Mikrodunyo va megadunyo fizikasi. Atom fizikasi

· Mikroskop yo'li 3

· Mikroskopiya chegarasi 5

· Ko'rinmas nurlanishlar 7

· Elektron va elektron optika 9

· Elektronlar to'lqinlar!? 12

· Elektron mikroskopning tuzilishi 13

· Elektron mikroskopiya ob'ektlari 15

· Elektron mikroskoplarning turlari 17

· Elektron mikroskop bilan ishlash xususiyatlari 21

· Elektron mikroskopning diffraktsiya chegarasidan o'tish yo'llari 23

· Adabiyotlar 27

· Rasmlar 28

Eslatmalar:

1. Belgi qudratga ko‘tarishni bildiradi. Masalan, 2 3 "3 ning kuchiga 2" degan ma'noni anglatadi.

2. Belgi e sonni eksponensial shaklda yozishni bildiradi. Masalan, 2 e3 "2 marta 10 dan uchinchi darajaga" degan ma'noni anglatadi.

3. Barcha rasmlar oxirgi sahifada.

4. To'liq "so'nggi" adabiyotlardan foydalanilmaganligi sababli, ushbu referatdagi ma'lumotlar ayniqsa "yangi" emas.

Ko'z quyoshni ko'rmaydi,

agar u kabi bo'lmasa

Quyoshga.

Gyote.

Mikroskopiya usuli.

17-asrning boshida birinchi mikroskop yaratilganda, hech kim (hatto uning ixtirochisi) mikroskopning kelajakdagi muvaffaqiyatlari va ko'plab qo'llanilishini tasavvur qila olmas edi. O‘tmishga nazar tashlasak, bu ixtiro yangi qurilma yaratishdan ko‘ra ko‘proq narsani belgilab qo‘yganiga amin bo‘ldik: birinchi marta odam ilgari ko‘rinmas narsani ko‘ra oldi.

Taxminan bir vaqtning o'zida yana bir voqea sayyoralar va yulduzlar olamida ko'rinmas narsalarni ko'rish imkonini bergan teleskop ixtirosiga to'g'ri keladi. Mikroskop va teleskopning ixtirosi nafaqat tabiatni o'rganish usullarida, balki tadqiqot usulida ham inqilob bo'ldi.

Darhaqiqat, antik davrning tabiat faylasuflari tabiatni kuzatib, u haqida faqat ko'z ko'rgan, teri his qilgan va quloq eshitgan narsalarni o'rgangan. Ularning "yalang'och" sezgilar yordamida va hozirgi kabi maxsus tajribalar o'tkazmasdan turib, atrofdagi dunyo haqida qanchalik to'g'ri ma'lumot olganiga hayron bo'lish mumkin. Shu bilan birga, aniq faktlar va yorqin taxminlar bilan bir qatorda antik va o'rta asr olimlari bizga qancha yolg'on "kuzatishlar", bayonotlar va xulosalar qoldirgan!

Ko'p vaqt o'tgach, tabiatni o'rganish usuli topildi, u ongli ravishda rejalashtirilgan eksperimentlarni o'rnatishdan iborat bo'lib, uning maqsadi taxminlar va aniq shakllangan gipotezalarni sinab ko'rishdir. Uning yaratuvchilaridan biri Frensis Bekon ushbu tadqiqot usulining xususiyatlarini hozirda mashhur bo'lgan quyidagi so'zlar bilan ifodalagan: "Tajriba o'tkazish - tabiatni so'roq qilishdir." Zamonaviy g'oyalarga ko'ra, eksperimental usulning dastlabki qadamlari edi. kamtarona va ko'p hollarda o'sha davrning eksperimentchilari sezgilarni "kuchaytiruvchi" qurilmalarsiz ishlagan. Mikroskop va teleskopning ixtirosi kuzatish va eksperiment imkoniyatlarining ulkan kengayishini ko'rsatdi.

Zamonaviy tushunchalar bo'yicha eng oddiy va eng nomukammal texnologiyadan foydalangan holda amalga oshirilgan birinchi kuzatishlar "bir tomchi suvda butun dunyoni" kashf etdi. Ma'lum bo'lishicha, tanish narsalar mikroskop orqali tekshirilganda butunlay boshqacha ko'rinadi: ko'z va teginish uchun silliq bo'lgan yuzalar aslida qo'pol bo'lib chiqadi va "toza" suvda son-sanoqsiz mayda organizmlar harakatlanadi. Xuddi shunday, teleskoplar yordamida birinchi astronomik kuzatishlar odamlarga sayyora va yulduzlarning tanish dunyosini yangicha ko'rish imkonini berdi: masalan, barcha avlod shoirlari tomonidan kuylangan Oy yuzasi tog'li va ko'p sonli kraterlar bilan ajralib turadi va Venera xuddi Oy kabi fazalarning o'zgarishi aniqlandi.

Kelajakda bu oddiy kuzatishlar mustaqil fan sohalarini: mikroskopiya va kuzatuv astronomiyasini tug'diradi. Yillar o'tadi va bu sohalarning har biri biologiya, tibbiyot, texnologiya, kimyo, fizika va navigatsiyada juda ko'p turli xil ilovalarda ifodalangan ko'p sonli tabaqalarga aylanadi.

Elektron mikroskoplardan farqli o'laroq, biz optik deb ataydigan zamonaviy mikroskoplar yuqori aniqlikda yuqori kattalashtirishni olish imkonini beruvchi mukammal asboblardir. Ruxsat ikki qo'shni strukturaviy elementlarni hali ham alohida ko'rish mumkin bo'lgan masofa bilan belgilanadi. Biroq, tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, optik mikroskopiya yorug'likning to'lqin tabiati tufayli yuzaga keladigan hodisalarning ¾ diffraktsiyasi va interferentsiyasi tufayli o'z imkoniyatlarining asosiy chegarasiga amalda erishdi.

Monoxromatiklik va kogerentlik darajasi har qanday tabiatdagi (elektromagnit, tovush va boshqalar) to'lqinlarning muhim xarakteristikasi hisoblanadi. Monoxromatik tebranishlar ¾ ma'lum bir chastotali sinus to'lqinlardan tashkil topgan tebranishlardir. Oddiy sinusoid ko'rinishidagi tebranishlarni mos ravishda doimiy amplituda, chastota va faza bilan tasavvur qilsak, bu ma'lum bir idealizatsiyadir, chunki tabiatda sinus bilan mutlaqo aniq tasvirlangan tebranishlar va to'lqinlar yo'q. to'lqin. Biroq, tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, haqiqiy tebranishlar va to'lqinlar katta yoki kamroq aniqlik darajasi bilan ideal sinusoidga yaqinlasha oladi (ko'proq yoki kamroq monoxromatiklikka ega). Murakkab shakldagi tebranishlar va to'lqinlar sinusoidal tebranishlar va to'lqinlar to'plami sifatida ifodalanishi mumkin. Aslida, bu matematik operatsiya quyosh nurini rang spektriga parchalaydigan prizma tomonidan amalga oshiriladi.

Bir xil chastotali monoxromatik to'lqinlar, shu jumladan yorug'lik to'lqinlari (ma'lum sharoitlarda!) bir-biri bilan shunday ta'sir qilishi mumkinki, natijada "yorug'lik zulmatga aylanadi" yoki ular aytganidek, to'lqinlar aralashishi mumkin. Interferentsiya paytida to'lqinlarning bir-biri bilan mahalliy "kuchayishi va bostirilishi" sodir bo'ladi. Vaqt o'tishi bilan to'lqin interferentsiyasi sxemasi o'zgarmasligi uchun (masalan, uni ko'z bilan ko'rish yoki suratga olishda) to'lqinlar bir-biri bilan kogerent bo'lishi kerak (agar ular barqaror bo'lsa, ikkita to'lqin bir-biri bilan kogerent bo'ladi). ularning chastotalarining tengligi va doimiy faza siljishiga mos keladigan interferentsiya naqsh).

Agar to'lqinlarning tarqalish yo'liga to'siqlar qo'yilsa, ular bu to'lqinlarning tarqalish yo'nalishiga sezilarli ta'sir qiladi. Bunday to'siqlar ekranlardagi teshiklarning chekkalari, shaffof bo'lmagan narsalar, shuningdek, to'lqin tarqalish yo'lidagi har qanday boshqa turdagi bir xillik bo'lishi mumkin. Xususan, shaffof (ma'lum nurlanish uchun), lekin sinishi ko'rsatkichi va shuning uchun ular ichidagi to'lqinlarning o'tish tezligi bo'yicha farq qiluvchi ob'ektlar ham bir jinsli bo'lishi mumkin. To'lqinlar to'siqlar yonidan o'tganda ularning tarqalish yo'nalishini o'zgartirish hodisasi diffraktsiya deb ataladi. Diffraktsiya odatda interferentsiya hodisalari bilan birga keladi.

Mikroskopiya chegarasi.

Har qanday optik tizim yordamida olingan tasvir bu tizimdan o'tadigan yorug'lik to'lqinining turli qismlarining aralashuvi natijasidir. Xususan, ma'lumki, yorug'lik to'lqinining tizimga kirish ko'z qorachig'i (optik tizimni tashkil etuvchi linzalar, nometall va diafragmalarning qirralari) tomonidan cheklanishi va u bilan bog'liq bo'lgan diffraktsiya hodisasi yorug'lik to'lqinining yorug'lik nurlanishiga olib keladi. nuqta difraksion doira shaklida tasvirlanadi. Bu holat optik tizim tomonidan yaratilgan tasvirning kichik detallarini farqlash imkoniyatini cheklaydi. Masalan, cheksiz uzoqdagi yorug'lik manbasining (yulduzning) dumaloq ko'z qorachig'ining diffraktsiyasi (skop doirasi) natijasida tasviri ancha murakkab rasmdir (1-rasmga qarang). Ushbu rasmda siz konsentrik yorug'lik va qorong'u halqalar to'plamini ko'rishingiz mumkin. Agar siz rasmning markazidan uning chetiga o'tsangiz, aniqlanishi mumkin bo'lgan yorug'likning taqsimlanishi optika kurslarida berilgan juda murakkab formulalar bilan tavsiflanadi. Biroq, birinchi (rasmning markazidan) qorong'i halqaning holatiga xos bo'lgan naqshlar oddiy ko'rinadi. Optik tizimning kirish ko'z qorachig'ining diametrini D bilan va cheksiz uzoqdagi manba tomonidan yuborilgan yorug'lik to'lqin uzunligini l bilan belgilaymiz.

Guruch. 1. Yorqin nuqtaning difraksion tasviri (Ayri disk deb ataladi).

Agar birinchi qorong'u halqaning radiusi ko'rinadigan burchakni j bilan belgilasak, optikada isbotlanganidek,

gunoh j » 1,22 * ( l /D) .

Shunday qilib, to'lqin jabhasini optik tizimning chekkalari (kirish ko'z qorachig'i) bilan cheklash natijasida ob'ektga mos keladigan yorug'lik nuqtasini abadiylikda tasvirlash o'rniga, biz diffraktsiya halqalari to'plamini olamiz. Tabiiyki, bu hodisa ikkita yaqin joylashgan nuqta yorug'lik manbalarini farqlash qobiliyatini cheklaydi. Haqiqatan ham, ikkita uzoq manbada, masalan, osmon gumbazida bir-biriga juda yaqin joylashgan ikkita yulduz, kuzatish tekisligida ikkita konsentrik halqalar tizimi hosil bo'ladi. Muayyan sharoitlarda ular bir-birining ustiga chiqishi mumkin va manbalarni farqlash imkonsiz bo'lib qoladi. Yuqorida keltirilgan formulaning "tavsiyalariga" muvofiq, ular kirish o'lchami katta bo'lgan astronomik teleskoplarni qurishga intilishlari tasodif emas. Bir-biriga yaqin joylashgan ikkita yorug'lik manbasini kuzatish mumkin bo'lgan aniqlik chegarasi quyidagicha aniqlanadi: aniqlik uchun ruxsat chegarasi ikkita nuqta yorug'lik manbalarining diffraktsiya tasvirlarining pozitsiyasi sifatida qabul qilinadi, bunda birinchi qorong'u halqaning biri tomonidan yaratilgan. manbalar boshqa manba tomonidan yaratilgan yorug'lik nuqtasi markaziga to'g'ri keladi.

MIKRO DUNYoDAGI MADDA

Zamonaviy ilmiy qarashlarga ko'ra, barcha tabiiy ob'ektlar tartiblangan, tuzilgan, ierarxik tarzda tashkil etilgan tizimlardir. Tizimli yondashuvdan foydalanib, tabiatshunoslik moddiy tizimlarning turlarini aniqlabgina qolmay, balki ularning aloqalari va munosabatlarini ochib beradi. Materiya tuzilishining uchta darajasi mavjud.

Macroworld- o'lchami masshtablar bilan bog'liq bo'lgan makroob'ektlar dunyosi inson tajribasi; fazoviy miqdorlar millimetr, santimetr va kilometrlarda, vaqt esa soniyalar, daqiqalar, soatlar, yillar bilan ifodalanadi.

Mikrodunyo- juda kichik dunyo, bevosita kuzatish mumkin emas mikroob'ektlar, ularning fazoviy o'lchamlari 10 -8 dan 10 -16 sm gacha, umri esa - cheksizlikdan 10 -24 sekgacha.

Megadunyo- dunyo juda katta kosmik masshtab va tezliklar, masofa yorug'lik yili bilan o'lchanadi va kosmik jismlarning umri millionlab va milliardlab yillar bilan o'lchanadi.

Va bu darajalarning o'ziga xos qonunlari bo'lsa-da, mikro, makro va mega dunyolar bir-biri bilan chambarchas bog'liq.

Mikrodunyo: zamonaviy fizika tushunchalari

Mikrodunyoni tavsiflashning kvant mexanik kontseptsiyasi. Mikrozarrachalarni o'rganish jarayonida olimlar klassik fan nuqtai nazaridan paradoksal holatga duch kelishdi: bir xil ob'ektlar ham to'lqin, ham korpuskulyar xususiyatlarni namoyish etdi. Bu yo'nalishdagi birinchi qadamni nemis fizigi qo'ydi M. Plank (1858-1947).

"Mutlaqo qora" jismning termal nurlanishini o'rganish jarayonida M. Plank radiatsiya jarayonlarida energiya uzluksiz va har qanday miqdorda emas, balki faqat ma'lum bo'linmas qismlarda berilishi yoki so'rilishi mumkinligi haqidagi hayratlanarli xulosaga keldi. kvant. Energiyaning bu eng kichik qismlarining kattaligi mos keladigan nurlanish turidagi tebranishlar soni va M. Plank belgi ostida fanga kiritgan universal tabiiy doimiylik orqali aniqlanadi. h: E = hy , keyinchalik mashhur bo'lgan (qaerda hu - energiya kvanti, da - chastota).

Plank 1900 yil 19 dekabrda Berlin fizika jamiyati yig'ilishida olingan formulani e'lon qildi. Fizika tarixida bu kun kvant nazariyasi va butun atom fizikasining tug'ilgan kuni hisoblanadi, bu kun tabiatshunoslikning yangi davrining boshlanishi hisoblanadi.

Buyuk nemis nazariyotchi fizigi A. Eynshteyn (1879-1955) 1905 yilda issiqlik nurlanishi paytida energiyani kvantlash g'oyasini o'tkazdi. umumiy radiatsiya va shu tariqa yorug'lik haqidagi yangi ta'limotni asoslab berdi. Tez harakatlanuvchi kvantlar yomg'iri kabi yorug'lik g'oyasi juda jasur g'oya bo'lib, uni dastlab juda kam odam to'g'ri deb hisoblagan. M.Plankning o'zi kvant gipotezasini yorug'likning kvant nazariyasiga kengaytirishga rozi bo'lmagan, u o'zining kvant formulasini qo'shgan. faqat u tomonidan ko'rib chiqilgan qora jismning termal nurlanish qonunlariga.

A. Eynshteyn tabiiy naqsh haqida gapirayotganimizni taklif qildi universal xarakterga ega bo'lib, yorug'likning korpuskulyar tuzilishini tan olish kerak degan xulosaga keldi. Yorug'likning kvant nazariyasi A. Eynshteyn yorug'lik doimo kosmosda tarqaladigan to'lqin hodisasi ekanligini ta'kidladi. Va shu bilan birga, yorug'lik energiyasi uzluksiz tuzilishga ega. Yorug'likni yorug'lik kvantlari oqimi yoki fotonlar deb hisoblash mumkin. Ularning energiyasi Plank harakatining elementar kvanti va tegishli tebranishlar soni bilan belgilanadi. Nur turli ranglar turli energiyadagi yorug'lik kvantlaridan iborat.

Fotoelektrik effekt hodisasini tasavvur qilish mumkin bo'ldi, uning mohiyati elektromagnit to'lqinlar ta'sirida moddadan elektronlarni urib tushirishdir. Fotoelektrik effekt hodisasi 19-asrning 2-yarmida kashf etilgan boʻlib, 1888-1890-yillarda rus fizigi Aleksandr Grigoryevich Stoletov tomonidan fotoelektr effekti tizimli ravishda oʻrganilgan. Tashqi tomondan, ta'sir yorug'lik oqimi manfiy zaryadlangan metall plastinkaga tushganda, plastinkaga ulangan elektroskop bir lahzali elektr tokining mavjudligini ko'rsatishida namoyon bo'ldi. Biroq, oqim faqat yopiq kontaktlarning zanglashiga olib o'tadi va "metall plastinka - elektroskop" davri yopiq emas. A. Eynshteyn bunday zanjirning yopilishi plastinka yuzasidan fotonlar tomonidan urib tushirilgan elektronlar oqimi orqali sodir bo'lishini ko'rsatdi.

Tajribalar shuni ko'rsatdiki, fotoeffektning mavjudligi yoki yo'qligi tushayotgan to'lqinning chastotasi bilan belgilanadi. Agar har bir elektron bitta foton tomonidan chiqariladi deb faraz qilsak, unda quyidagilar aniq bo'ladi: ta'sir faqat fotonning energiyasi va shuning uchun uning chastotasi elektron va materiya o'rtasidagi bog'lanish kuchlarini engib o'tish uchun etarlicha yuqori bo'lganda yuzaga keladi.

Guruch. Fotoelektrik effekt diagrammasi

Ushbu ishi uchun Eynshteyn 1922 yilda fizika bo'yicha Nobel mukofotini oldi. Uning nazariyasi amerikalik fizikning tajribalarida tasdiqlangan R. E. Millikan(1868-1953). 1923 yilda amerikalik fizik tomonidan kashf etilgan A. H. Kompton(1892-1962) hodisasi (Kompton effekti) erkin elektronli atomlarga juda qattiq rentgen nurlari ta'sir qilganda, yana va nihoyat yorug'likning kvant nazariyasini tasdiqladi.

Paradoksal vaziyat yuzaga keldi: yorug'lik nafaqat to'lqin, balki korpuskulalar oqimi sifatida ham o'zini tutishi aniqlandi. Tajribalarda diffraktsiya Va aralashuv uning to'lqin xususiyatlari va qachon fotoelektrik effekt - korpuskulyar. Uning diskretligining asosiy xarakteristikasi (uning energiyaning o'ziga xos qismi) sof to'lqin xarakteristikasi - chastota orqali hisoblangan. y (E = hy). Shunday qilib, tasvirlash uchun kashf qilindi dalalar zarur nafaqat uzluksiz, balki korpuskulyar ham yondashuv.

Moddani o'rganishga yondashuvlar g'oyasi o'zgarishsiz qolmadi: 1924 yilda frantsuz fizigi Lui de Brogli(1892-1987) materiyaning to'lqin xususiyatlari, to'lqin va korpuskulyar tushunchalarni nafaqat yorug'lik nazariyasida, balki materiya nazariyasi. U buni da'vo qildi to'lqin xususiyatlari korpuskulyar bilan birga, barcha turdagi moddalarga nisbatan qo'llaniladi: elektronlar, protonlar, atomlar, molekulalar va hatto makroskopik jismlar. De Broylga ko'ra, massasi bo'lgan har qanday jism T , tezlikda harakatlanadi v , to'lqinga mos keladi

Aslida, shunga o'xshash formula ilgari ma'lum edi, lekin faqat yorug'lik kvantlariga nisbatan - fotonlar.

