в Едином Периодическом законе эволюции материи, в эволюции любого двойственного отношения. Эта периодичность вскрывает волновую природу двойственных отношений, характеризуя единство «частицы» и «волны» и порождая тем самым корпускулярно-волновой дуализм Единого Периодического закона, как в физике материи, так и в физике духа.

Такие структуры могут и должны обладать корпускулярно-волновым дуализмом. Но, к сожалению, корпускулярно-волновой дуализм трактуется только в вероятностном смысле. Так,   из противоречия между гипотезой о вращении электрона вокруг протона по стационарным орбитам и экспериментом, согласно которым можно говорить только о вероятностных орбитах электрона, вытекает вывод об электронном облаке, которое образуют вероятностные орбиты. И физики уже давно смирились с этими фактами, не пытаясь проникнуть в их физическую природу. А природа возникновения этого феномена может быть очень простой. В первую очередь можно отметить два аспекта этой  таинственной проблемы.

Первый аспект.

По мере продвижения из макромира в наш мир, мы можем  независимым образом убеждаться, что энергетические сферы существуют и здесь. Подобные энергетические сферы  существуют и вокруг человека. Они  формируют его энергетический каркас. Если рассмотреть подобный  объект вблизи,  то  мы имеем возможность  получить более детальный узор

Эти энергетические каркасы  можно сравнить с сознанием соответствующих  материальных объектов. И это не преувеличение. Во-первых, потому, что  это самые внешние оболочки материальных объектов. Их основное предназначение защита материальных объектов от несанкционированных  энергетическим корпусом возмущений. Другими словами, в соответствии с концепцией иерархических систем энергетический каркас является сенсорной оболочкой любой материальной системы. Следовательно, любые возмущения сенсорной оболочки, выходящие за порог  ее чувствительности, могут вызывать возмущения всей материальной системы, которая будет исполнять соответствующие управляющие сигналы, поступившие из сенсорной оболочки.

Второй аспект.

Связан  с гипотезой  М.А. Маркова, в соответствии с которой  могут существовать фридмоны - супермельчайшие  частицы с размерами примерно 1 см, представляющие ничтожную долю известных ныне элементарных частиц, и вместе с тем содержащие в себе миры, подобные нашей галактике.

 

 

Из вышеизложенного вытекает естественный вывод о том, что  протон в атоме размещается внутри электрона. Электрон  выполняет функцию  энергетического каркаса атома. В этом случае электронная оболочка атомов химических элементов может  представлять собой сотовую структуру. Но можно ли единственный электрон, вращающийся вокруг протона представить  в форме  внешней оболочки атома, имеющей  сотовую структуру?

В это трудно поверить, но если этот энергетический каркас представить  вращающимся, то, следовательно, он может  обладать и собственным моментом импульса.

 

2. Принцип неопределённости Гейзенберга

В физике микромира известно соотношение неопределенностей  Гейзенберга, сущность которого сводится к следующему. 

Допустим,  что нам надо  определить состояние движущейся частицы. В соответствии с законами классической механики ситуация была бы тривиально простой: следовало лишь определить координаты частицы и ее импульс. Но законы классической механики для микрочастиц применяться не могут: невозможно не только практически, но и вообще с одинаковой точностью установить место и величину движения микрочастицы. Только одно из этих двух свойств можно определить точно.

В классической механике состояние материальной точки определяется заданием значений координат, импульса, энергии и т.д. ,но информация о микрочастицах может быть получена путем наблюдения их взаимодействия с приборами, представляющими собой макроскопические тела. Поэтому результаты измерений, естественно, выражаются в терминах, разработанных для характеристики макротел, а затем таким образом измеренные значения приписываются микрочастицам.

Своеобразие свойств микрочастиц  проявляется в том, что не для  всех переменных получаются при измерениях определенные значения. Так, например, электрон (и любая другая микрочастица) не может иметь одновременно точные значения координаты Х и импульса Р.

 Этот принцип утверждает, что если частица локализована  в пространстве со среднеквадратичным  отклонением , то ее импульс  может принимать значения, находящиеся  в пределах «ширины» . Физический  смысл принципа неопределенности  состоит в том, что невозможно  одновременно определить значения  координаты и импульса частицы.

В. Гейзенберг пишет, что  никогда нельзя одновременно точно  знать оба параметра - координату и  скорость. Никогда нельзя одновременно знать, где находится частица, как  быстро и в каком направлении  она движется. Если ставится эксперимент, который точно показывает, где  частица находится в данный момент, то движение нарушается в такой степени, что частицу после этого невозможно найти. И наоборот, при точном измерении  скорости нельзя определить место расположения частицы.

С точки зрения классической механики, соотношение неопределенностей  представляется абсурдом. Но вот  трактуются эти экспериментальные факты  не совсем корректно. Вместо того, чтобы  понять, что корпускулярно -волновой дуализм отражает более фундаментальную  природу вещей микромира, в учебниках  приводятся  интерпретации о том,   что для лучшей оценки  создавшегося положение, нужно иметь в виду, что мы, люди, живем в макромире и в принципе не можем построить наглядную модель, которая была бы адекватна микромиру, что соотношение неопределенностей есть выражение невозможности наблюдать микромир, не нарушая его. Другими словами, решая проблему  познаваем ли мегамир, мы уже принципиально закрываем себе  такой   трактовкой  дорогу в микромир. Тем не менее,  утверждается, что  любая попытка дать четкую картину микрофизических процессов должна опираться либо на корпускулярное, либо на волновое толкование. При корпускулярном описании измерение проводится для того, чтобы получить точное значение энергии и величины движения микрочастицы, например, при рассеивании электронов. При экспериментах, направленных на точное определение места, напротив, используется волновое объяснение, в частности, при прохождении электронов через тонкие пластинки или при наблюдении отклонения лучей.