1926 yilda avstriyalik fizik E. Shredinger(1887-1961) materiya to'lqinlarining harakatini aniqlaydigan matematik tenglamani topdi. Shredinger tenglamasi. Ingliz fizigi P. Dirak(1902-1984) uni umumlashtirgan. L. de Broylning zarralar va to'lqinlarning universal "dualizmi" haqidagi dadil fikrlashi nazariyani yaratishga imkon berdi, uning yordamida uni qamrab olish mumkin edi. materiya va yorug'likning xossalari ularning birligida.

De Broylning to'g'ri ekanligiga eng ishonchli dalil 1927 yilda amerikalik fiziklar tomonidan elektron difraksiyaning kashf qilinishi edi. K. Devisson va L. Germer. Keyinchalik neytronlar, atomlar va hatto molekulalarning diffraktsiyasini aniqlash uchun tajribalar o'tkazildi. Rivojlangan to'lqin mexanikasi formulalari tizimi asosida bashorat qilingan yangi elementar zarrachalarning kashf etilishi yanada muhimroq edi.

Shunday qilib, almashtirish uchun ikki xil materiyaning ikki xil shaklini o'rganishga yondashuvlar: korpuskulyar va to'lqin - keldi yagona yondashuv - to'lqin-zarracha dualizm. Tan olish to'lqin-zarralar ikkiligi zamonaviy fizikada universal bo'lib qoldi: har qanday moddiy ob'ekt ham korpuskulyar, ham to'lqin xususiyatlarining mavjudligi bilan tavsiflanadi.

Mikrodunyoning kvant mexanik tavsifi asoslanadi noaniqlik munosabatlari, nemis fizigi tomonidan asos solingan V. Geyzenberg(1901-76) va bir-birini to'ldirish tamoyili Daniya fizigi N. Bora(1885-1962),.

mohiyati noaniqlik munosabatlari V. Geyzenberg shunday mikrozarrachaning bir-birini to'ldiruvchi xarakteristikalarini teng darajada aniq aniqlash mumkin emas, masalan, zarrachaning koordinatalari va uning impulsi (momentum). Agar zarrachaning ma'lum bir momentda aniq qayerda ekanligini ko'rsatadigan tajriba o'tkazilsa, u holda harakat shu darajada buziladiki, undan keyin zarrachani topib bo'lmaydi. Va aksincha, tezlikni aniq o'lchash bilan zarrachaning joylashishini aniqlash mumkin emas.

Klassik mexanika nuqtai nazaridan noaniqlik munosabati bema'ni ko'rinadi. Biroq, biz odamlar makrokosmosda yashaymiz va, qoida tariqasida, Biz mikrodunyoga mos keladigan vizual modelni qura olmaymiz. Noaniqlik munosabati mikrodunyoni bezovta qilmasdan kuzatish mumkin emasligining ifodasi. Da korpuskulyar tavsif o'lchov aniq qiymatni olish uchun amalga oshiriladi mikrozarrachalar harakatining energiyasi va kattaligi, masalan, elektronning tarqalishi paytida. Maqsadli tajribalarda joylashuvni aniq aniqlash, aksincha, ishlatiladi to'lqinli tushuntirish, xususan, elektronlar yupqa plitalardan o'tganda yoki nurlarning og'ishini kuzatganda.

Kvant mexanikasining asosiy printsipi ham bir-birini to'ldirish tamoyili, kimga N. Bor quyidagi formulani berdi: "zarralar va to'lqinlar tushunchalari bir-birini to'ldiradi va bir vaqtning o'zida bir-biriga zid keladi, ular sodir bo'layotgan voqealarning bir-birini to'ldiruvchi rasmlari".

Shunday qilib, korpuskulyar va to'lqin naqshlari bir-birini to'ldirishi kerak, ya'ni. to'ldiruvchi bo'lish. Faqat ikkala jihatni hisobga olgan holda siz mikrodunyoning umumiy rasmini olishingiz mumkin. Qurilmalarning ikkita klassi mavjud: ba'zilarida kvant ob'ektlari o'zini to'lqin kabi, boshqalarida esa zarrachalar kabi tutadi. M. tug'ilgan(1882-1970) to'lqinlar va zarralar jismoniy haqiqatning eksperimental vaziyatga "proyeksiyalari" ekanligini ta'kidladi.

Moddaning tuzilishi haqida atomistik tushuncha. Antik davrda materiya tuzilishi haqidagi atomistik gipoteza ilgari surilgan Demokrit, 18-asrda qayta tiklangan. kimyogar J. Dalton. Fizikada atomlarning moddaning oxirgi boʻlinmas tuzilish elementlari sifatidagi tushunchasi kimyodan kelib chiqqan.

Aslida jismoniy tadqiqotlar atomlar 19-asr oxirida, frantsuz fizigi A. A. Bekkerel(1852 – 1908) radioaktivlik hodisasi kashf qilindi. Radioaktivlikni o'rganish frantsuz fiziklari va turmush o'rtoqlari tomonidan davom ettirildi P. Kyuri(1859-1906) va M. Sklodovska-Kyuri(1867-1934), yangi radioaktiv elementlar poloniy va radiyni kashf etgan.

Tadqiqot tarixi atom tuzilishi 1895 yilda ingliz fizigining kashfiyoti tufayli boshlangan J. J. Tomson(1856 – 1940) elektron. Elektronlar manfiy zaryadga ega bo'lganligi va atom umuman elektr neytral bo'lganligi sababli, musbat zaryadlangan zarracha mavjudligi haqida taxmin qilingan. Elektronning massasi musbat zaryadlangan zarracha massasining 1/1836 qismi deb hisoblangan.

Musbat zaryadlangan zarrachaning bunday massasiga asoslanib, ingliz fizigi V. Tomson(1824 - 1907, 1892 yildan Lord Kelvin), 1902 yilda atomning birinchi modelini taklif qildi: musbat zaryad juda katta maydonga taqsimlanadi va elektronlar "pudingdagi mayiz" kabi u bilan kesishadi. Biroq, bu model eksperimental sinovlarga qarshi tura olmadi.

1908 yilda E. Marsden Va X. Geig er, ingliz fizigi E. Rezerfordning xodimlari alfa zarrachalarining yupqa metall plitalardan o'tishi bo'yicha tajribalar o'tkazdilar va deyarli barcha zarralar plastinkadan hech qanday to'siq yo'qdek o'tishini va ularning atigi 1/10 000 qismi kuchli og'ishni boshdan kechirishini aniqladi. . E. Ruterford(1871-1937) ular qandaydir to'siqlarga duch kelishgan degan xulosaga kelishdi. bu atomning musbat zaryadlangan yadrosi bo'lib, uning kattaligi (10 -12 sm) atomning o'lchamiga (10 -8 sm) nisbatan juda kichik, ammo atomning massasi deyarli unda to'liq to'plangan.

E. Rezerford tomonidan taklif qilingan atom modeli 1911 yil quyosh tizimiga o'xshardi: markazda atom yadrosi va uning atrofida elektronlar o'z orbitalarida harakat qiladi. Yechilmaydigan qarama-qarshilik Bu model barqarorlikni yo'qotmaslik uchun elektronlar kerak edi harakat yadro atrofida. Shu bilan birga, harakatlanuvchi elektronlar, elektrodinamika qonunlariga ko'ra, kerak nurlanish elektromagnit energiya. Lekin bu holda, elektronlar juda tez barcha energiya yo'qotgan va yadroga tushadi.

Keyingi qarama-qarshilik elektronning emissiya spektri uzluksiz bo'lishi kerakligi bilan bog'liq, chunki elektron yadroga yaqinlashganda uning chastotasini o'zgartiradi. Biroq, atomlar faqat ma'lum chastotalarda yorug'lik chiqaradi. Rezerfordning atomning sayyoraviy modeli J. C. Maksvellning elektrodinamikasiga mos kelmasligi aniqlandi.

1913 yilda buyuk Daniya fizigi N. Bor Klassik fizikaga mutlaqo mos kelmaydigan va kvantlash tamoyiliga asoslangan ikkita postulatga asoslangan atom tuzilishi haqidagi gipotezani ilgari surdi:

1) har bir atomda bir nechta bor statsionar orbitalar elektron mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan elektronlar, nurlanmaydi;

2) qachon o'tish elektron bir statsionar orbitadan boshqa atomga o'tadi energiyaning bir qismini chiqaradi yoki yutadi.

Bor postulatlari tushuntiradi atomlarning barqarorligi: statsionar holatdagi elektronlar tashqi sababsiz elektromagnit energiya chiqarmaydi. Tushuntirildi va atomlarning chiziqli spektrlari: spektrning har bir chizig'i elektronning bir holatdan ikkinchi holatga o'tishiga mos keladi.

Binobarin, nuqta elektronlarining orbitalari haqidagi g'oyaga asoslanib, atom tuzilishini aniq tasvirlab bo'lmaydi, chunki bunday orbitalar aslida mavjud emas. To'lqin tabiatiga ko'ra, elektronlar va ularning zaryadlari, go'yo butun atom bo'ylab surtilgan, lekin bir tekisda emas, balki shunday tarzda bo'ladiki, ba'zi nuqtalarda o'rtacha elektron zaryad zichligi kattaroq, boshqalarida esa kamroq bo'ladi. .

N.Bor nazariyasi, go‘yo zamonaviy fizika taraqqiyotining birinchi bosqichi chegarasini ifodalaydi. Bu klassik fizikaga asoslangan atom tuzilishini tasvirlash bo'yicha so'nggi urinish bo'lib, u oz sonli yangi taxminlar bilan to'ldiriladi. Atomdagi jarayonlarni, asosan, makrokosmosdagi hodisalarga o'xshash mexanik modellar ko'rinishida vizual tarzda tasvirlab bo'lmaydi. Hatto makrodunyoda mavjud shakldagi makon va vaqt tushunchalari ham mikrofizik hodisalarni tavsiflash uchun yaroqsiz bo'lib chiqdi.

Elementar zarralar va atomning kvark modeli. Atomizm g'oyalarining keyingi rivojlanishi elementar zarralarni o'rganish bilan bog'liq edi. Muddati "elementar zarracha" dastlab har qanday moddiy shakllanishlar asosida yotuvchi eng oddiy, yanada ajralmaydigan zarralarni nazarda tutgan. Hozirgi vaqtda zarralarning u yoki bu tuzilishga ega ekanligi aniqlandi, ammo tarixan o'rnatilgan nom mavjud bo'lib qolmoqda. Hozirgi vaqtda 350 dan ortiq mikrozarrachalar topilgan.

Asosiy xususiyatlar elementar zarralar - massa, zaryad, o'rtacha umr, spin va kvant sonlari.

Elementar zarrachalarning tinch massasi elektronning qolgan massasiga nisbatan aniqlanadi. Tinch massaga ega bo'lmagan elementar zarralar mavjud - fotonlar. Ushbu mezon bo'yicha qolgan zarralar bo'linadi leptonlar- engil zarralar (elektron va neytrino); mezonlar- massasi birdan ming elektron massagacha bo'lgan o'rta zarralar; barionlar- massasi ming elektron massasidan oshadigan va protonlar, neytronlar, giperonlar va ko'plab rezonanslarni o'z ichiga olgan og'ir zarralar.

Elektr zaryadi. Barcha ma'lum zarralar musbat, manfiy yoki nol zaryadga ega. Har bir zarracha, foton va ikkita mezondan tashqari, qarama-qarshi zaryadli antizarrachalarga mos keladi. Kvarklar bilan zarralar ekanligiga ishoniladi kasr elektr zaryadi.

Hayot davomida zarrachalarga bo'linadi barqaror(foton, ikki turdagi neytrino, elektron va proton) va beqaror. Bu makrojismlar tuzilishida eng muhim rol o'ynaydigan barqaror zarralardir. Boshqa barcha zarralar beqaror, ular taxminan 10 -10 - 10 -24 soniya davomida mavjud bo'lib, keyin parchalanadi. O'rtacha yashash muddati 10 -23 - 10 -22 sek bo'lgan elementar zarralar. chaqirdi rezonanslar, ular atom yoki atom yadrosini tark etishdan oldin parchalanadi. Shuning uchun ularni haqiqiy tajribalarda aniqlash mumkin emas.

Kontseptsiya "orqaga", klassik fizikada o'xshashi bo'lmagan mikrozarrachaning ichki burchak momentini bildiradi.

"Kvant raqamlari" elementar zarrachalarning diskret holatlarini ifodalaydi, masalan, elektronning ma'lum bir elektron orbitadagi holati, magnit momenti va boshqalar.

Barcha elementar zarralar ikki sinfga bo'linadi - fermionlar(nomi bilan atalgan E. Fermi) Va bozonlar(nomi bilan atalgan S. Bose). Fermionlar hosil qiladi modda, bozonlar olib yuradi o'zaro ta'sir, bular. maydon kvantlaridir. Xususan, fermionlarga kvark va leptonlar, bozonlarga dala kvantlari (fotonlar, vektor bozonlari, glyuonlar, gravitinolar va gravitonlar) kiradi. Bu zarralar hisobga olinadi haqiqatan ham elementar bular. yanada ajralmas. Qolgan zarralar sifatida tasniflanadi shartli ravishda boshlang'ich, bular. kvarklardan va tegishli maydon kvantlaridan hosil bo'lgan kompozit zarralar.

Elementar zarralar ma'lum bo'lgan o'zaro ta'sirlarning barcha turlarida ishtirok etadi. To'rt tur mavjud fundamental o'zaro ta'sirlar tabiatda.

Kuchli shovqin atom yadrolari darajasida yuzaga keladi va ularni tashkil etuvchi qismlarning o'zaro tortishish va itarishini ifodalaydi. U 10 -13 sm tartibli masofada harakat qiladi.Ma'lum sharoitlarda kuchli o'zaro ta'sir zarrachalarni juda qattiq bog'laydi, natijada yuqori bog'lanish energiyasiga ega bo'lgan moddiy tizimlar - atom yadrolari hosil bo'ladi. Aynan shuning uchun atomlarning yadrolari juda barqaror va ularni yo'q qilish qiyin.

Elektromagnit o'zaro ta'sir kuchlidan qariyb ming marta zaifroq, lekin ancha uzoqroq masofada. O'zaro ta'sirning bu turi elektr zaryadlangan zarrachalarga xosdir. Elektromagnit o'zaro ta'sirning tashuvchisi zaryadga ega bo'lmagan foton - elektromagnit maydonning kvantidir. Elektromagnit o'zaro ta'sir jarayonida elektronlar va atom yadrolari atomlarga, atomlar esa molekulalarga birlashadi. Muayyan ma'noda, bu o'zaro ta'sir kimyo va biologiya mutaxassisligi.

Zaif o'zaro ta'sir turli zarralar orasida bo'lishi mumkin. U 10 -13 - 10 -22 sm masofaga cho'ziladi va asosan zarrachalarning parchalanishi bilan, masalan, neytronning atom yadrosida sodir bo'lgan proton, elektron va antineytrinoga aylanishi bilan bog'liq. Hozirgi bilim holatiga ko'ra, ko'pchilik zarralar zaif o'zaro ta'sir tufayli beqarordir.

Gravitatsion o'zaro ta'sir- eng zaif, elementar zarralar nazariyasida hisobga olinmaydi, chunki 10-13 sm gacha bo'lgan xarakterli masofalarda u juda kichik effektlarni beradi. Biroq, yoqilgan juda kichik masofalar (taxminan 10 -33 sm) va da juda katta energiya, tortishish yana muhim ahamiyatga ega bo'ladi. Bu erda fizik vakuumning noodatiy xususiyatlari paydo bo'la boshlaydi. O'ta og'ir virtual zarralar o'z atrofida sezilarli tortishish maydoni hosil qiladi, bu esa kosmosning geometriyasini buzishni boshlaydi. Kosmik miqyosda gravitatsiyaviy o'zaro ta'sir juda muhimdir. Uning harakat doirasi cheklanmagan.

Jadval Asosiy o'zaro ta'sirlar

Barcha to'rtta o'zaro ta'sir zarur va yetarli xilma-xil dunyoni qurish. holda kuchli o'zaro ta'sirlar atom yadrolari mavjud bo'lmaydi va yulduzlar va Quyosh kaltakesak energiyasidan foydalanib issiqlik va yorug'lik hosil qila olmaydi. holda elektromagnit o'zaro ta'sirlar atomlar, molekulalar, makroskopik ob'ektlar va issiqlik va yorug'lik bo'lmaydi. holda zaif o'zaro ta'sirlar Quyosh va yulduzlar tubida yadro reaksiyalari sodir bo‘lmaydi, o‘ta yangi yulduzlar portlashlari sodir bo‘lmaydi, hayot uchun zarur bo‘lgan og‘ir elementlar butun olamga tarqala olmas edi. holda gravitatsion o'zaro ta'sir Koinot evolyutsiya qila olmadi, chunki tortishish butun olamning birligini va uning evolyutsiyasini ta'minlaydigan birlashtiruvchi omildir.

Zamonaviy fizika to'rtta asosiy o'zaro ta'sirni bitta asosiy o'zaro ta'sirdan olish mumkin degan xulosaga keldi - super kuchlar. Eng hayratlanarli yutuq juda yuqori haroratlarda (yoki energiyada) barcha to'rtta kuch birlashib, hosil bo'lishining isboti edi. bitta.

100 GeV (100 milliard elektron volt) energiyada elektromagnit va zaif o'zaro ta'sirlar birlashadi. Bu harorat Katta portlashdan 10-10 s keyingi koinot haroratiga to'g'ri keladi. 10 15 GeV energiyada kuchli o'zaro ta'sir, 10 19 GeV energiyada esa to'rtta o'zaro ta'sir birlashadi.

Zarrachalarni tadqiq qilishdagi yutuqlar yanada ko'proq hissa qo'shdi atomizm tushunchasining rivojlanishi. Hozirgi vaqtda ko'plab elementar zarralar orasida 12 ta asosiy zarracha va bir xil miqdordagi antipartikullarni ajratish mumkin, deb hisoblashadi. Oltita zarracha kvarklar ekzotik nomlar bilan "yuqori", "pastki", "sehrlangan", "g'alati", "haqiqiy", "maftunkor". Qolgan oltitasi leptonlar: elektron, muon, tau zarrasi va ularga mos keladigan neytrinolar (elektron, muon, tau neytrino).

Bu 12 ta zarrachalar guruhlangan uch avlod, ularning har biri to'rt a'zodan iborat.

Birinchisida "yuqori" va "pastga" kvarklar, elektron va elektron neytrino mavjud.

Ikkinchisida "jozibali" va "g'alati" kvarklar, muon va muon neytrino mavjud.

Uchinchisida - "haqiqiy" va "yoqimli" kvarklar va neytrinolari bilan tau zarralari.

Barcha oddiy moddalar birinchi avlod zarralaridan iborat. Qolgan avlodlar zaryadlangan zarracha tezlatgichlarida sun'iy ravishda yaratilishi mumkin deb taxmin qilinadi.

Kvark modeliga asoslanib, fiziklar muammoning zamonaviy yechimini ishlab chiqdilar atomlarning tuzilishi.

Har bir atom undan tashkil topgan og'ir yadro(proton va neytronlarning glyuon maydonlari bilan kuchli bog'langan) va elektron qobiq. Proton musbat elektr zaryadiga ega, neytron nol zaryadga ega. Proton ikkita “yuqoriga” va bitta “pastga” kvarkdan, neytron esa bitta “yuqoriga” va ikkita “pastga” kvarkdan tashkil topgan. Ular paydo bo'ladigan va g'oyib bo'ladigan virtual zarralardan tashkil topgan chegaralari loyqa bulutga o'xshaydi.

Kvarklar va leptonlarning kelib chiqishi, ular tabiatning asosiy "qurilish bloklari"mi va ular qanchalik fundamental ekanligi haqida hali ham savollar mavjud? Bu savollarga javoblar zamonaviy kosmologiyada izlanadi. Vakuumdan elementar zarrachalarning paydo bo'lishini o'rganish, koinotning paydo bo'lishi paytida ma'lum zarrachalarni yuzaga keltirgan birlamchi yadro sintezi modellarini qurish katta ahamiyatga ega.

O'z-o'zini nazorat qilish uchun savollar

1. Moddaning tuzilishiga tizimli yondashishning mohiyati nimada?

2. Mikro, makro va mega dunyo o'rtasidagi munosabatni ochib bering.

3. Klassik fizika doirasida materiya va maydon materiya turlari sifatida qanday g'oyalar ishlab chiqilgan?

4. “Kvant” tushunchasi nimani anglatadi? Kvantlar haqidagi tasavvurlarning rivojlanishining asosiy bosqichlari haqida gapirib bering.

5. "To'lqin-zarracha ikkilik" tushunchasi nimani anglatadi? Mikrodunyoning jismoniy voqeligini tavsiflashda N. Borning bir-birini to‘ldirish tamoyilining ahamiyati nimada?

6. Hozirgi fizika nuqtai nazaridan atomning tuzilishi qanday?

8. Elementar zarrachalarning xossalarini tavsiflang.

9. Mikrokosmosdagi materiyani tashkil etishning asosiy tuzilish darajalarini ajratib ko'rsating va ularning o'zaro bog'liqligini oching.

10. Nyutongacha bo'lgan davrda fazo va vaqt haqidagi qanday g'oyalar mavjud edi?

11. Dunyoning geliotsentrik rasmini yaratish bilan fazo va vaqt haqidagi g'oyalar qanday o'zgardi?

12. I. Nyuton vaqt va fazoni qanday izohlagan?

13. A. Eynshteynning nisbiylik nazariyasida fazo va vaqt haqidagi qanday g’oyalar hal qiluvchi ahamiyatga ega bo’ldi?

14. Fazo-vaqt uzluksizligi nima?

15. Fazo va vaqtning zamonaviy metrik va topologik xususiyatlarini kengaytiring.

Majburiy:

4.2.1. Mikrodunyoni tavsiflashning kvant mexanik kontseptsiyasi

Mikrodunyoni o'rganishga o'tayotganda, jismoniy haqiqat birlashtirilganligi va materiya va maydon o'rtasida bo'shliq yo'qligi aniqlandi.

Mikrozarrachalarni o'rganish jarayonida olimlar klassik fan nuqtai nazaridan paradoksal holatga duch kelishdi: bir xil ob'ektlar ham to'lqin, ham korpuskulyar xususiyatlarni namoyish etdi.

Bu yo'nalishdagi birinchi qadamni nemis fizigi qo'ydi M. Plank. Ma'lumki, 19-asrning oxirida. Fizikada "ultrabinafsha falokat" deb nomlangan qiyinchilik paydo bo'ldi. Klassik elektrodinamika formulasidan foydalangan holda hisob-kitoblarga ko'ra, butunlay qora jismning termal nurlanishining intensivligi cheksiz o'sishi kerak edi, bu tajribaga aniq ziddir. M.Plank hayotidagi eng qiyin deb atagan termal nurlanishni tadqiq etish jarayonida u radiatsiya jarayonlarida energiya uzluksiz va har qanday miqdorda emas, faqat ma'lum bo'linmas qismlarda ajralib chiqishi yoki yutilishi mumkinligi haqidagi hayratlanarli xulosaga keldi. - kvant. Kvantlarning energiyasi mos keladigan nurlanish turidagi tebranishlar soni va universal tabiiy konstanta orqali aniqlanadi, uni M.Plank belgi ostida fanga kiritdi. h : E= h u.

Agar kvantning kiritilishi, M.Plank qayta-qayta ta'kidlaganidek, hali haqiqiy kvant nazariyasini yaratmagan bo'lsa, formula nashr etilgan 1900 yil 14 dekabrda uning poydevori qo'yilgan. Shuning uchun fizika tarixida bu kun kvant fizikasining tug'ilgan kuni hisoblanadi. Va elementar ta'sir kvantining kontseptsiyasi keyinchalik atom qobig'i va atom yadrosining barcha xususiyatlarini tushunish uchun asos bo'lib xizmat qilganligi sababli, 1900 yil 14 dekabrni butun atom fizikasining tug'ilgan kuni va yangi davrning boshlanishi deb hisoblash kerak. tabiiy fanlardan.

Harakatning elementar kvantining ochilishini ishtiyoq bilan qabul qilgan va uni ijodiy rivojlantirgan birinchi fizik. A. Eynshteyn. 1905 yilda u termal nurlanish paytida energiyani kvantlangan yutilish va chiqarish haqidagi ajoyib g'oyani umuman radiatsiyaga o'tkazdi va shu bilan yorug'lik haqidagi yangi ta'limotni asosladi.

Tez harakatlanuvchi kvantlar oqimi sifatida yorug'lik g'oyasi juda jasur, deyarli jasur edi va dastlab uning to'g'riligiga kam odam ishondi. Avvalo, M.Plankning o'zi kvant gipotezasini yorug'likning kvant nazariyasiga kengaytirishga rozi bo'lmagan, uning kvant formulasini faqat o'zi ko'rib chiqqan qora jismning issiqlik nurlanishi qonunlariga havola qilgan.

A. Eynshteyn gap umuminsoniy tabiatga ega tabiiy qonun haqida ketayotganini taklif qildi. Optikadagi hukmron qarashlarga qaramay, u Plank gipotezasini nurga tatbiq etdi va uni tan olish kerak degan xulosaga keldi. korpuskulyar yorug'lik tuzilishi.

Yorug'likning kvant nazariyasi yoki Eynshteynning foton nazariyasi A, yorug'lik doimo kosmosda tarqaladigan to'lqin hodisasi ekanligini ta'kidladi. Va shu bilan birga, yorug'lik energiyasi jismoniy jihatdan samarali bo'lishi uchun faqat ma'lum joylarda to'plangan, shuning uchun yorug'lik uzluksiz tuzilishga ega. Yorug'likni bo'linmas energiya donalarining oqimi, yorug'lik kvantlari yoki fotonlar oqimi deb hisoblash mumkin. Ularning energiyasi Plank harakatining elementar kvanti va tegishli tebranishlar soni bilan belgilanadi. Turli xil rangdagi yorug'lik turli energiyadagi yorug'lik kvantlaridan iborat.

Eynshteynning yorug'lik kvantlari haqidagi g'oyasi fotoelektr effekti hodisasini tushunishga va tasavvur qilishga yordam berdi, uning mohiyati elektromagnit to'lqinlar ta'sirida moddadan elektronlarni chiqarib tashlashdir. Tajribalar shuni ko'rsatdiki, fotoeffektning mavjudligi yoki yo'qligi tushayotgan to'lqinning intensivligi bilan emas, balki uning chastotasi bilan belgilanadi. Agar har bir elektron bitta foton tomonidan chiqariladi deb faraz qilsak, unda quyidagilar aniq bo'ladi: ta'sir faqat fotonning energiyasi va shuning uchun uning chastotasi elektron va materiya o'rtasidagi bog'lanish kuchlarini engib o'tish uchun etarlicha yuqori bo'lganda yuzaga keladi.

Fotoelektr effektining bunday talqinining to'g'riligi (ushbu ish uchun Eynshteyn 1922 yilda fizika bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan) 10 yildan keyin amerikalik fizikning tajribalarida tasdiqlangan. R.E. Milliken. 1923 yilda amerikalik fizik tomonidan kashf etilgan OH. Kompton Erkin elektronli atomlarga juda qattiq rentgen nurlari ta'sir qilganda kuzatiladigan hodisa (Kompton effekti) yorug'likning kvant nazariyasini yana va nihoyat tasdiqladi. Bu nazariya eng eksperimental tasdiqlangan fizik nazariyalardan biridir. Ammo yorug'likning to'lqinli tabiati interferensiya va diffraksiya bo'yicha tajribalar orqali allaqachon aniqlangan edi.

Paradoksal vaziyat yuzaga keldi: yorug'lik nafaqat to'lqin, balki korpuskulalar oqimi sifatida ham o'zini tutishi aniqlandi. Difraksiya va interferensiya boʻyicha oʻtkazilgan tajribalarda uning toʻlqin xossalari, fotoeffektda esa korpuskulyar xossalari ochiladi. Bunday holda, foton korpuskulaning juda o'ziga xos turi bo'lib chiqdi. Uning diskretligining asosiy xarakteristikasi - energiyaning o'ziga xos qismi - sof to'lqin xarakteristikasi - chastota orqali hisoblangan. y (E = yaxshi).

Barcha buyuk tabiiy ilmiy kashfiyotlar singari, yorug'lik haqidagi yangi ta'limot fundamental nazariy va gnoseologik ahamiyatga ega edi. M. Plank tomonidan yaxshilab silkitilgan tabiiy jarayonlarning uzluksizligi haqidagi eski pozitsiyani Eynshteyn jismoniy hodisalarning ancha katta maydonidan chiqarib tashladi.

M. Plank va fransuz fizigi A. Eynshteyn g'oyalarini rivojlantirish Lui de Broche 1924 yilda u materiyaning to'lqin xususiyatlari haqidagi g'oyani ilgari surdi. U o'zining "Yorug'lik va materiya" asarida to'lqin va korpuskulyar tushunchalarni nafaqat yorug'lik nazariyasidagi A. Eynshteyn ta'limotiga muvofiq, balki materiya nazariyasida ham qo'llash zarurligi haqida yozgan.

L. de Broylning ta'kidlashicha, to'lqin xususiyatlari korpuskulyar xususiyatlar bilan bir qatorda materiyaning barcha turlariga: elektronlarga, protonlarga, atomlarga, molekulalarga va hatto makroskopik jismlarga xosdir.

De Broylga ko'ra, massasi bo'lgan har qanday jism T, tezlikda harakatlanadi V, to'lqin mos keladi:

Aslida, shunga o'xshash formula ilgari ma'lum edi, lekin faqat yorug'lik kvantlari - fotonlarga nisbatan.

1926 yilda avstriyalik fizik E. Shredinger Shredinger tenglamasi deb ataladigan materiya to'lqinlarining harakatini aniqlaydigan matematik tenglamani topdi. Ingliz fizigi P. Dirak umumlashtirdi.

L. de Broylning zarralar va to'lqinlarning universal "dualizmi" haqidagi jasur fikri materiya va yorug'lik xususiyatlarini ularning birligida qabul qilish mumkin bo'lgan nazariyani yaratishga imkon berdi. Bu holda yorug'lik kvantlari mikrodunyoning umumiy tuzilishining alohida momentiga aylandi.

Dastlab akustik to'lqinlarga o'xshash vizual ravishda haqiqiy to'lqin jarayonlari sifatida taqdim etilgan materiya to'lqinlari mavhum matematik shaklni oldi va nemis fizigi tufayli qabul qilindi. M. Bornu ramziy ma'nosi "ehtimol to'lqinlari".

Biroq, de Broyl gipotezasi eksperimental tasdiqlashni talab qildi. Moddaning to'lqin xossalari mavjudligining eng ishonchli dalili 1927 yilda amerikalik fiziklar tomonidan elektron difraksiyaning kashf etilishi bo'ldi. K. Devisson Va L. Ger- o'lchov. Keyinchalik neytronlar, atomlar va hatto molekulalarning diffraktsiyasini aniqlash uchun tajribalar o'tkazildi. Barcha holatlarda natijalar de Broyl gipotezasini to'liq tasdiqladi. Rivojlangan to'lqin mexanikasi formulalari tizimi asosida bashorat qilingan yangi elementar zarrachalarning kashf etilishi yanada muhimroq edi.

Zamonaviy fizikada to'lqin-zarralar ikkilanishini tan olish universal tus oldi. Har qanday moddiy ob'ekt ham korpuskulyar, ham to'lqin xususiyatlarining mavjudligi bilan tavsiflanadi.

Xuddi shu ob'ektning ham zarra, ham to'lqin sifatida namoyon bo'lishi an'anaviy g'oyalarni yo'q qildi.

Zarrachaning shakli kosmosning kichik hajmi yoki cheklangan hududida joylashgan ob'ektni anglatadi, to'lqin esa kosmosning keng hududlariga tarqaladi. Kvant fizikasida voqelikning bu ikki ta'rifi bir-birini istisno qiladi, lekin ko'rib chiqilayotgan hodisalarni to'liq tavsiflash uchun bir xil darajada zarurdir.

Kvant mexanikasining izchil nazariya sifatida yakuniy shakllanishi nemis fizigining ishi tufayli sodir bo'ldi. V. Geyzenberg, noaniqlik printsipini kim o'rnatgan? va daniyalik fizik N. Bora, bir-birini to'ldirish tamoyilini ishlab chiqqan, uning asosida mikroob'ektlarning xatti-harakati tasvirlangan.

mohiyati noaniqlik munosabatlari V. Geyzenberg quyidagicha. Aytaylik, vazifa harakatlanuvchi zarrachaning holatini aniqlashdir. Agar klassik mexanika qonunlaridan foydalanish mumkin bo'lsa, unda vaziyat oddiy bo'lar edi: faqat zarrachaning koordinatalarini va uning momentumini (harakat miqdorini) aniqlash kerak edi. Ammo klassik mexanika qonunlarini mikrozarrachalarga tatbiq etib bo'lmaydi: mikrozarracha harakatining joylashuvi va kattaligini bir xil aniqlik bilan aniqlash nafaqat amaliy, balki umuman mumkin emas. Bu ikki xususiyatdan faqat bittasini aniq aniqlash mumkin. V. Geyzenberg o'zining "Atom yadrosi fizikasi" kitobida noaniqlik munosabatining mazmunini ochib beradi. U shunday yozadi siz hech qachon bir vaqtning o'zida ikkala juftlikni aniq bila olmaysiz metr - koordinata va tezlik. Siz hech qachon bir vaqtning o'zida zarrachaning qayerda ekanligini va qanchalik tez va qaysi yo'nalishda harakatlanayotganini bila olmaysiz. Agar zarrachaning ma'lum bir momentda aniq qayerda ekanligini ko'rsatadigan tajriba o'tkazilsa, u holda harakat shu darajada buziladiki, undan keyin zarrachani topib bo'lmaydi. Aksincha, tezlikni aniq o'lchash bilan zarrachaning joylashishini aniqlash mumkin emas.

Klassik mexanika nuqtai nazaridan noaniqlik munosabati bema'ni ko'rinadi. Mavjud vaziyatni yaxshiroq baholash uchun biz odamlar makrokosmosda yashayotganimizni yodda tutishimiz kerak va, qoida tariqasida, Biz mikrodunyoga mos keladigan vizual modelni qura olmaymiz. Noaniqlik munosabati mikrodunyoni bezovta qilmasdan kuzatishning mumkin emasligining ifodasidir. Mikrofizik jarayonlarning aniq tasvirini berishga har qanday urinish korpuskulyar yoki to'lqin talqiniga tayanishi kerak. Korpuskulyar tavsifda mikrozarracha harakatining energiyasi va kattaligining aniq qiymatini olish uchun, masalan, elektronning tarqalishi paytida o'lchov amalga oshiriladi. Joylashuvni to'g'ri aniqlashga qaratilgan tajribalarda, aksincha, to'lqin tushuntirish, xususan, elektronlar ingichka plitalardan o'tganda yoki nurlarning burilishini kuzatishda qo'llaniladi.

Harakatning elementar kvantining mavjudligi bir vaqtning o'zida va bir xil aniqlik bilan "kanonik jihatdan bog'liq" miqdorlarni o'rnatishga to'siq bo'lib xizmat qiladi, ya'ni. zarracha harakatining joylashuvi va kattaligi.

Kvant mexanikasining asosiy printsipi noaniqlik munosabati bilan bir qatorda printsipdir qo'shimcha ness, bunga N. Bor quyidagi formulani bergan: “Zarralar va toʻlqinlar tushunchalari bir-birini toʻldiradi va ayni paytda bir-biriga ziddir, ular sodir boʻlayotgan voqealarning bir-birini toʻldiruvchi suratlaridir”1.

Mikroob'ektlarning zarracha-to'lqin xususiyatlaridagi qarama-qarshiliklar mikroob'ektlar va makroqurilmalarning nazoratsiz o'zaro ta'siri natijasidir. Qurilmalarning ikkita klassi mavjud: ba'zilarida kvant ob'ektlari o'zini to'lqin kabi, boshqalarida esa zarrachalar kabi tutadi. Tajribalarda biz voqelikni shunday emas, balki faqat kvant hodisasini, shu jumladan qurilmaning mikroob'ekt bilan o'zaro ta'siri natijasini kuzatamiz. M. Born majoziy ma'noda to'lqinlar va zarralar jismoniy haqiqatning eksperimental vaziyatga "proyeksiyalari" ekanligini ta'kidladi.

Mikrodunyoni o'rganayotgan olim shunday qilib kuzatuvchidan aktyorga aylanadi, chunki jismoniy voqelik qurilmaga bog'liq, ya'ni. pirovardida kuzatuvchining o'zboshimchaligidan. Shuning uchun N. Bor fizik haqiqatning o'zini bilmaydi, faqat u bilan o'zining aloqasini biladi, deb hisoblagan.

Kvant mexanikasining muhim xususiyati E. Shredinger to'lqin funksiyasi yordamida tasvirlangan mikroob'ektlarning xatti-harakatlarini bashorat qilishning ehtimollik xususiyatidir. To'lqin funktsiyasi turli darajadagi ehtimollik bilan mikro ob'ektning kelajakdagi holatining parametrlarini aniqlaydi. Bu shuni anglatadiki, bir xil ob'ektlar bilan bir xil tajribalar o'tkazilganda har safar turli xil natijalar olinadi. Biroq, ba'zi qadriyatlar boshqalarga qaraganda ko'proq bo'ladi, masalan. faqat ma'lum bo'ladi qiymatlarning ehtimollik taqsimoti.

Noaniqlik, bir-birini toʻldiruvchilik va ehtimollik omillarini hisobga olgan holda N. Bor kvant nazariyasi mohiyatining “Kopengagen” deb atalmish talqinini berdi: “Avvallari fizika olamni tasvirlaydi, deb umumiy qabul qilingan. Biz endi bilamizki, fizika faqat koinot haqida nima deyishimiz mumkinligini tasvirlaydi.”1

N. Borning pozitsiyasi bilan V. Geyzenberg, M. Born, V. Pauli va boshqa bir qator unchalik mashhur bo'lmagan fiziklar ham fikr almashgan. Kvant mexanikasining Kopengagen talqini tarafdorlari mikrodunyodagi sabablar yoki determinizmni tan olishmadi va jismoniy voqelikning asosini fundamental noaniqlik - indeterminizm deb hisoblashdi.

Kopengagen maktabi vakillari G.A.ning keskin qarshiligiga uchradi. Lorents, M.Plank, M.Laue, A.Eynshteyn, P.Langevin va boshqalar.Bu haqda A.Eynshteyn M.Bornga shunday yozgan edi: “Bizning ilmiy qarashlarimizda antipodlar rivojlangan. Siz zar o‘ynaydigan Xudoga ishonasiz, men esa ob’ektiv borliqning to‘liq qonuniyligiga ishonaman... Men qat’iy aminmanki, ular oxir-oqibatda ehtimollar emas, balki faktlar tabiiy bo‘ladigan nazariyaga asoslanadilar. ulangan "2. U noaniqlik printsipiga, determinizmga va kvant mexanikasida kuzatish aktiga berilgan rolga qarshi chiqdi. Fizikaning keyingi rivojlanishi Eynshteynning haq ekanligini ko'rsatdi, u kvant nazariyasi mavjud shaklda oddiygina to'liq emas deb hisoblagan: fiziklarning noaniqlikdan hali qutula olmasligi, N. Bor ta'kidlaganidek, ilmiy uslubning cheklanganligini ko'rsatmaydi. lekin faqat kvant mexanikasining to'liq emasligi. Eynshteyn o'z nuqtai nazarini tasdiqlash uchun tobora ko'proq yangi dalillar keltirdi.

Eng mashhuri Eynshteyn-Podolskiy-Rozen paradoksi yoki EPR paradoksi bo'lib, ular yordamida ular kvant mexanikasining to'liq emasligini isbotlamoqchi bo'lishdi. Paradoks - bu fikrlash tajribasi: agar ikkita protondan tashkil topgan zarracha parchalanib, protonlar qarama-qarshi yo'nalishda uchib ketsa nima bo'ladi? Umumiy kelib chiqishi tufayli ularning xossalari bir-biriga bog'liq yoki fiziklar aytganidek, o'zaro bog'liqdir. Impulsning saqlanish qonuniga ko'ra, agar bir proton yuqoriga uchsa, ikkinchisi pastga qarab uchishi kerak. Bir protonning impulsini o'lchaganimizdan so'ng, biz boshqa protonning momentumini, hatto u koinotning boshqa chetiga uchib ketgan bo'lsa ham, aniq bilib olamiz. Zarralar o'rtasida nolokal bog'lanish mavjud bo'lib, Eynshteyn buni "uzoqdagi arvohlarning harakati" deb atagan, bunda har bir zarra istalgan vaqtda ikkinchisining qaerdaligini va u bilan nima sodir bo'layotganini biladi.

EPR paradoksi kvant mexanikasida ilgari surilgan noaniqlik bilan mos kelmaydi. Eynshteyn hisobga olinmagan ba'zi yashirin parametrlar mavjudligiga ishongan. Savollar: mikrodunyoda determinizm va nedensellik mavjudmi; Kvant mexanikasi tugallanganmi? u hisobga olinmaydigan yashirin parametrlar bormi yoki yo'qmi, fiziklar o'rtasida yarim asrdan ko'proq vaqt davomida bahs-munozaralar mavzusi bo'lib kelgan va nazariy darajada o'z yechimini faqat 20-asr oxirida topdi.

1964 yilda J.S.Bela Kvant mexanikasi Eynshteyn aytganidan ko'ra, o'zaro bog'langan zarralar o'rtasidagi kuchli bog'liqlikni bashorat qiladigan pozitsiyani asosladi.

Bell teoremasi shuni ko'rsatadiki, agar biron bir ob'ektiv olam mavjud bo'lsa va kvant mexanikasi tenglamalari tuzilish jihatidan ushbu koinotga o'xshash bo'lsa, u holda har doim aloqa qiladigan ikkita zarracha o'rtasida qandaydir nolokal bog'lanish mavjud. Bell teoremasining mohiyati shundaki, izolyatsiyalangan tizimlar mavjud emas: Olamning har bir zarrasi boshqa barcha zarralar bilan "lahzali" aloqada. Butun tizim, hatto uning qismlari bir-biridan katta masofalar bilan ajralib tursa va ular orasida signallar, maydonlar, mexanik kuchlar, energiya va boshqalar bo'lmasa ham, yagona tizim sifatida ishlaydi.

80-yillarning o'rtalarida A. Aspekt(Parij universiteti) bu aloqani eksperimental ravishda bir manba tomonidan ajratilgan detektorlarga nisbatan chiqaradigan foton juftlarining qutblanishini o'rganish orqali sinab ko'rdi. Ikki qator o'lchov natijalarini solishtirganda, ular o'rtasida izchillik topildi. Mashhur fizik nuqtai nazaridan D. Boma, A. Aspect tajribalari Bell teoremasini tasdiqladi va A. Eynshteyn tomonidan mavjud bo'lgan mahalliy bo'lmagan yashirin o'zgaruvchilar pozitsiyalarini qo'llab-quvvatladi. D.Bomning kvant mexanikasi talqinida zarrachaning koordinatalari va uning impuls momentida noaniqlik mavjud emas.

Olimlar aloqa tashuvchilari maxsus sohalar bo'lgan axborotni uzatish orqali amalga oshirilishini taklif qilishdi.

4.2.2. To'lqin genetikasi

Kvant mexanikasidagi kashfiyotlar nafaqat fizikaning rivojlanishiga, balki tabiatshunoslikning boshqa sohalariga, birinchi navbatda, biologiyaga ham samarali ta'sir ko'rsatdi, uning doirasida to'lqin yoki kvant, genetika tushunchasi ishlab chiqilgan.

1962 yilda J. Uotson, A. Uilson va F. Krik DNKning irsiy ma'lumotni o'z ichiga oluvchi qo'sh spiralni kashf etgani uchun Nobel mukofotiga sazovor bo'lganlarida, genetiklarga genetik ma'lumotni uzatishning asosiy muammolari hal etilishiga yaqin bo'lib tuyuldi. . Barcha ma'lumotlar genlarda qayd etiladi, ularning hujayra xromosomalaridagi birikmasi organizmning rivojlanish dasturini belgilaydi. Vazifa DNKdagi nukleotidlarning butun ketma-ketligini anglatuvchi genetik kodni ochish edi.

Biroq, haqiqat olimlarning umidlarini oqlamadi. DNK tuzilishi kashf etilgandan va bu molekulaning genetik jarayonlardagi ishtiroki batafsil ko'rib chiqilgandan so'ng, hayot hodisasining asosiy muammosi - uning ko'payish mexanizmlari mohiyatan hal qilinmagan. Genetik kodni dekodlash oqsillar sintezini tushuntirishga imkon berdi. Klassik genetiklar genetik molekulalar, DNK moddiy xususiyatga ega bo'lib, moddiy genetik kod yozilgan moddiy matritsani ifodalovchi modda kabi ishlaydi. Unga muvofiq tanaviy, moddiy va moddiy organizm rivojlanadi. Ammo organizmning fazoviy-vaqt tuzilishi xromosomalarda qanday kodlanganligi haqidagi savolni nukleotidlar ketma-ketligi haqidagi bilimlar asosida hal qilib bo'lmaydi. Sovet olimlari A.A. Liu Bishchevym Va A.G. Gurvich 20-30-yillarda genlarni sof moddiy tuzilmalar sifatida ko'rib chiqish hayot hodisasini nazariy tavsiflash uchun aniq etarli emasligi haqida fikr bildirilgan edi.

A.A. Lyubishchev 1925 yilda nashr etilgan "Irsiy omillarning tabiati to'g'risida" asarida genlar xromosoma bo'laklari ham, avtokatalitik fermentlarning molekulalari ham, radikallar ham, fizik tuzilish ham emasligini yozgan. U genni potentsial modda sifatida tan olish kerak deb hisoblagan. A.A.ning g'oyalarini yaxshiroq tushunish. Lyubishchev musiqiy nota bilan genetik molekulaning o'xshashligi bilan rag'batlantiriladi. Musiqa yozuvining o'zi moddiy bo'lib, qog'ozdagi piktogrammalarni ifodalaydi, lekin bu piktogrammalar moddiy shaklda emas, balki akustik to'lqinlar bo'lgan tovushlarda amalga oshiriladi.

Ushbu g'oyalarni ishlab chiqish, A.G. Gurvichning ta'kidlashicha, genetikada "biologik maydon tushunchasini kiritish zarur, uning xususiyatlari rasmiy ravishda fizik tushunchalardan olingan"1. A.G.ning asosiy g'oyasi. Gurvich embrionning rivojlanishi oldindan belgilangan dasturga muvofiq sodir bo'ladi va o'z sohasida allaqachon mavjud bo'lgan shakllarni oladi. U birinchi bo'lib butun rivojlanayotgan organizm tarkibiy qismlarining xatti-harakatlarini dala tushunchalari asosida tushuntirdi. Rivojlanish jarayonida embrion tomonidan olingan shakllar dalada joylashgan. Gurvich har qanday vaqtda rivojlanish jarayonining natijasini belgilaydigan virtual shaklni dinamik ravishda oldindan tuzilgan shakl deb atadi va shu bilan teleologiya elementini sohaning dastlabki formulasiga kiritdi. Hujayra maydoni nazariyasini ishlab chiqqandan so'ng, u embrion jarayonini tartibga soluvchi va muvofiqlashtiruvchi printsip sifatida soha g'oyasini, shuningdek, organizmlarning ishlashini kengaytirdi. Gurvich sohaning umumiy g'oyasini asoslab, uni biologiyaning universal printsipi sifatida shakllantirdi. U hujayralardan bio-foton nurlanishini kashf etdi.

Rossiyalik biologlarning g'oyalari A.A. Lyubishchev va A.G. Gurvich - bu o'z vaqtidan oldinroq bo'lgan ulkan intellektual yutuq. Ularning fikrlarining mohiyati triadada joylashgan:

Genlar dualistik - ular bir vaqtning o'zida substansiya va maydondir.

Xromosomalarning maydon elementlari makonni - organizmning vaqtini belgilaydi va shu bilan biotizimlarning rivojlanishini nazorat qiladi.

Genlar estetik-tasavvur va nutqni tartibga solish funktsiyalariga ega.

Bu g'oyalar asarlar paydo bo'lgunga qadar ahamiyatsiz bo'lib qoldi V.P. Kaznacheeva 20-asrning 60-yillarida, unda olimlarning tirik organizmlarda axborot uzatishning chap shakllari mavjudligi haqidagi bashoratlari eksperimental ravishda tasdiqlangan. V.P maktabi tomonidan taqdim etilgan biologiyadagi ilmiy yo'nalish. Treasurer ko'zgu sitopatik effekt deb ataladigan ko'plab fundamental tadqiqotlar natijasida shakllangan bo'lib, u kvarts oynasi bilan ajratilgan tirik hujayralar moddaning bir molekulasi o'tishiga imkon bermaydi, shunga qaramay ma'lumot almashadi. Kaznacheev ishidan so'ng, biotizimlar hujayralari o'rtasida ishora to'lqin kanalining mavjudligi shubha ostida qolmadi.

V.P.ning tajribalari bilan bir vaqtda. Kaznacheeva, xitoylik tadqiqotchi Jiang Kanzhen oldindan bilishni aks ettiruvchi bir qator supergenetik tajribalar o'tkazdi A.L. Lyubishchev va A.G. Gurvich. Jiang Kanchjenning ishi o'rtasidagi farq shundaki, u tajribalarni hujayra darajasida emas, balki organizm darajasida o'tkazgan. U DNK - genetik material - ikki shaklda mavjudligidan kelib chiqdi: passiv (DNK shaklida) va faol (elektromagnit maydon shaklida). Birinchi shakl genetik kodni saqlaydi va tananing barqarorligini ta'minlaydi, ikkinchisi esa uni bioelektrik signallar bilan ta'sir qilish orqali o'zgartirishga qodir. Xitoylik olim donor biotizimidan to'lqinli supergenetik signallarni o'qish, masofadan uzatish va akseptor organizmga kiritish qobiliyatiga ega uskunani ishlab chiqdi. Natijada, u faqat haqiqiy genlar nuqtai nazaridan ishlaydigan rasmiy genetika tomonidan "taqiqlangan" tasavvur qilib bo'lmaydigan duragaylarni ishlab chiqdi. Hayvon va o'simlik ximeralari shunday tug'ilgan: tovuq-o'rdaklar; boshoqlaridan bugʻdoy boshoqlari oʻsadigan makkajoʻxori va boshqalar.

Taniqli eksperimentator Jiang Kanzhen o'zi yaratgan eksperimental to'lqin genetikasining ba'zi jihatlarini intuitiv ravishda tushundi va dala genetik ma'lumotlarining tashuvchilari uning uskunasida ishlatiladigan ultra yuqori chastotali elektromagnit nurlanish ekanligiga ishondi, ammo u nazariy asoslab bera olmadi.

V.P.ning eksperimental ishlaridan so'ng. An'anaviy genetika nuqtai nazaridan tushuntirib bo'lmaydigan Kaznacheev va Jiang Kanzheng, sohada DNK xromosomasining ishini jismoniy, matematik va nazariy biologik tushunishda to'lqin genom modelini nazariy rivojlantirishga shoshilinch ehtiyoj bor edi. va moddiy o'lchamlar.

Ushbu muammoni hal qilish uchun birinchi urinishlar rus olimlari tomonidan qilingan P.P. Garyaev, A.A. Berezin Va A.A. Vasilev, quyidagi vazifalarni belgilab beradi:

fizik va matematik modellar doirasida materiya va maydon darajasida hujayra genomi ishini dualistik talqin qilish imkoniyatini ko'rsatish;

fantom to'lqinli tasviriy belgilar matritsalari yordamida hujayra genomining normal va "anomal" ish rejimlarini ko'rsatish imkoniyatini ko'rsatish;

Taklif etilayotgan nazariyaning to'g'riligining eksperimental dalillarini toping.

Ular ishlab chiqqan, to'lqin genetikasi deb ataladigan nazariya doirasida bir nechta asosiy tamoyillar ilgari surildi, asoslandi va eksperimental tasdiqlandi, bu hayot hodisasi va tirik materiyada sodir bo'ladigan jarayonlar haqidagi tushunchani sezilarli darajada kengaytirdi.

Genlar nafaqat moddiy tuzilmalar, balki to'lqin matritsalari bo'lib, ularga ko'ra, xuddi shablonlarga ko'ra, organizm qurilgan.

Tanani yaxlit tizim sifatida shakllantirishga va barcha tana tizimlarining muvofiqlashtirilgan faoliyatini to'g'rilashga yordam beradigan hujayralar o'rtasida ma'lumotlarning o'zaro almashinuvi nafaqat kimyoviy jihatdan - turli fermentlar va boshqa "signal" moddalarning sintezi orqali sodir bo'ladi. P.P. Garyaev hujayralar, ularning xromosomalari, DNKlari, oqsillari ma'lumotni fizik maydonlar - elektromagnit va akustik to'lqinlar va uch o'lchamli gologrammalar yordamida lazer xromosoma nurlari tomonidan o'qiladigan va radio to'lqinlarga aylantiriladigan va irsiy yo'nalishni uzatuvchi bu nurni chiqaradigan ma'lumotlarni uzatadi, deb taklif qildi va keyin eksperimental ravishda isbotladi. tananing makonida yangi ma'lumotlar. Yuqori organizmlarning genomi biotizimlarning fazoviy-zamon tuzilishini tashkil etuvchi biogolografik kompyuter sifatida qaraladi. Organizm qurilgan dala matritsalarining tashuvchilari genoglogrammalar va DNKdagi solitonlar tomonidan o'rnatiladigan to'lqinli jabhalar - bu organizmning genetik apparati tomonidan ishlab chiqarilgan va vositachilik funktsiyalarini bajarishga qodir bo'lgan akustik va elektromagnit maydonlarning maxsus turi. biotizimning hujayralari, to'qimalari va organlari o'rtasida strategik tartibga soluvchi ma'lumotlar almashinuvi.

To'lqin genetikasida Gurvich - Lyubishchev - Kaznacheev - Jiang Kanzhenning gen ma'lumotlarining dala darajasi haqidagi g'oyalari tasdiqlandi. Boshqacha qilib aytganda, kvant elektrodinamikasida qabul qilingan "to'lqin - zarracha" yoki "materiya - maydon" birlashmasining dualizmi biologiyada bir vaqtning o'zida AG tomonidan bashorat qilingan holda qo'llanilishi mumkin bo'ldi. Gurvich va AA. Lyubishchev. Gen-modda va gen-maydon bir-birini istisno qilmaydi, balki bir-birini to'ldiradi.

Tirik materiya to'lqinlar va zarrachalarning asosiy xususiyatlarini o'zida mujassam etgan jonsiz atomlar va elementar zarrachalardan iborat, ammo xuddi shu xususiyatlar biotizimlar tomonidan to'lqin energiyasi-axborot almashinuvi uchun asos sifatida ishlatiladi. Boshqacha qilib aytganda, genetik molekulalar butun organizm, uning jismoniy tanasi va ruhi kodlangan axborot-energiya maydonini chiqaradi.

Genlar nafaqat genetika deb ataladigan narsani tashkil qiladi ical kod, balki boshqa hamma narsa, ilgari bo'lgan DNKning aksariyati ma'nosiz deb hisoblangan.

Ammo xromosomalarning aynan mana shu katta qismi to'lqin genetikasi doirasida tananing barcha hujayralarining asosiy "aqlli" tuzilishi sifatida tahlil qilinadi: "DNKning kodlanmaydigan hududlari shunchaki keraksiz emas, balki ba'zilar uchun mo'ljallangan tuzilmalardir. noaniq maqsadli maqsad... kodlanmaydigan DNK ketma-ketliklari (bu genomning 95-99% ni tashkil qiladi) xromosomalarning strategik axborot mazmuni... Biotizimlar evolyutsiyasi genetik matnlarni va genom - biokompyuter - biokompyuterni yaratdi. kvazi-aqlli “mavzu”, o‘z darajasida bu “matnlarni” “o‘qish va tushunish”1. Supergeno-continuum deb ataladigan genomning bu komponenti, ya'ni. supergen, odamlar, hayvonlar, o'simliklarning rivojlanishi va hayotini ta'minlaydi, shuningdek, tabiiy o'limni dasturlashtiradi. Genlar va supergenlar o'rtasida keskin va o'tib bo'lmaydigan chegara yo'q, ular bir butun sifatida ishlaydi. Genlar RNK va oqsillar ko'rinishidagi moddiy "replikalarni" ta'minlaydi va supergenlar ichki va tashqi maydonlarni o'zgartiradi va ulardan ma'lumot kodlanadigan to'lqin tuzilmalarini hosil qiladi. Odamlar, hayvonlar, o'simliklar va protozoalarning genetik umumiyligi shundaki, oqsil darajasida bu variantlar barcha organizmlarda deyarli bir xil yoki bir oz farq qiladi va xromosoma umumiy uzunligining faqat bir necha foizini tashkil etuvchi genlar tomonidan kodlanadi. Ammo ular xromosomalarning "axlat qismi" darajasida farqlanadi, bu ularning deyarli butun uzunligini tashkil qiladi.

Rivojlanish uchun xromosomalarning shaxsiy ma'lumotlari etarli emas tanasi. Xromosomalar jismoniy jihatdan ma'lum bir o'lcham bo'ylab teskari bo'ladi Embrionning rivojlanishi uchun ma'lumotlarning asosiy qismini ta'minlaydigan Xitoy vakuum. Genetik apparat o'z-o'zidan va vakuum yordamida qodir gologrammalar kabi buyruq to'lqin tuzilmalarini yaratish, ta'minlash organizmning rivojlanishiga ta'sir qiladi.

Hayotni kosmo-sayyora hodisasi sifatida chuqurroq tushunish uchun P.P. tomonidan olingan eksperimental ma'lumotlar muhim ahamiyatga ega edi. Garyaev, biofild ma'lumotlarini izolyatsiya qilish sharoitida organizmning rivojlanish dasturini to'liq ko'paytirish uchun hujayra genomining etarli emasligini isbotladi. Tajriba ikkita kamerani qurishdan iborat bo'lib, ularning har birida qurbaqa tuxumidan novdalar rivojlanishi uchun barcha tabiiy sharoitlar yaratilgan - havo va suvning zarur tarkibi, harorat, yorug'lik sharoitlari, hovuz loylari va boshqalar. Yagona farq shundaki, bitta kamera elektromagnit to'lqinlarni o'tkazmaydigan permalloydan yasalgan, ikkinchisi esa to'lqinlarga xalaqit bermaydigan oddiy metalldan qilingan. Har bir xonaga teng miqdorda urug'langan qurbaqa tuxumlari joylashtirildi. Tajriba natijasida birinchi kamerada bir necha kundan keyin nobud bo'lgan barcha injiqlar paydo bo'ldi, ikkinchi kamerada esa o'z vaqtida tuxumdan chiqib, normal rivojlanib, keyinchalik qurbaqalarga aylandi.

Ko'rinib turibdiki, birinchi kamerada tadpollarning normal rivojlanishi uchun ularda irsiy ma'lumotlarning etishmayotgan qismini olib yuradigan ba'zi omillar yo'q edi, ularsiz organizmni to'liq "yig'ib bo'lmaydi". Va birinchi kameraning devorlari tadpollarni faqat ikkinchi kameraga erkin kirib boradigan nurlanishdan uzib qo'yganligi sababli, tabiiy ma'lumot fonini filtrlash yoki buzish embrionlarning deformatsiyasiga va o'limiga olib keladi, deb taxmin qilish tabiiydir. Bu shuni anglatadiki, genetik tuzilmalarning tashqi axborot maydoni bilan aloqasi, albatta, organizmning uyg'un rivojlanishi uchun zarurdir. Tashqi (ekzobiologik) maydon signallari Yerning gen kontinuumiga qo'shimcha va ehtimol asosiy ma'lumotlarni olib boradi.

DNK matnlari va xromosoma kontinuum gologrammalari ko'p o'lchovli fazo-vaqt va semantik jihatdan o'qilishi mumkin. variantlari. Hujayra genomiga o'xshash to'lqin tillari mavjud inson.

To'lqin genetikasida DNK ketma-ketligi va inson nutqining fraktal (turli miqyosda takrorlanadigan) tuzilishining birligini asoslash alohida e'tiborga loyiqdir. DNK matnlarida genetik alifboning to'rtta harfi (adenin, guanin, sitozin, timin) fraktal tuzilmalarni tashkil etishi 1990 yilda aniqlangan va hech qanday maxsus reaktsiyaga sabab bo'lmagan. Biroq, inson nutqida genga o'xshash fraktal tuzilmalarning topilishi genetiklar uchun ham, tilshunoslar uchun ham kutilmagan bo'ldi. Fraktal tuzilma va inson nutqining birligi kashf etilgandan keyin metaforik xususiyatga ega bo'lgan DNKni qabul qilingan va allaqachon tanish bo'lgan matnlar bilan taqqoslash to'liq oqlanganligi ayon bo'ldi.

Rossiya Fanlar akademiyasining Matematika instituti xodimlari bilan birgalikda P.P. Garyaeva tabiiy (odam) va genetik tillarning fraktal tasviri nazariyasini ishlab chiqdi. Ushbu nazariyani DNKning "nutq" xususiyatlari sohasida amaliy sinovdan o'tkazish tadqiqotning strategik jihatdan to'g'ri yo'nalishini ko'rsatdi.

Xuddi Jiang Kanzhenning tajribalarida bo'lgani kabi, P.P guruhi. Garyaev, translatsiya va to'lqinli supergenetik ma'lumotni donordan akseptorga kiritish effekti olingan. Qurilmalar yaratildi - soliton maydonlarining generatorlari, ularga nutq algoritmlarini kiritish mumkin, masalan, rus yoki ingliz tillarida. Bunday nutq tuzilmalari soliton modulyatsiyalangan maydonlarga aylandi - hujayralar to'lqinli aloqa jarayonida ishlaydiganlarning analoglari. Tana va uning genetik apparati bunday "to'lqinli iboralarni" o'ziniki deb "tan oladi" va odam tomonidan tashqaridan kiritilgan nutq tavsiyalariga muvofiq harakat qiladi. Masalan, ma'lum nutq va og'zaki algoritmlarni yaratish orqali radiatsiyadan zarar ko'rgan bug'doy va arpa urug'larini tiklash mumkin edi. Bundan tashqari, o'simlik urug'lari qaysi tilda - rus, nemis yoki ingliz tilida gaplashishidan qat'i nazar, bu nutqni "tushundi". Tajribalar o'n minglab hujayralar ustida o'tkazildi.

Nazorat tajribalarida o'sishni rag'batlantiruvchi to'lqin dasturlarining samaradorligini tekshirish uchun generatorlar orqali o'simlik genomiga ma'nosiz nutq psevdokodlari kiritildi, bu o'simlik metabolizmiga hech qanday ta'sir ko'rsatmadi, o'simlik genomining semantik qatlamlariga semantik kirish esa dramatik, lekin qisqa muddatli ta'sir.o'sishning sezilarli tezlashishi.

Inson nutqini o'simlik genomlari (tildan qat'iy nazar) tomonidan tan olinishi lingvistik genetikaning biotizimlar genomida ularning evolyutsiyasining dastlabki bosqichlarida barcha organizmlar uchun umumiy bo'lgan va umumiy tuzilishda saqlanib qolgan prototil mavjudligi haqidagi pozitsiyasiga to'liq mos keladi. Yer genofondi. Bu erda barcha tabiiy tillar barcha odamlar uchun va, ehtimol, o'zlarining supergenetik tuzilmalari uchun invariant bo'lgan chuqur tug'ma universal grammatikaga ega, deb hisoblagan strukturaviy tilshunoslik klassikasi N.Xomskiyning g'oyalari bilan mos kelishini ko'rish mumkin.

4.2.3. Moddaning tuzilishi haqida atomistik tushuncha

Antik davrda materiya tuzilishi haqidagi atomistik gipoteza ilgari surilgan Demokrit, 18-asrda qayta tiklandi. kimyogar J. Dalton, vodorodning atom og'irligini bitta qilib olgan va boshqa gazlarning atom og'irliklarini u bilan solishtirgan. J. Daltonning ishlari tufayli atomning fizik va kimyoviy xossalari o'rganila boshlandi. 19-asrda DI. Mendeleev atom og'irligiga qarab kimyoviy elementlar tizimini tuzdi.

Fizikada atomlar materiyaning oxirgi haftalik tuzilish elementlari sifatida tushunchasi kimyodan kelib chiqqan. Atomning haqiqiy fizik tadqiqotlari 19-asr oxirida, frantsuz fizigi A.A. Bekkerel Ba'zi elementlar atomlarining boshqa elementlarning atomlariga o'z-o'zidan aylanishidan iborat bo'lgan radioaktivlik hodisasi kashf qilindi. Radioaktivlikni o'rganish frantsuz fiziklari va turmush o'rtoqlari tomonidan davom ettirildi Per Va Mari Kyuri, yangi radioaktiv elementlar poloniy va radiyni kashf etgan.

Atom tuzilishini o'rganish tarixi 1897 yilda kashfiyot tufayli boshlangan J. Tomson elektron - barcha atomlarning bir qismi bo'lgan manfiy zaryadlangan zarracha. Elektronlar manfiy zaryadga ega bo'lgani va atom umuman elektr neytral bo'lganligi sababli, elektronga qo'shimcha ravishda musbat zaryadlangan zarracha ham bor deb taxmin qilingan. Hisob-kitoblarga ko'ra, elektronning massasi musbat zaryadlangan zarracha - proton massasining 1/1836 qismini tashkil etdi.

Ingliz fizigi musbat zaryadlangan zarrachaning elektronga nisbatan ulkan massasiga asoslanib. V. Tomson(lord Kelvin) 1902 yilda atomning birinchi modeli taklif qilingan - musbat zaryad juda katta maydonga taqsimlangan va elektronlar "puddingdagi mayiz" kabi aralashgan. Bu fikr ishlab chiqilgan J. Tomson. J. Tomson deyarli 15 yil davomida ishlagan atom modeli eksperimental tekshirishga qarshi tura olmadi.

1908 yilda E. Marsden Va X . Geiger, E.Rezerfordning hamkorlari alfa zarrachalarining yupqa oltin va boshqa metal plitalari orqali oʻtishi boʻyicha tajribalar oʻtkazdilar va ularning deyarli barchasi plastinkadan hech qanday toʻsiq yoʻqdek oʻtganligini va ularning 1/10000 qismigina kuchli burilish sodir boʻlganini aniqladilar. J.Tomson modeli buni tushuntirib bera olmadi, ammo E.Rezerford undan chiqish yo‘lini topdi. U zarrachalarning ko'pchiligi kichik burchak bilan, kichik qismi esa 150° gacha og'ishlariga e'tibor qaratdi. E. Rezerford ular qandaydir to'siqni urgan degan xulosaga keldi; bu to'siq atomning yadrosi - musbat zaryadlangan mikrozarra bo'lib, uning o'lchami (10-12 sm) atomning o'lchamiga nisbatan juda kichik ( 10-8 sm), lekin u deyarli butunlay atom massasiga qaratilgan.

1911-yilda E.Rezerford tomonidan taklif qilingan atom modeli quyosh sistemasiga oʻxshardi: markazda atom yadrosi joylashgan boʻlib, uning atrofida oʻz orbitalarida elektronlar harakatlanadi.

Yadro musbat zaryadga, elektronlar esa manfiy zaryadga ega. Quyosh sistemasida harakat qiluvchi tortishish kuchlari o'rniga atomda elektr kuchlari ta'sir qiladi. Atom yadrosining elektr zaryadi, son jihatdan Mendeleyev davriy tizimidagi seriya raqamiga teng, elektronlar zaryadlari yig'indisi bilan muvozanatlanadi - atom elektr neytraldir.

Ushbu modelning erimaydigan qarama-qarshiligi shundaki, elektronlar barqarorlikni yo'qotmaslik uchun yadro atrofida harakatlanishi kerak. Shu bilan birga, elektrodinamika qonunlariga ko'ra, ular elektromagnit energiyani chiqarishi kerak. Ammo bu holda elektronlar juda tez butun energiyasini yo'qotib, yadroga tushadi.

Keyingi qarama-qarshilik elektronning emissiya spektri uzluksiz bo'lishi kerakligi bilan bog'liq, chunki elektron yadroga yaqinlashganda uning chastotasini o'zgartiradi. Tajriba shuni ko'rsatadiki, atomlar faqat ma'lum chastotalarda yorug'lik chiqaradi. Shuning uchun atom spektrlari chiziqli spektrlar deb ataladi. Boshqacha qilib aytganda, Rezerfordning atomning sayyoraviy modeli J. C. Maksvell elektrodinamikasiga mos kelmaydigan bo‘lib chiqdi.

1913 yilda buyuk Daniya fizigi N. Bor atom tuzilishi va atom spektrlarining xarakteristikalari haqidagi masalani yechishda kvantlash tamoyilini qo‘llagan.

N. Borning atom modeli E. Rezerfordning sayyoraviy modeli va u tomonidan ishlab chiqilgan atom tuzilishining kvant nazariyasiga asoslanadi. N. Bor klassik fizikaga mutlaqo mos kelmaydigan ikkita postulatga asoslanib, atomning tuzilishi haqidagi gipotezani ilgari surdi:

1) har bir atomda bir nechta bor bilan statsionar tik turgan(sayyora modeli tilida, bir nechta statsionar orbitalar) elektronlar bo'ylab harakatlanadigan elektronlar, nurlanmaydi;

2) qachon o'tish elektron bir statsionar holatdan ikkinchi atomga o'tadi chiqaradi yoki energiyaning bir qismini o'zlashtiradi.

Bor postulatlari atomlarning barqarorligini tushuntiradi: statsionar holatdagi elektronlar tashqi sababsiz elektromagnit energiya chiqarmaydi. Kimyoviy elementlarning atomlari, agar ularning holati o'zgarmasa, nima uchun radiatsiya chiqarmasligi aniq bo'ladi. Atomlarning chiziqli spektrlari ham tushuntiriladi: spektrning har bir chizig'i elektronning bir holatdan ikkinchi holatga o'tishiga mos keladi.

N.Borning atom haqidagi nazariyasi bitta proton va bitta elektrondan iborat bo'lgan vodorod atomining to'g'ri tavsifini berishga imkon berdi, bu tajriba ma'lumotlariga juda mos keladi. Nazariyani ko'p elektronli atomlar va molekulalarga yanada kengaytirish engib bo'lmaydigan qiyinchiliklarga duch keldi. Nazariyachilar atomdagi elektronlar harakatini tasvirlashga va ularning orbitalarini aniqlashga qanchalik harakat qilsalar, nazariy natijalar va eksperimental ma’lumotlar o‘rtasidagi tafovut shunchalik katta bo‘ladi. Kvant nazariyasining rivojlanishi davomida ma'lum bo'lishicha, bu nomuvofiqliklar asosan elektronning to'lqin xususiyatlari bilan bog'liq edi. Atomda harakatlanuvchi elektronning to'lqin uzunligi taxminan 10-8 sm, ya'ni. u atomning kattaligi bilan bir xil tartibda. Har qanday sistemaga mansub zarrachaning harakatini yetarli darajada aniqlik bilan moddiy nuqtaning ma’lum bir orbita (traektoriya) bo‘ylab mexanik harakati sifatida zarrachaning to‘lqin uzunligi sistemaning o‘lchamiga nisbatan ahamiyatsiz bo‘lsagina tasvirlash mumkin. Boshqacha aytganda, buni hisobga olish kerak elektron nuqta yoki qattiq shar emas, u ichki tuzilishga ega, uning holatiga qarab farq qilishi mumkin. Biroq, elektronning ichki tuzilishining tafsilotlari noma'lum.

Elektron zaryad zichligi taqsimotining tavsifi kvant mexanikasida berilgan: ma'lum nuqtalarda elektron zaryad zichligi maksimalni beradi. Maksimal zichlik nuqtalarini bog'laydigan egri chiziq rasmiy ravishda elektron orbitasi deb ataladi. Bir elektronli vodorod atomi uchun N. Bor nazariyasida hisoblangan traektoriyalar eksperimental ma'lumotlar bilan kelishuvni aniqlaydigan maksimal o'rtacha zaryad zichligi egri chiziqlariga to'g'ri keldi.

N.Bor nazariyasi, go‘yo zamonaviy fizika taraqqiyotining birinchi bosqichi chegarasini ifodalaydi. Bu klassik fizikaga asoslangan atom tuzilishini tasvirlash bo'yicha so'nggi urinish bo'lib, u oz sonli yangi taxminlar bilan to'ldiriladi. Bor tomonidan kiritilgan postulatlar buni yaqqol ko'rsatdi klassik fizika bilan bog'liq eng oddiy tajribalarni ham tushuntirib bera olmaydi atomning tuzilishi. Klassik fizikaga begona postulatlar uning yaxlitligini buzdi, ammo eksperimental ma'lumotlarning kichik doirasini tushuntirishga imkon berdi.

Aftidan, N. Bor postulatlarida materiyaning qandaydir yangi, noma'lum xossalari aks etgan, lekin qisman. Ushbu savollarga javoblar rivojlanish natijasida olingan kvant mexanikasi. Ochib berdi, bu atom modeli N. Bora emas tom ma'noda qabul qilinishi kerak, Qanaqasiga Bo'lgandi boshida. Jarayonlar atom asosan bu taqiqlangan vizual tarzda uni mexanik shaklda ifodalaydi osmonlar analogiya bo'yicha modellar Bilan dagi voqealar makrokosmos. Men ham tushunmayapman mavjud bo'lgan makon va vaqtning aloqasi makrokosmos shakl mikrofizik hodisalarni tasvirlash uchun yaroqsiz bo'lib chiqdi. Nazariy fiziklarning atomi tobora ko'payib bordi tenglamalarning mavhum kuzatilmaydigan yig'indisi.

4.2.4. Elementar zarralar va atomning kvark modeli

Atomizm g'oyalarining keyingi rivojlanishi elementar zarralarni o'rganish bilan bog'liq edi. Ilgari "bo'linmas" atomni tashkil etuvchi zarralar elementar deyiladi. Bularga kuchli tezlatgichlarda eksperimental sharoitda ishlab chiqarilgan zarrachalar ham kiradi. Hozirgi vaqtda 350 dan ortiq mikrozarrachalar topilgan.

Muddati "elementar zarracha" dastlab hech narsaga parchalanmaydigan, har qanday moddiy shakllanishlar asosidagi eng oddiy zarralarni nazarda tutgan. Keyinchalik fiziklar mikroob'ektlarga nisbatan "elementar" atamasining butun konventsiyasini amalga oshirdilar. Endi zarralar u yoki bu tuzilishga ega ekanligiga shubha yo'q, ammo shunga qaramay, tarixan o'rnatilgan nom mavjud bo'lib qolmoqda.

Elementar zarrachalarning asosiy xarakteristikalari quyidagilardir massa, zaryad, o'rtacha ishlash muddati, spin va kvant raqamlari.

Dam olish massasi elementar zarralar elektronning tinch massasiga nisbatan aniqlanadi. Tinch massaga ega bo'lmagan elementar zarralar mavjud - fotonlar. Ushbu mezon bo'yicha qolgan zarralar quyidagilarga bo'linadi: leptonlar- engil zarralar (elektron va trino); mezonlar - massalari bir dan ming elektron massasigacha bo'lgan o'rta zarralar; barionlar- massasi ming elektron massasidan oshadigan va protonlar, neytronlar, giperonlar va ko'plab rezonanslarni o'z ichiga olgan og'ir zarralar.

Elektr zaryadi elementar zarralarning yana bir muhim xususiyatidir. Barcha ma'lum zarralar musbat, manfiy yoki nol zaryadga ega. Har bir zarracha, foton va ikkita mezondan tashqari, qarama-qarshi zaryadli antizarrachalarga mos keladi. 1967 yilda amerikalik fizik M. Gell- Mann kasr elektr zaryadiga ega bo'lgan kvarklar - zarralar mavjudligi haqidagi farazni ilgari surdi.

Yaroqlilik muddatiga ko'ra, zarralar quyidagilarga bo'linadi barqaror Va beqaror yangi Beshta barqaror zarrachalar mavjud: foton, ikki turdagi neytrino, elektron va proton. Bu makrojismlar tuzilishida eng muhim rol o'ynaydigan barqaror zarralardir. Boshqa barcha zarralar beqaror, ular taxminan 10-10 - 10-24 uchun mavjud , shundan keyin ular parchalanadi.

Zaryad, massa va umrga qo'shimcha ravishda, elementar zarralar klassik fizikada o'xshash bo'lmagan tushunchalar bilan ham tavsiflanadi: tushuncha. "aylantirish", yoki mikrozarrachaning ichki burchak momenti va tushunchasi "kvant raqamlari la", elementar zarrachalarning holatini ifodalash.

Zamonaviy tushunchalarga ko'ra, barcha elementar zarralar ikki sinfga bo'linadi: fermionlar(E. Fermi nomi bilan atalgan) va bozonlar(S. Bose nomi bilan atalgan).

Fermiyonlarga kvarklar va leptonlar, bozonlarga dala kvantlari (fotonlar, vektor bozonlari, glyuonlar, gravitinolar va gravitonlar) kiradi. Bu zarralar hisobga olinadi haqiqatan ham elementar bular. yanada ajralmas. Qolgan zarralar sifatida tasniflanadi shartli ravishda boshlang'ich, bular. kvarklardan va tegishli maydon kvantlaridan hosil bo'lgan kompozit zarralar. Fermionlar moddani tashkil qiladi bozonlar olib yuradi o'zaro ta'sir.

Elementar zarralar ma'lum bo'lgan o'zaro ta'sirlarning barcha turlarida ishtirok etadi. Tabiatda asosiy o'zaro ta'sirlarning to'rt turi mavjud: kuchli, elektromagnit, kuchsiz va tortishish.

Kuchli shovqin atom yadrolari darajasida yuzaga keladi va ularning tarkibiy qismlarining o'zaro tortishishini ifodalaydi. U taxminan 10-13 sm masofada harakat qiladi.Ma'lum sharoitlarda kuchli o'zaro ta'sir zarralarni juda qattiq bog'laydi, natijada yuqori bog'lanish energiyasiga ega bo'lgan moddiy tizimlar - atom yadrolari hosil bo'ladi. Aynan shuning uchun atomlarning yadrolari juda barqaror va ularni yo'q qilish qiyin.

Zaif o'zaro ta'sir turli zarralar orasida bo'lishi mumkin. U 10-15-10-22 sm gacha bo'lgan masofaga cho'ziladi va asosan zarrachalarning parchalanishi, masalan, neytronning proton, elektron va atom yadrosida yuzaga keladigan antineytrinoga aylanishi bilan bog'liq. Hozirgi bilim holatiga ko'ra, ko'pchilik zarralar zaif o'zaro ta'sir tufayli beqarordir.

Gravitatsion o'zaro ta'sir - eng zaif, elementar zarralar nazariyasida hisobga olinmaydi, chunki taxminan 10-13 sm xarakterli masofalarda u juda kichik effektlarni beradi. Biroq, o'ta qisqa masofalarda (10-33 sm gacha) va o'ta yuqori energiyalarda tortishish yana sezilarli bo'ladi. Bu erda fizik vakuumning noodatiy xususiyatlari paydo bo'la boshlaydi. O'ta og'ir virtual zarralar o'z atrofida sezilarli tortishish maydoni hosil qiladi, bu esa kosmosning geometriyasini buzishni boshlaydi. Kosmik miqyosda gravitatsiyaviy o'zaro ta'sir juda muhimdir. Uning harakat doirasi cheklanmagan.

Elementar zarrachalarning o'zgarishi sodir bo'ladigan vaqt o'zaro ta'sir kuchiga bog'liq. Kuchli o'zaro ta'sirlar bilan bog'liq yadro reaktsiyalari 10-24-10-23 s ichida sodir bo'ladi. Bu taxminan eng qisqa vaqt oralig'i bo'lib, uning davomida yuqori energiyaga, yorug'lik tezligiga yaqin tezlikka tezlashtirilgan zarracha o'lchami taxminan 10-13 sm bo'lgan elementar zarrachadan o'tadi. Elektromagnit o'zaro ta'sirlardan kelib chiqadigan o'zgarishlar 10-19-10-21 s, kuchsizlari (masalan, elementar zarrachalarning parchalanishi) - asosan 10-10 s ichida sodir bo'ladi.

Turli xil o'zgarishlar vaqtida ular bilan bog'liq o'zaro ta'sirlarning kuchini baholash mumkin.

Turli xil dunyoni qurish uchun barcha to'rtta o'zaro ta'sir zarur va etarli.

Kuchli o'zaro ta'sirlarsiz atom yadrolari mavjud bo'lmaydi, yulduzlar va Quyosh yadro energiyasidan foydalangan holda issiqlik va yorug'lik hosil qila olmaydi.

Elektromagnit o'zaro ta'sirlarsiz atomlar, molekulalar, makroskopik ob'ektlar, shuningdek, issiqlik va yorug'lik bo'lmaydi.

Zaif o'zaro ta'sirlarsiz Quyosh va yulduzlar tubida yadro reaktsiyalari bo'lmaydi, o'ta yangi yulduzlar portlashlari sodir bo'lmaydi va hayot uchun zarur bo'lgan og'ir elementlar koinot bo'ylab tarqala olmaydi.

Gravitatsion o'zaro ta'sirsiz nafaqat galaktikalar, yulduzlar, sayyoralar bo'lmaydi, balki butun olam rivojlana olmaydi, chunki tortishish butun olamning birligini va uning evolyutsiyasini ta'minlaydigan birlashtiruvchi omildir.

Zamonaviy fizika elementar zarralardan murakkab va xilma-xil moddiy dunyoni yaratish uchun zarur bo'lgan to'rtta asosiy o'zaro ta'sirni bitta asosiy o'zaro ta'sir - super kuchdan olish mumkin degan xulosaga keldi. Eng hayratlanarli yutuq juda yuqori haroratlarda (yoki energiyada) barcha to'rtta o'zaro ta'sirlar bittaga birlashishining isboti edi.

100 GeV (100 milliard elektron volt) energiyada elektromagnit va kuchsiz kuchlar birlashadi. Bu harorat Katta portlashdan keyin 10-10 s o'tgan koinot haroratiga to'g'ri keladi. 1015 GeV energiyada kuchli o'zaro ta'sir ularga qo'shiladi va 1019 GeV energiyada to'rtta o'zaro ta'sirning kombinatsiyasi sodir bo'ladi.

Bu taxmin faqat nazariydir, chunki uni eksperimental tekshirish mumkin emas. Bu g'oyalar bilvosita astrofizik ma'lumotlar bilan tasdiqlangan, ularni koinot tomonidan to'plangan eksperimental material deb hisoblash mumkin.

Elementar zarrachalarni tadqiq qilish sohasidagi yutuqlar atomizm tushunchasining yanada rivojlanishiga yordam berdi. Hozirgi vaqtda ko'plab elementar zarralar orasida biz ajrata olamiz deb ishoniladi 12 ta asosiy zarralar va bir xil miqdordagi antizarralar1. Oltita zarrachalar ekzotik nomlarga ega kvarklardir: "yuqori", "pastki", "maftunkor", "g'alati", "haqiqiy", "yoqimli". Qolgan oltitasi leptonlardir: elektron, muon, tau zarrasi va ularga mos keladigan neytrinolar (elektron, muon, tau neytrino).

Bu 12 ta zarralar har biri to'rt a'zodan iborat bo'lgan uchta avlodga birlashtirilgan.

Birinchi avlodda "yuqori" va "pastga" kvarklar, elektron va elektron neytrino mavjud.

Ikkinchi avlodda "jozibali" va "g'alati" kvarklar, muonlar va muon neytrinolari mavjud.

Uchinchi avlodda - "haqiqiy" va "yoqimli" kvarklar va neytrinolari bilan tau zarralari.

Oddiy materiya birinchi avlod zarralaridan iborat.

Qolgan avlodlar zaryadlangan zarracha tezlatgichlarida sun'iy ravishda yaratilishi mumkin deb taxmin qilinadi.

Kvark modelidan foydalanib, fiziklar atom tuzilishi muammosining sodda va oqlangan yechimini ishlab chiqdilar.

Har bir atom og'ir yadrodan (proton va neytronlarning glyuon maydonlari bilan kuchli bog'langan) va elektron qobiqdan iborat. Yadrodagi protonlar soni kimyoviy elementlarning davriy sistemasidagi elementning tartib raqamiga teng D.I. Mendeleev. Proton musbat elektr zaryadiga ega, massasi elektron massasidan 1836 marta katta, o'lchamlari 10 - 13 sm.Neytronning elektr zaryadi nolga teng. Proton, kvark gipotezasiga ko'ra, ikkita "yuqoriga" va bitta "pastga" kvarkdan, neytron esa bitta "yuqoriga" va ikkita "pastga" kvarkdan iborat. Ularni qattiq to'p sifatida tasavvur qilib bo'lmaydi, aksincha ular tug'ilib, yo'q bo'lib ketadigan virtual zarrachalardan tashkil topgan chegaralari loyqa bulutga o'xshaydi.

Kvarklar va leptonlarning kelib chiqishi, ular tabiatning asosiy "qurilish bloklari" bo'ladimi va ular qanchalik fundamental ekanligi haqida hali ham savollar mavjud. Bu savollarga javoblar zamonaviy kosmologiyada izlanadi. Vakuumdan elementar zarrachalarning paydo bo'lishini o'rganish, koinotning paydo bo'lishi paytida ma'lum zarrachalarni yuzaga keltirgan birlamchi yadro sintezi modellarini qurish katta ahamiyatga ega.

4.2.5. Jismoniy vakuum

Lotin tilidan tarjima qilingan vakuum ( vakuum ) bo‘shlikni bildiradi.

Hatto antik davrda ham kosmik fazo bo'shmi yoki qandaydir moddiy muhit bilan to'ldirilganmi, bo'shliqdan farq qiladigan narsa haqida savol tug'ilgan.

Buyuk qadimgi yunon faylasufining falsafiy kontseptsiyasiga ko'ra Demokrit, Barcha moddalar zarrachalardan iborat bo'lib, ular orasida bo'shliq mavjud. Ammo boshqa bir xil mashhur qadimgi yunon faylasufining falsafiy kontseptsiyasiga ko'ra Ari Stotel, Dunyoda "hech narsa" bo'lmagan zarracha joy yo'q. Koinotning barcha bo'shliqlarini qamrab olgan bu vosita efir deb ataldi.

"Eter" tushunchasi Evropa faniga kirdi. Buyuk Nyuton, agar kosmosda jismoniy haqiqat bo'lsa, universal tortishish qonuni mantiqiy bo'lishini tushundi, ya'ni. fizik xususiyatlarga ega bo'lgan vositadir. U shunday deb yozgan edi: “Bir jism boshqasiga masofadagi boʻshliq orqali, harakat va kuchni bir jismdan ikkinchisiga oʻtkazuvchi biror narsaning ishtirokisiz taʼsir qilishi mumkin, degan fikr menga bemaʼni tuyuladi”1.

Klassik fizikada efirning mavjudligini tasdiqlovchi eksperimental ma'lumotlar yo'q edi. Ammo buni rad etadigan ma'lumotlar yo'q edi. Nyutonning obro'-e'tibori efir fizikada eng muhim tushuncha sifatida qarala boshlaganiga yordam berdi. "Eter" tushunchasi tortishish va elektromagnit kuchlar ta'sirida yuzaga kelgan barcha narsalarni o'z ichiga boshladi. Ammo atom fizikasi paydo bo'lgunga qadar boshqa fundamental o'zaro ta'sirlar amalda o'rganilmaganligi sababli ular har qanday hodisa va jarayonni efir yordamida tushuntira boshladilar.

Efir universal tortishish qonunining ishlashini ta'minlashi kerak edi; efir yorug'lik to'lqinlari o'tadigan vosita bo'lib chiqdi; efir elektromagnit kuchlarning barcha ko'rinishlari uchun javobgar edi. Fizikaning rivojlanishi bizni efirga tobora ko'proq qarama-qarshi xususiyatlarga ega bo'lishga majbur qildi.

Mishelson tajribasi, fan tarixidagi barcha "salbiy" tajribalar ichida eng kattasi, klassik fizika katta umid bog'lagan statsionar dunyo efiri haqidagi gipoteza noto'g'ri degan xulosaga keldi. Nyuton davridan to 20-asr boshlarigacha efirga oid barcha taxminlarni koʻrib chiqib, A. Eynshteyn oʻzining “Fizika evolyutsiyasi” asarida shunday xulosa qildi: “Efirni haqiqatga aylantirishga boʻlgan barcha urinishlarimiz barbod boʻldi. U na mexanik tuzilishini, na mutlaq harakatini kashf etmadi. Efirning barcha xususiyatlaridan hech narsa qolmadi ... Efirning xususiyatlarini kashf etishga bo'lgan barcha urinishlar qiyinchiliklarga va qarama-qarshiliklarga olib keldi. Ko'p muvaffaqiyatsizliklardan so'ng, siz translyatsiyani butunlay unutishingiz va boshqa hech qachon eslatmaslikka harakat qilishingiz kerak bo'lgan vaqt keladi.

Maxsus nisbiylik nazariyasida "efir" tushunchasidan voz kechildi.

Umumiy nisbiylik nazariyasida kosmos tortishish massalari bo'lgan jismlar bilan o'zaro ta'sir qiluvchi moddiy muhit sifatida qaraldi. Umumiy nisbiylik nazariyasi yaratuvchisining o'zi hamma joyda mavjud bo'lgan ba'zi moddiy muhit hali ham mavjud bo'lishi va ma'lum xususiyatlarga ega bo'lishi kerak deb hisoblagan. Umumiy nisbiylik nazariyasi bo'yicha ishlar nashr etilgandan so'ng, Eynshteyn "efir" tushunchasiga qayta-qayta qaytdi va "nazariy fizikada biz efirsiz, ya'ni fizik xususiyatlarga ega bo'lgan uzluksiz ishlay olmaymiz" deb hisobladi.

Biroq, "efir" tushunchasi allaqachon fan tarixiga tegishli edi, unga qaytish yo'q edi va "fizik xususiyatlarga ega bo'lgan uzluksizlik" fizik vakuum deb ataldi.

Zamonaviy fizikada dunyoning asosiy moddiy asosi rolini butun kosmosga kirib boradigan universal vosita bo'lgan jismoniy vakuum o'ynaydi, deb ishoniladi. Jismoniy vakuum doimiy muhit bo'lib, unda na materiya zarralari, na maydon mavjud va ayni paytda u jismoniy ob'ekt bo'lib, hech qanday xususiyatga ega bo'lmagan "hech narsa" emas. Jismoniy vakuum to'g'ridan-to'g'ri kuzatilmaydi, tajribalarda faqat uning xususiyatlarining namoyon bo'lishi kuzatiladi.

Ish vakuum muammolarini hal qilish uchun asosiy ahamiyatga ega P. Dirak. Ular paydo bo'lishidan oldin, vakuum sof "hech narsa" ekanligiga ishonishgan, u qanday o'zgarishlarga duchor bo'lishidan qat'i nazar, o'zgarishga qodir emas. Dirak nazariyasi vakuumning o'zgarishiga yo'l ochdi, bunda avvalgi "hech narsa" ko'plab "zarracha-antizarracha" juftliklariga aylanadi.

Dirak vakuumi - bu bir hil fon sifatida salbiy energiyaga ega bo'lgan elektronlar dengizi bo'lib, undagi elektromagnit jarayonlarning paydo bo'lishiga ta'sir qilmaydi. Biz manfiy energiyaga ega elektronlarni aniq kuzatmaymiz, chunki ular butun dunyo voqealari sodir bo'ladigan doimiy ko'rinmas fonni hosil qiladi. Faqat vakuum holatidagi o'zgarishlar, uning "buzilishlari" kuzatilishi mumkin.

Energiyaga boy yorug'lik kvanti - foton - elektronlar dengiziga kirganda, u bezovtalikni keltirib chiqaradi va salbiy energiyaga ega elektron ijobiy energiyaga ega bo'lgan holatga o'tishi mumkin, ya'ni. erkin elektron sifatida kuzatiladi. Keyin manfiy elektronlar dengizida "teshik" hosil bo'ladi va bir juft tug'iladi: elektron + teshik.

Dastlab Dirak vakuumidagi teshiklar protonlar, ya'ni o'sha paytda ma'lum bo'lgan elektronga qarama-qarshi zaryadga ega bo'lgan yagona elementar zarralar deb taxmin qilingan. Biroq, bu gipoteza omon qolish uchun mo'ljallanmagan: tajribada

Hech kim elektronning proton bilan yo'q qilinishini kuzatmagan.

Teshiklarning haqiqiy mavjudligi va jismoniy ma'nosi haqidagi savol 1932 yilda amerikalik fizik tomonidan hal qilingan. K.A. Andersen, magnit maydonda koinotdan kelayotgan zarrachalar izlarini suratga olish bilan shug'ullangan. U kosmik nurlarda elektron bilan har jihatdan bir xil, lekin teskari ishorali zaryadga ega bo'lgan, ilgari noma'lum bo'lgan zarrachaning izini topdi. Bu zarracha pozitron deb ataldi. Elektronga yaqinlashganda, pozitron u bilan ikkita yuqori energiyali fotonga (gamma kvantlarga) aylanadi, ularning zarurligi energiya va impulsning saqlanish qonunlari bilan belgilanadi:

Keyinchalik ma'lum bo'ldiki, deyarli barcha elementar zarralar (hatto elektr zaryadlari bo'lmaganlar ham) o'zlarining "oyna" hamkasblari - ular bilan birga yo'q bo'lib ketishi mumkin bo'lgan antizarralarga ega. Istisno faqat bir nechta haqiqiy neytral zarralardir, masalan, ularning antizarralari bilan bir xil bo'lgan fotonlar.

P. Dirakning katta xizmati shundan iboratki, u elektronlar harakatining relyativistik nazariyasini ishlab chiqdi, u pozitron, annigilyatsiya va vakuumdan elektron-pozitron juftlarining tug'ilishini bashorat qildi. Vakuumning murakkab tuzilishga ega ekanligi ma'lum bo'ldi, undan juftlar tug'ilishi mumkin: zarracha + antipartikul. Tezlatgichlarda o'tkazilgan tajribalar bu taxminni tasdiqladi.

Vakuumning xususiyatlaridan biri - unda energiya nolga teng va haqiqiy zarrachalarsiz maydonlarning mavjudligi. Savol tug'iladi: qanday qilib fotonlarsiz elektromagnit maydon, elektron va pozitronsiz elektron-pozitron maydoni va boshqalar mavjud bo'lishi mumkin?

Vakuumdagi nol nuqtali maydon tebranishlarini tushuntirish uchun virtual (mumkin) zarracha tushunchasi kiritildi - 10 - 21 - 10-24 s tartibdagi juda qisqa umrga ega bo'lgan zarracha. Bu nima uchun zarralar - mos keladigan maydonlarning kvantlari doimiy ravishda vakuumda tug'ilib, yo'q bo'lib ketishini tushuntiradi. Individual virtual zarrachalarni printsipial jihatdan aniqlab bo'lmaydi, lekin ularning oddiy mikrozarrachalarga umumiy ta'siri eksperimental tarzda aniqlanadi. Fiziklarning fikriga ko'ra, mutlaqo barcha reaktsiyalar, haqiqiy elementar zarralar orasidagi barcha o'zaro ta'sirlar vakuumli virtual fonning ajralmas ishtirokida sodir bo'ladi, bu elementar zarralar ham ta'sir qiladi. Oddiy zarralar virtual zarralarni keltirib chiqaradi. Masalan, elektronlar doimiy ravishda virtual fotonlarni chiqaradi va darhol yutadi.

Kvant fizikasidagi keyingi tadqiqotlar vakuumdan haqiqiy zarrachalarning paydo bo'lish imkoniyatlarini o'rganishga bag'ishlangan bo'lib, uning nazariy asoslari berilgan. E. Shredinge ROM 1939 yilda

Hozirgi vaqtda jismoniy vakuum tushunchasi Rossiya Tabiiy fanlar akademiyasi akademigi asarlarida to'liq ishlab chiqilgan. G.I. Shipova1, munozarali: uning nazariyasi tarafdorlari ham, muxoliflari ham bor.

1998 yilda G.I. Shipov fizik vakuumning tuzilishini tavsiflovchi yangi fundamental tenglamalarni ishlab chiqdi. Bu tenglamalar birinchi tartibli chiziqli boʻlmagan differensial tenglamalar tizimi boʻlib, u geometrizlangan Geyzenberg tenglamalari, geometrik Eynshteyn tenglamalari va geometrik Yang-Mills tenglamalarini oʻz ichiga oladi. G.I. nazariyasida fazo - vaqt. Shipov Eynshteyn nazariyasidagi kabi nafaqat kavisli, balki Riemann-Kartan geometriyasida bo'lgani kabi burmalangan hamdir. Fransuz matematiki Eli Karton aylanish natijasida hosil bo'ladigan maydonlar tabiatda mavjud bo'lishi kerakligi haqidagi g'oyani birinchi bo'lib ifodalagan. Bu maydonlar buralish maydonlari deb ataladi. Kosmosning buralishini hisobga olish uchun G.I. Shipov geometrik tenglamalarga burchak koordinatalari to'plamini kiritdi, bu to'rt o'lchovli mos yozuvlar tizimining cheksiz kichik aylanish kvadratini aniqlaydigan fizik vakuum nazariyasida burchak metrikasidan foydalanishga imkon berdi.

Aylanish koordinatalarining qo'shilishi, ularning yordami bilan burilish maydoni tasvirlangan, nisbiylik printsipining fizik maydonlarga nisbatan kengayishiga olib keldi: vakuum tenglamalariga kiritilgan barcha fizik maydonlar nisbiy xususiyatga ega.

Vakuum tenglamalari, tegishli soddalashtirishlardan so'ng, kvant nazariyasi tenglamalari va tamoyillariga olib keladi. Shunday qilib olingan kvant nazariyasi shunday bo'lib chiqadi deterministik Nuh, kvant ob'ektlari xatti-harakatlarining ehtimollik talqini muqarrar bo'lib qolsa ham. Zarrachalar sof maydon hosil bo'lishining cheklovchi holatini ifodalaydi, bu shakllanish massasi (yoki zaryadi) doimiy qiymatga intiladi. Bu cheklovchi holatda zarracha-to'lqin dualizmi yuzaga keladi. Aylanish bilan bog'liq jismoniy maydonlarning nisbiy tabiati hisobga olinmaganligi sababli, Bu kvant nazariyasi tugallanmagan va shu tariqa A. Eynshteynning «nisbiylik tamoyilini kengaytirish orqali yanada mukammal kvant nazariyasini topish mumkin» degan taxminlarini tasdiqlaydi2.

Shilovning vakuum tenglamalari egri va burilishli makon - vaqtni tasvirlaydi, virtual holatda vakuum-aqlli qo'zg'alishlar sifatida talqin etiladi.

Tuproq holatida mutlaq vakuum burchak momentum va boshqa jismoniy xususiyatlarning nolga teng o'rtacha qiymatlariga ega va buzilmagan holatda kuzatiladi. Uning tebranishlari paytida vakuumning turli holatlari paydo bo'ladi.

Agar buzilish manbai zaryad bo'lsa q , keyin uning holati elektromagnit maydon sifatida namoyon bo'ladi.

Agar buzilish manbai massa bo'lsa T, Vakuumning bu holati tortishish maydoni sifatida tavsiflanadi, uni birinchi marta A.D. Saxarov.

Agar buzilish manbai spin bo'lsa, u holda vakuum holati aylanish maydoni yoki buralish maydoni (burilish maydoni) sifatida talqin qilinadi.

Jismoniy vakuum kuchli tebranishlarga ega bo'lgan dinamik tizim ekanligiga asoslanib, fiziklar vakuum koinotda ham, yashirin holatda ham amalga oshirilgan materiya va energiya manbai ekanligiga ishonishadi. Akademikning fikricha G.I. Naana,"Vakuum - bu hamma narsa va hamma narsa vakuumdir."

4.3. Megaworld: zamonaviy astrofizik va kosmologik tushunchalar

Zamonaviy ilm-fan megadunyoni yoki kosmosni barcha samoviy jismlarning o'zaro ta'sir qiluvchi va rivojlanayotgan tizimi sifatida ko'radi. Megadunyo yulduzlar va yulduz tizimlari - galaktikalar atrofida paydo bo'ladigan sayyoralar va sayyoralar tizimlari ko'rinishidagi tizimli tashkilotga ega.

Mavjud barcha galaktikalar eng yuqori tartibli sistema - Metagalaktikaga kiritilgan. Metagalaktikaning o'lchamlari juda katta: kosmologik ufqning radiusi 15-20 milliard yorug'lik yili.

"Koinot" va "Metagalaktika" tushunchalari juda yaqin tushunchalardir: ular bir xil ob'ektni tavsiflaydi, lekin har xil jihatlarda. Kontseptsiya "Koinot" butun mavjud moddiy dunyoni bildiradi; tushuncha "Metagalaktika"- xuddi shu dunyo, lekin uning tuzilishi nuqtai nazaridan - tartiblangan galaktikalar tizimi kabi.

Olamning tuzilishi va evolyutsiyasi o'rganiladi kosmologiya. Kosmologiya tabiatshunoslik sohasi sifatida fan, din va falsafaning noyob chorrahasida joylashgan. Olamning kosmologik modellari ma'lum mafkuraviy asoslarga asoslanadi va bu modellarning o'zi katta mafkuraviy ahamiyatga ega.

4.3.1. Olamning zamonaviy kosmologik modellari

Oldingi bobda ta'kidlanganidek, mumtoz fanda shunday bir narsa bor edi barqaror holat nazariyasi Hammasi Lenna, unga ko'ra, koinot har doim hozirgidek deyarli bir xil bo'lgan. 19-asr ilmi atomlarni materiyaning abadiy oddiy elementlari deb hisoblagan. Yulduzlarning energiya manbai noma'lum edi, shuning uchun ularning umrini hukm qilish mumkin emas edi. Ular chiqib ketganda, koinot qorong'i bo'ladi, lekin baribir harakatsiz qoladi. Sovuq yulduzlar kosmosda tartibsiz va abadiy yurishlarini davom ettiradilar va sayyoralar xavfli orbitalarda doimiy parvozlarini amalga oshiradilar. Astronomiya statik edi: sayyoralar va kometalarning harakati o'rganildi, yulduzlar tasvirlandi, ularning tasniflari yaratildi, bu, albatta, juda muhim edi. Ammo koinotning evolyutsiyasi masalasi ko'tarilmadi.

Klassik Nyuton kosmologiyasi quyidagi postulatlarni aniq yoki bilvosita qabul qildi1:

Koinot - bu mavjud bo'lgan hamma narsa, "butun dunyo". Kosmologiya dunyoni bilish shartlaridan qat'i nazar, o'z-o'zidan mavjud bo'lganidek tan oladi.

Olamning fazosi va vaqti mutlaqdir, ular moddiy ob'ektlar va jarayonlarga bog'liq emas.

Fazo va vaqt metrik jihatdan cheksizdir.

Fazo va vaqt bir hil va izotropikdir.

Olam harakatsiz va evolyutsiyaga uchramaydi. Maxsus kosmik tizimlar o'zgarishi mumkin, lekin butun dunyo emas.

Nyuton kosmologiyasida koinotning cheksizligi postulati bilan bog'liq ikkita paradoks paydo bo'ldi.

Birinchi paradoks deyiladi gravitatsion Uning mohiyati shundan iboratki, agar Olam cheksiz bo'lsa va unda cheksiz ko'p samoviy jismlar mavjud bo'lsa, unda tortishish kuchi cheksiz katta bo'ladi va Koinot abadiy mavjud emas, balki qulashi kerak.

Ikkinchi paradoks deyiladi fotometrik: agar cheksiz ko'p samoviy jismlar mavjud bo'lsa, u holda osmonning cheksiz yorug'ligi bo'lishi kerak, bu kuzatilmaydi.

Nyuton kosmologiyasi doirasida hal qilib bo'lmaydigan bu paradokslar zamonaviy kosmologiya tomonidan hal qilinadi, uning chegaralarida rivojlanayotgan koinot g'oyasi kiritilgan.

Zamonaviy relyativistik kosmologiya A. Eynshteyn tomonidan umumiy nisbiylik nazariyasiga (GTR) kiritilgan tortishish kuchining asosiy tenglamasidan boshlab, Olam modellarini quradi.

Umumiy nisbiylik nazariyasining asosiy tenglamasi fazo geometriyasini (aniqrog‘i metrik tenzor) materiyaning fazodagi zichligi va taqsimoti bilan bog‘laydi.

Ilm-fanda birinchi marta olam jismoniy ob'ekt sifatida paydo bo'ldi. Nazariya uning parametrlarini o'z ichiga oladi: massa, zichlik, o'lcham, harorat.

Eynshteynning tortishish tenglamasi bitta emas, balki ko'plab echimlarga ega, bu koinotning ko'plab kosmologik modellarining mavjudligini tushuntiradi. Birinchi model 1917 yilda A. Eynshteyn tomonidan ishlab chiqilgan. U Nyuton kosmologiyasining fazoning mutlaqligi va cheksizligi haqidagi postulatlarini rad etdi. A. Eynshteynning koinotning kosmologik modeliga muvofiq, dunyo fazosi bir jinsli va izotrotlikdir, materiya o'rtacha bir xilda taqsimlangan, massalarning tortishish kuchi universal kosmologik itarish bilan qoplanadi. A. Eynshteyn modeli statsionar xarakterga ega, chunki fazo metrikasi vaqtdan mustaqil deb hisoblanadi. Olamning mavjudligi cheksizdir, ya'ni. ibtidosi ham, oxiri ham yo‘q, makon esa cheksiz, lekin chekli.

A. Eynshteynning kosmologik modelidagi koinot statsionar, vaqt jihatidan cheksiz va makonda cheksizdir.

Ushbu model o'sha paytda juda qoniqarli bo'lib tuyuldi, chunki u barcha ma'lum faktlarga mos edi. Ammo A. Eynshteyn tomonidan ilgari surilgan yangi g'oyalar keyingi tadqiqotlarni rag'batlantirdi va tez orada muammoga yondashuv keskin o'zgardi.

Shuningdek, 1917 yilda golland astronomi V. de Sitter gravitatsion tenglamalar yechimi bo‘lgan yana bir modelni taklif qildi. Bu yechim materiyadan xoli bo'lgan "bo'sh" koinotda ham mavjud bo'lish xususiyatiga ega edi. Agar bunday koinotda massalar paydo bo'lgan bo'lsa, u holda yechim statsionar bo'lishni to'xtatdi: massalar o'rtasida ularni bir-biridan uzoqlashtirishga moyil bo'lgan kosmik itarish paydo bo'ldi. Kengayish tendentsiyasi tomonidan V. de Sitter, faqat juda katta masofalarda sezilarli bo'ldi.

1922 yilda rus matematigi va geofiziki A.A. Fridman Koinotning statsionarligi haqidagi klassik kosmologiya postulatidan voz kechdi va Eynshteyn tenglamalarining yechimini oldi, bu koinotni "kengayayotgan" fazo bilan tavsiflaydi.

A.A.ning tenglamalarini yechish. Fridman uchta imkoniyatga imkon beradi. Agar koinotdagi materiya va nurlanishning o'rtacha zichligi ma'lum bir kritik qiymatga teng bo'lsa, dunyo fazosi Evklid bo'lib chiqadi va olam boshlang'ich nuqta holatidan cheksiz kengayadi. Agar zichlik kritikdan kam bo'lsa, bo'shliq Lobachevskiy geometriyasiga ega va chegarasiz kengayadi. Va nihoyat, agar zichlik kritikdan katta bo'lsa, koinotning fazosi Riemann bo'lib chiqadi; ba'zi bosqichlarda kengayish siqilish bilan almashtiriladi, bu boshlang'ich nuqta holatiga qadar davom etadi.

Olamdagi materiyaning o'rtacha zichligi noma'lum bo'lganligi sababli, bugungi kunda biz koinotning qaysi bo'shliqlarida yashayotganimizni bilmaymiz.

1927 yilda Belgiyalik abbot va olim J. Lvmetr kosmosning "kengayishini" astronomik kuzatishlar ma'lumotlari bilan bog'ladi. Lemaitre "koinotning boshlanishi" tushunchasini o'ziga xoslik (ya'ni, o'ta zich holat) va Katta portlash sifatida koinotning tug'ilishini kiritdi.

1929 yilda amerikalik astronom E.P. Hubble galaktikalar masofasi va tezligi o'rtasida g'alati bog'liqlik mavjudligini aniqladi: barcha galaktikalar bizdan uzoqlashmoqda va masofaga mutanosib ravishda ortib borayotgan tezlik bilan - ha tizimi sut moddasi kengayadi.

Koinotning kengayishi uzoq vaqtdan beri ilmiy jihatdan tasdiqlangan haqiqat deb hisoblangan, ammo hozirgi vaqtda muammoni u yoki bu model foydasiga aniq hal qilish mumkin emas.

4.3.2. Olamning kelib chiqishi va evolyutsiyasi muammosi

Kosmologik modellarning xilma-xilligi masalasi qanday hal qilinmasin, bizning koinotimiz rivojlanayotgani aniq. J. Lemaitrning nazariy hisob-kitoblariga ko‘ra, olamning radiusi dastlabki holatida 10-12 sm ga teng bo‘lib, o‘lchami bo‘yicha elektron radiusiga yaqin, zichligi esa 1096 g/sm3 ni tashkil etgan. Yagona holatda koinot ahamiyatsiz o'lchamdagi mikro ob'ekt edi.

Dastlabki yagona holatdan boshlab, Katta portlash natijasida koinot kengayish bosqichiga o'tdi. 40-yillarning oxiridan boshlab. O'tgan asrda kosmologik kengayishning turli bosqichlarida jarayonlar fizikasi kosmologiyada tobora ko'proq e'tiborni tortdi. Talaba A.A. Fridman G.A. Gamov modelini ishlab chiqdi issiq Koinot, koinotning kengayishining boshida sodir bo'lgan yadro reaktsiyalarini ko'rib chiqdi va uni chaqirdi. "o'rash Katta portlash teologiyasi".

Retrospektiv hisob-kitoblar koinotning yoshini 13-15 milliard yil deb hisoblaydi. G.A. Gamow bu haroratni taklif qildi 130

kuch katta edi va Koinotning kengayishi bilan tushib ketdi. Uning hisob-kitoblari shuni ko'rsatdiki, olam o'z evolyutsiyasida ma'lum bosqichlardan o'tadi, bu davrda kimyoviy elementlar va tuzilmalar paydo bo'ladi. Zamonaviy kosmologiyada aniqlik uchun olam evolyutsiyasining dastlabki bosqichi davrlarga bo'linadi1.

Adron davri(kuchli o'zaro ta'sirga kiruvchi og'ir zarralar). Eraning davomiyligi 0,0001 s, harorat 1012 daraja Kelvin, zichligi 1014 sm3. Erning oxirida zarralar va antipartikullarning yo'q qilinishi sodir bo'ladi, lekin ma'lum miqdordagi protonlar, giperonlar va mezonlar qoladi.

Leptonlar davri(elektromagnit o'zaro ta'sirga kiruvchi yorug'lik zarralari). Eraning davomiyligi 10 s, harorat 10 10 gradus Kelvin, zichligi 104/sm3. Asosiy rolni protonlar va neytronlar o'rtasidagi reaktsiyalarda ishtirok etadigan yorug'lik zarralari o'ynaydi.

Foton davri. Davomiyligi 1 million yil. Massaning asosiy qismi - Koinot energiyasi - fotonlardan keladi. Erning oxiriga kelib, harorat 1010 dan 3000 daraja Kelvingacha, zichlik - 104 g / sm3 dan 10 gacha - 21 g/sm3. Asosiy rolni era oxirida materiyadan ajratilgan nurlanish o'ynaydi.

Yulduzli davr Koinotning tug'ilishidan 1 million yil o'tgach sodir bo'ladi. Yulduzlar erasida proto-eydaylar va protogalaktikalarning shakllanish jarayoni boshlanadi.

Keyin metagalaktika tuzilishining shakllanishining ajoyib manzarasi ochiladi.

Zamonaviy kosmologiyada Katta portlash gipotezasi bilan bir qatorda, deb ataladigan narsa inflyatsiya modeli Koinot, unda koinotning yaratilishi g'oyasi ko'rib chiqiladi. Bu g'oya juda murakkab asosga ega va kvant kosmologiyasi bilan bog'liq. Ushbu model kengayish boshlanganidan keyin 10-45 soniyadan boshlab koinotning evolyutsiyasini tasvirlaydi.

Inflyatsiya gipotezasiga ko'ra, ilk olamdagi kosmik evolyutsiya bir necha bosqichlardan o'tadi.

Boshlash Koinotni nazariy fiziklar davlat sifatida belgilaydilar kvant o'ta tortishish kuchi koinotning radiusi 10 -50 sm (taqqoslash uchun: atomning o'lchami 10-8 sm, atom yadrosining o'lchami 10-13 sm deb belgilanadi). Ilk koinotdagi asosiy voqealar 10-45 s dan 10-30 s gacha bo'lgan juda oz vaqt oralig'ida sodir bo'lgan.

Inflyatsiya bosqichi. Kvant sakrashi natijasida Olam qo'zg'aluvchan vakuum holatiga o'tdi va unda materiya va nurlanish bo'lmaganida, eksponensial qonunga muvofiq intensiv ravishda kengaydi. Bu davrda Olamning makon va vaqtining o'zi yaratilgan. 10-34 sekund davom etgan inflyatsiya bosqichida koinot tasavvur qilib bo'lmaydigan darajada kichik kvant o'lchamidan 10-33 sm gacha bo'lgan kattalikdan 101 000 000 gacha shishirdi. sm, bu ko'zga ko'rinadigan koinotning kattaligidan ko'p marta kattaroqdir - 1028 sm.Bu boshlang'ich davr mobaynida koinotda na materiya, na nurlanish mavjud edi.

Inflyatsiya bosqichidan foton bosqichiga o'tish. Soxta vakuum holati parchalanib ketdi, chiqarilgan energiya og'ir zarralar va antizarralar tug'ilishiga ketdi, ular yo'q bo'lib, kosmosni yorituvchi kuchli nurlanish (yorug'lik) ni berdi.

Moddaning nurlanishdan ajralish bosqichi: nobud bo'lgandan keyin qolgan modda radiatsiya uchun shaffof bo'lib qoldi va modda bilan radiatsiya o'rtasidagi aloqa yo'qoldi. Materiyadan ajratilgan nurlanish zamonaviy relikt fonni tashkil qiladi, nazariy jihatdan G.A. Gamow va eksperimental ravishda 1965 yilda kashf etilgan.

Keyinchalik, koinotning rivojlanishi dan yo'nalishda ketdi haşhaş eng oddiy bir hil holat ko'proq va ko'proq yaratish murakkab tuzilmalar- atomlar (dastlab vodorod atomlari), galaktikalar, yulduzlar, sayyoralar, yulduzlarning ichaklaridagi og'ir elementlarning sintezi, shu jumladan hayotning yaratilishi, hayotning paydo bo'lishi uchun zarur bo'lganlar va yaratilish toji sifatida inson.

Inflyatsion modeldagi koinot evolyutsiyasi bosqichlari va Katta portlash modeli o'rtasidagi farq faqat 10-30 s tartibdagi boshlang'ich bosqichiga taalluqlidir, keyin bu modellar o'rtasida rivojlanish bosqichlarini tushunishda tub farqlar yo'q. kosmik evolyutsiya. Kosmik evolyutsiya mexanizmlarini tushuntirishdagi farqlar turli xil dunyoqarashlar bilan bog'liq. Kengayuvchi va rivojlanayotgan olam g'oyasi paydo bo'lishining boshidanoq uning atrofida kurash boshlandi.

Birinchisi, koinotning mavjudligi vaqtining boshlanishi va oxiri muammosi bo'lib, uning tan olinishi vaqtning abadiyligi va makonning cheksizligi, materiyaning yaratilmasligi va buzilmasligi haqidagi materialistik bayonotlarga zid edi.

Koinot mavjudligining boshlanishi va tugashining tabiiy ilmiy asoslari qanday?

Bu asos 1965 yilda amerikalik nazariy fiziklar tomonidan isbotlangan Penrose va S. Xoking teorema, unga ko'ra kengayish bilan koinotning har qanday modelida o'ziga xoslik bo'lishi kerak - o'tmishdagi vaqt chiziqlaridagi tanaffus, uni vaqtning boshlanishi deb tushunish mumkin. Kengayish siqilish bilan almashtirilgan vaziyat uchun ham xuddi shunday - keyin kelajakda vaqt chiziqlarida tanaffus bo'ladi - vaqtning oxiri. Bundan tashqari, siqilish boshlangan nuqta fizik tomonidan izohlanadi F. Tiple ROM oxirzamon sifatida - nafaqat galaktikalar, balki koinotning butun o'tmishidagi "hodisalar" ham oqib o'tadigan Buyuk Dren.

Ikkinchi muammo dunyoni yo'qdan yaratish bilan bog'liq. Materialistlar yaratilish imkoniyatini rad etishdi, chunki vakuum hech narsa emas, balki materiyaning bir turi. Ha, to'g'ri, vakuum materiyaning alohida turi. Ammo haqiqat shundaki, A.A. Fridman, matematik jihatdan, kosmosning kengayishining boshlanish momenti ultrasmalldan emas, balki dan olingan. nol hajmi. 1923 yilda nashr etilgan "Dunyo fazo va vaqt sifatida" nomli mashhur kitobida u "yo'qdan dunyoni yaratish" imkoniyati haqida gapiradi.

Jismoniy vakuum nazariyasida G.I. Shilov, voqelikning eng yuqori darajasi geometrik makondir - Mutlaq hech narsa. Uning nazariyasining bu pozitsiyasi ingliz matematigi U.Kliffordning dunyoda burilish va egrilik bilan kosmosdan boshqa hech narsa yo'q, materiya esa fazo bo'laklari, tekis fazo fonida o'ziga xos egrilik tepaliklaridir, degan gaplariga mos keladi. U.Kliffordning gʻoyalarini A.Eynshteyn ham qoʻllagan boʻlib, u umumiy nisbiylik nazariyasida birinchi marta fazoning egriligi haqidagi mavhum geometrik kontseptsiya va tortishishning fizik muammolari oʻrtasidagi umumiy chuqur bogʻliqlikni koʻrsatgan.

Mutlaq Hech narsadan bo'sh geometrik bo'shliq, uning buralishi natijasida ma'lumotni olib yuruvchi o'ng va chap aylanishning fazo-vaqt girdoblari hosil bo'ladi. Bu girdoblarni kosmosga kirib boradigan axborot maydoni sifatida talqin qilish mumkin. Axborot maydonini tavsiflovchi tenglamalar chiziqli emas, shuning uchun axborot maydonlari murakkab ichki tuzilishga ega bo'lishi mumkin, bu ularga muhim hajmdagi ma'lumotlarning tashuvchisi bo'lish imkonini beradi.

Birlamchi burilish maydonlari (axborot maydonlari) boshqa barcha jismoniy maydonlarning - elektromagnit, tortishish, buralishning tashuvchisi bo'lgan fizik vakuumni hosil qiladi. Axborot-energiya qo'zg'alishi sharoitida vakuum moddiy mikrozarrachalarni hosil qiladi.

Koinotning asosiy muammolaridan biri - hamma narsaning yo'qdan paydo bo'lishi - hal qilishga urinish 80-yillarda amalga oshirildi. XX asr Amerikalik fizik A. Gut va sovet fizigi A. Linde. Olamning saqlanib qolgan energiyasi turli belgilarga ega bo'lgan tortishish va tortishish bo'lmagan qismlarga bo'lingan. Va keyin koinotning umumiy energiyasi nolga teng bo'ladi. Fiziklarning fikricha, agar barion sonining bashorat qilingan saqlanmaganligi tasdiqlansa, u holda u holda hech qanday saqlanish qonunlari koinotning tug'ilishiga hech narsadan to'sqinlik qilmaydi. Hozircha ushbu modelni faqat nazariy jihatdan hisoblash mumkin va savol ochiq qolmoqda.

Olimlar uchun eng katta qiyinchilik tushuntirishda yuzaga keladi sabablar kosmik evolyutsiya. Agar biz tafsilotlarni chetga surib qo'ysak, biz koinotning evolyutsiyasini tushuntiruvchi ikkita asosiy tushunchani ajratib ko'rsatishimiz mumkin: o'z-o'zini tashkil qilish tushunchasi va kreatsionizm tushunchasi.

Uchun o'z-o'zini tashkil etish tushunchalari moddiy olam yagona voqelikdir va undan boshqa hech qanday voqelik mavjud emas. Olamning evolyutsiyasi o'z-o'zini tashkil qilish nuqtai nazaridan tavsiflanadi: tobora murakkab tuzilmalarning shakllanishi yo'nalishi bo'yicha tizimlarning o'z-o'zidan tartiblanishi mavjud. Dinamik tartibsizlik tartibni yaratadi. haqida savol maqsadlar kosmik evolyutsiyani o'z-o'zini tashkil qilish kontseptsiyasi doirasida qo'yish mumkin emas.

Doirasida kreatsionizm tushunchalari, bular. yaratilish, koinotning evolyutsiyasi amalga oshirish bilan bog'liq dasturlari, moddiy dunyoga qaraganda yuqori darajadagi haqiqat bilan belgilanadi. Kreatsionizm tarafdorlari koinotda yo'naltirilgan nomogenez mavjudligiga e'tibor berishadi (yunonchadan. nomos - qonun va genezis - kelib chiqishi) - oddiy tizimlardan borgan sari murakkab va axborotni talab qiluvchi tizimlarga o'tish, bu davrda hayot va odamlarning paydo bo'lishi uchun sharoitlar yaratilgan. Qo'shimcha dalil sifatida biz foydalanamiz antropik prin cip, ingliz astrofiziklari tomonidan tuzilgan B. Karrom Va Rissom.

Antroponometrik printsipning mohiyati shundan iboratki, biz yashayotgan Olamning mavjudligi asosiy jismoniy konstantalarning raqamli qiymatlariga bog'liq - Plank doimiysi, tortishish doimiysi, o'zaro ta'sir konstantalari va boshqalar.

Ushbu konstantalarning raqamli qiymatlari koinotning asosiy xususiyatlarini, atomlarning, atom yadrolarining, sayyoralarning, yulduzlarning o'lchamlarini, materiyaning zichligini va koinotning umrini belgilaydi. Agar bu qadriyatlar mavjud bo'lganlardan arzimas miqdor bilan farq qilsa, unda nafaqat hayot, balki murakkab tartibli tuzilish sifatida koinotning o'zi ham imkonsiz bo'lar edi. Demak, koinotning jismoniy tuzilishi dasturlashtirilgan va hayotning paydo bo'lishiga qaratilgan degan xulosaga keladi. Koinot evolyutsiyasining yakuniy maqsadi Yaratguvchining rejalariga muvofiq insonning koinotda paydo bo'lishidir1.

Zamonaviy nazariy fiziklar orasida ham o'z-o'zini tashkil qilish kontseptsiyasi, ham kreatsionizm kontseptsiyasi tarafdorlari bor. Ikkinchisi fundamental nazariy fizikaning rivojlanishi bilim va e'tiqod sohasidagi barcha yutuqlarni sintez qilgan holda dunyoning yagona ilmiy-teistik manzarasini ishlab chiqishni dolzarb zaruratga aylantirayotganini tan oladi. Birinchilari qat'iy ilmiy qarashlarga amal qiladilar.

4.3.3. Koinotning tuzilishi

Oddiy elementar zarralardan tortib galaktikalarning ulkan superklasterlarigacha bo'lgan turli darajadagi koinot tuzilishi bilan tavsiflanadi. Olamning zamonaviy tuzilishi kosmik evolyutsiyaning natijasi bo'lib, uning davomida galaktikalar protogalaktikalardan, yulduzlar protoyulduzlardan va sayyoralar protoplanetar bulutlardan hosil bo'lgan.

Metagalaktika yulduz sistemalari - galaktikalar to'plami bo'lib, uning tuzilishi ularning fazoda tarqalishi bilan belgilanadi, juda kam uchraydigan intergalaktik gaz bilan to'ldirilgan va galaktikalararo nurlar orqali kiradi.

Zamonaviy tushunchalarga ko'ra, Metagalaktika uyali (to'r, gözenekli) tuzilish bilan tavsiflanadi. Bu g‘oyalar astronomik kuzatishlar ma’lumotlariga asoslangan bo‘lib, ular galaktikalar bir tekis taqsimlanmagan, balki hujayralar chegaralari yaqinida to‘plangan, ular ichida deyarli galaktikalar yo‘q. Bundan tashqari, galaktikalar hali kashf etilmagan juda katta hajmdagi kosmos topildi (bir million kub megaparsek darajasida). Bunday strukturaning fazoviy modeli kichik izolyatsiyalangan hajmlarda heterojen, lekin katta hajmlarda bir hil bo'lgan pomza bo'lagi bo'lishi mumkin.

Agar Metagalaktikaning alohida bo’limlarini emas, balki uning keng ko’lamli tuzilishini bir butun sifatida oladigan bo’lsak, bu strukturada alohida, aniq joylar yoki yo’nalishlar yo’qligi va materiya nisbatan bir tekis taqsimlanganligi aniq bo’ladi.

Metagalaktikaning yoshi koinot yoshiga yaqin, chunki uning tuzilishi materiya va nurlanishning ajralishidan keyingi davrda sodir bo'ladi. Zamonaviy ma'lumotlarga ko'ra, Metagalaktikaning yoshi 15 milliard yil deb baholanadi. Olimlarning fikricha, metagalaktika kengayishining dastlabki bosqichlaridan birida shakllangan galaktikalar yoshi ham shunga yaqin.

Galaxy- kosmosda ancha murakkab konfiguratsiyani tashkil etuvchi yulduzlar va tumanliklarning klasterlaridan iborat ulkan tizim.

Shakliga ko'ra galaktikalar shartli ravishda uch turga bo'linadi: elliptik, spiral va tartibsiz.

Elliptik galaktikalar har xil siqilish darajasiga ega bo'lgan fazoviy ellipsoidal shaklga ega. Ular tuzilishi jihatidan eng oddiy: yulduzlarning taqsimlanishi markazdan bir xilda kamayadi.

Spiral galaktikalar spiral shaklida, shu jumladan spiral qo'llar shaklida taqdim etilgan. Bu bizning galaktikamiz - Somon yo'lini o'z ichiga olgan eng ko'p galaktika turi.

Noto'g'ri galaktikalar aniq shaklga ega emas, ularda markaziy yadro yo'q.

Ba'zi galaktikalar ko'rinadigan nurlanishdan oshib ketadigan juda kuchli radio emissiyasi bilan ajralib turadi. Bular radiogalaktikalar.

Guruch. 4.2. Spiral galaktika NGG 224 (Andromeda tumanligi)

"Doimiy" galaktikalar tuzilishida ulkan spiral novdalar yoki elliptik disk shaklida taqdim etilgan markaziy yadro va sharsimon periferiyani, shu jumladan eng issiq va yorqin yulduzlar va massiv gaz bulutlarini ajratib ko'rsatish mumkin. .

Galaktik yadrolar o'z faolligini turli shakllarda namoyon qiladi: materiya oqimlarining uzluksiz chiqishida; millionlab quyosh massasi bo'lgan gaz bo'laklari va gaz bulutlarining emissiyalarida; perinuklear hududdan termal bo'lmagan radio emissiyada.

Yoshi galaktika yoshiga yaqin bo'lgan eng qadimgi yulduzlar galaktikaning yadrosida to'plangan. O'rta va yosh yulduzlar galaktika diskida joylashgan.

Galaktika ichidagi yulduzlar va tumanliklar ancha murakkab harakat qiladi: ular galaktika bilan birgalikda Olamning kengayishida ishtirok etadilar; bundan tashqari, ular galaktikaning o'z o'qi atrofida aylanishida ishtirok etadilar.

Yulduzlar. Olam evolyutsiyasining hozirgi bosqichida undagi materiya asosan ichida yulduz holat. Bizning Galaktikamizdagi materiyaning 97% yulduzlarda to'plangan bo'lib, ular har xil o'lchamdagi, haroratli va har xil harakat xususiyatlariga ega bo'lgan ulkan plazma shakllanishlaridir. Boshqa galaktikalar bo‘lmasa ham, ko‘pchilik massasining 99,9% dan ko‘prog‘ini tashkil etuvchi “yulduzli materiya”ga ega.

Yulduzlarning yoshi juda keng qiymatlar oralig'ida o'zgarib turadi: koinot yoshiga to'g'ri keladigan 15 milliard yildan boshlab, eng yoshi yuz minglab yillargacha. Hozirda shakllanayotgan va protoyulduz bosqichida bo'lgan yulduzlar mavjud, ya'ni. ular hali haqiqiy yulduzga aylangani yo'q.

Yulduzlar va yulduzlararo muhit o'rtasidagi munosabatlarni o'rganish, shu jumladan kondensatsiyalanuvchi diffuz (tarqalgan) materiyadan yulduzlarning uzluksiz shakllanishi muammosini o'rganish katta ahamiyatga ega.

Yulduzlarning tug'ilishi gaz-chang tumanliklarida tortishish, magnit va boshqa kuchlar ta'sirida sodir bo'ladi, buning natijasida beqaror bir jinsliliklar hosil bo'ladi va diffuz moddalar bir qator kondensatsiyalarga bo'linadi. Agar bunday kontsentratsiyalar etarlicha uzoq davom etsa, vaqt o'tishi bilan ular yulduzlarga aylanadi. Shuni ta'kidlash kerakki, tug'ilish jarayoni alohida ajratilgan yulduzdan emas, balki yulduzlar uyushmalaridan iborat. Olingan gaz jismlari bir-biriga tortiladi, lekin bitta ulkan tanaga birlashishi shart emas. Odatda, ular bir-biriga nisbatan aylana boshlaydi va bu harakatning markazdan qochma kuchi tortishish kuchiga qarshi bo'lib, keyingi konsentratsiyaga olib keladi. Yulduzlar protoyulduzlardan, past nurli va past haroratli ulkan gaz sharlaridan yulduzlar - ichki harorati millionlab darajaga teng bo'lgan zich plazma jismlariga aylanadi. Keyin yadro fizikasida tasvirlangan yadro transformatsiyalari jarayoni boshlanadi. Olamdagi materiyaning asosiy evolyutsiyasi yulduzlar tubida sodir bo'lgan va sodir bo'lgan. Aynan o'sha erda "eriydigan tigel" joylashgan bo'lib, u koinotdagi materiyaning kimyoviy evolyutsiyasini aniqladi.

Yulduzlarning chuqurligida, 10 million daraja haroratda va juda yuqori zichlikda, atomlar ionlangan holatda bo'ladi: elektronlar deyarli butunlay yoki mutlaqo barcha atomlaridan ajralib turadi. Qolgan yadrolar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi, buning natijasida ko'pchilik yulduzlarda ko'p bo'lgan vodorod uglerod ishtirokida geliyga aylanadi. Bu va shunga o'xshash yadroviy o'zgarishlar yulduz nurlanishi tomonidan olib ketilgan ulkan energiya manbai hisoblanadi.

Yulduzlar chiqaradigan ulkan energiya ularning ichida sodir bo'ladigan yadro jarayonlari natijasida hosil bo'ladi. Vodorod bombasining portlashi paytida ajralib chiqadigan bir xil kuchlar yulduz ichida energiya hosil qiladi, bu esa vodorodni og'irroq elementlarga, birinchi navbatda geliyga aylantirish orqali millionlab va milliardlab yillar davomida yorug'lik va issiqlik chiqarishga imkon beradi. Natijada, evolyutsiyaning oxirgi bosqichida yulduzlar inert ("o'lik") yulduzlarga aylanadi.

Yulduzlar yakka holda mavjud emas, balki tizimlarni tashkil qiladi. Eng oddiy yulduz tizimlari - ko'p tizimlar - umumiy tortishish markazi atrofida aylanadigan ikki, uch, to'rt, besh yoki undan ortiq yulduzlardan iborat. Ba'zi bir nechta tizimlarning tarkibiy qismlari diffuz materiyaning umumiy qobig'i bilan o'ralgan bo'lib, ularning manbai, aftidan, yulduzlarning o'zlari bo'lib, uni kuchli gaz oqimi shaklida kosmosga chiqaradi.

Yulduzlar ham kattaroq guruhlarga - "tarqalgan" yoki "sferik" tuzilishga ega bo'lishi mumkin bo'lgan yulduz klasterlariga birlashtirilgan. Ochiq yulduz klasterlari bir necha yuzlab, sharsimon klasterlar esa ko'p yuzlab yoki minglab yulduzlarni tashkil qiladi. Assotsiatsiyalar yoki yulduzlar klasterlari ham o'zgarmas va abadiy mavjud emas. Millionlab yillar bilan hisoblangan ma'lum vaqtdan so'ng, ular galaktik aylanish kuchlari tomonidan tarqalib ketadi.

quyosh tizimi kattaligi va fizik tuzilishi jihatidan juda farq qiluvchi samoviy jismlar guruhidir. Bu guruhga quyidagilar kiradi: Quyosh, to'qqizta yirik sayyora, o'nlab sayyora sun'iy yo'ldoshlari, minglab kichik sayyoralar (asteroidlar), yuzlab kometalar, to'dalar shaklida ham, alohida zarrachalar shaklida ham harakatlanadigan son-sanoqsiz meteorit jismlari. 1979 yilga kelib 34 ta sun'iy yo'ldosh va 2000 ta asteroid ma'lum edi. Bu jismlarning barchasi markaziy jism - Quyoshning tortishish kuchi tufayli bir tizimga birlashtirilgan. Quyosh tizimi o'ziga xos tizimli qonunlarga ega bo'lgan tartibli tizimdir. Quyosh tizimining birlashgan tabiati barcha sayyoralarning Quyosh atrofida bir yo'nalishda va deyarli bir tekislikda aylanishida namoyon bo'ladi. Sayyoralarning ko'p sun'iy yo'ldoshlari (ularning yo'ldoshlari) bir xil yo'nalishda va ko'p hollarda o'z sayyorasining ekvator tekisligida aylanadi. Quyosh, sayyoralar, sayyoralarning sun'iy yo'ldoshlari o'z o'qlari atrofida o'zlarining traektoriyalari bo'ylab harakatlanadigan yo'nalishda aylanadilar. Quyosh tizimining tuzilishi ham tabiiydir: har bir keyingi sayyora Quyoshdan avvalgisidan taxminan ikki baravar uzoqroqdir. Quyosh tizimi tuzilishining qonuniyatlarini hisobga olgan holda, uning tasodifiy shakllanishi imkonsiz ko'rinadi.

Quyosh tizimida sayyoralarning paydo bo'lish mexanizmi haqida umumiy qabul qilingan xulosalar ham yo'q. Quyosh tizimi, olimlarning fikriga ko'ra, taxminan 5 milliard yil oldin shakllangan va Quyosh ikkinchi (yoki undan keyingi) avlod yulduzidir. Shunday qilib, Quyosh tizimi gaz va chang bulutlarida to'plangan oldingi avlod yulduzlarining hayotiy faoliyati mahsulotlaridan paydo bo'lgan. Bu holat quyosh tizimini yulduz changining kichik bir qismi deb atashga asos beradi. Ilm-fan Quyosh tizimining kelib chiqishi va uning tarixiy evolyutsiyasi haqida sayyoralarning paydo bo'lishi nazariyasini yaratish uchun zarur bo'lganidan kamroq biladi. Taxminan 250 yil oldin ilgari surilgan birinchi ilmiy farazlardan hozirgi kungacha Quyosh tizimining paydo bo'lishi va rivojlanishining ko'plab turli xil modellari taklif qilingan, ammo ularning hech biri umume'tirof etilgan nazariya darajasiga ko'tarilmagan. . Ilgari ilgari surilgan gipotezalarning aksariyati bugungi kunda faqat tarixiy ahamiyatga ega.

Quyosh tizimining kelib chiqishi haqidagi birinchi nazariyalarni nemis faylasufi ilgari surgan I. Kantom va frantsuz matematigi P.S. Laplas. Ularning nazariyalari fanga Kant-Laplasning o'ziga xos kollektiv kosmogonik gipotezasi sifatida kirdi, garchi ular bir-biridan mustaqil ravishda ishlab chiqilgan bo'lsa ham.

Bu gipotezaga ko'ra, Quyosh atrofidagi sayyoralar tizimi Quyosh atrofida aylanish harakatida tarqalgan materiya zarralari (tumanliklari) o'rtasidagi tortishish va itarilish kuchlari natijasida hosil bo'lgan.

Quyosh tizimining shakllanishi haqidagi qarashlarning rivojlanishidagi keyingi bosqichning boshlanishi ingliz fizigi va astrofizikining gipotezasi edi. J. X . Jinslar. Uning fikricha, bir vaqtlar Quyosh boshqa yulduz bilan to'qnashgan, natijada undan gaz oqimi chiqib ketgan va u kondensatsiyalanib, sayyoralarga aylangan. Biroq, yulduzlar orasidagi juda katta masofani hisobga olsak, bunday to'qnashuv butunlay aql bovar qilmaydigan ko'rinadi. Batafsilroq tahlil bu nazariyaning boshqa kamchiliklarini ham aniqladi.

Quyosh tizimi sayyoralarining kelib chiqishi haqidagi zamonaviy tushunchalar nafaqat mexanik kuchlarni, balki boshqalarni, xususan, elektromagnit kuchlarni ham hisobga olish zarurligiga asoslanadi. Bu fikrni shved fizigi va astrofiziki ilgari surgan X . Alfa zahar va ingliz astrofiziki F. Xoyl. Quyosh tizimining paydo bo'lishida hal qiluvchi rol o'ynagan elektromagnit kuchlar bo'lganligi taxmin qilinadi.

Zamonaviy g'oyalarga ko'ra, Quyosh ham, sayyoralar ham hosil bo'lgan dastlabki gaz buluti elektromagnit kuchlar ta'sirida ionlangan gazdan iborat edi. Quyosh ulkan gaz bulutidan kontsentratsiya orqali hosil bo'lgandan so'ng, bu bulutning kichik qismlari undan juda katta masofada qoldi. Gravitatsion kuch qolgan gazni hosil bo'lgan yulduz - Quyoshga torta boshladi, lekin uning magnit maydoni turli masofalarga - aynan sayyoralar joylashgan joyga tushayotgan gazni to'xtatdi. Tushgan gazning kontsentratsiyasi va kondensatsiyasiga tortishish va magnit kuchlari ta'sir ko'rsatdi va natijada sayyoralar paydo bo'ldi.

Eng katta sayyoralar paydo bo'lganda, xuddi shu jarayon kichikroq miqyosda takrorlandi va shu bilan sun'iy yo'ldoshlar tizimlari yaratildi. Quyosh tizimining kelib chiqishi haqidagi nazariyalar faraziy xarakterga ega va ilmiy rivojlanishning hozirgi bosqichida ularning ishonchliligi masalasini bir ma'noda hal qilish mumkin emas. Barcha mavjud nazariyalarda qarama-qarshiliklar va noaniq sohalar mavjud.

O'z-o'zini nazorat qilish uchun savollar

Moddaning tuzilishiga tizimli yondashishning mohiyati nimada?

Mikro, makro va mega dunyolar o'rtasidagi munosabatni oching.

Materiya va materiya turlari haqida qanday g'oyalar bo'lar edi

klassik fizika doirasida ishlab chiqilgan?

4. Kvant tushunchasi nimani anglatadi? Kvantlar haqidagi tasavvurlarning rivojlanishining asosiy bosqichlari haqida gapirib bering.

5. "To'lqin-zarracha ikkilik" tushunchasi nimani anglatadi? Qaysi

Mikrodunyoning jismoniy voqeligini tasvirlashda N. Borning bir-birini to‘ldirish tamoyili muhimmi?

6. Kvant mexanikasi zamonaviy genetikaga qanday ta'sir ko'rsatdi?

netu? To'lqin genetikasining asosiy tamoyillari qanday?

7. “Jismoniy vakuum” tushunchasi nimani anglatadi? Uning roli nimada

materiya evolyutsiyasi?

8. Materiyani tashkil etishning asosiy tarkibiy darajalarini ajratib ko'rsating

mikrokosmos va ularni tavsiflash.

9. Moddani tashkil etishning asosiy struktura darajalarini aniqlang

megadunyoda va ularga xususiyatlarni bering.

Zamonaviy kosmologiyada koinotning qanday modellari ishlab chiqilgan?

Zamonaviy ilm-fan nuqtai nazaridan olam evolyutsiyasining asosiy bosqichlarini tavsiflang.

Bibliografiya

Vaynberg S. Birinchi uch daqiqa. Olamning paydo bo'lishining zamonaviy ko'rinishi. - M.: Nauka, 1981 yil.

Vladimirov Yu.S. Asosiy fizika, falsafa va din. - Kostroma: MITSAOST nashriyoti, 1996 yil.

Gernek F. Atom asrining kashshoflari. - M: Taraqqiyot, 1974 yil.

Dorfman Ya.G. 19-asr boshidan 20-asr oʻrtalarigacha boʻlgan jahon fizikasi tarixi. - M: Fan, 1979 yil.

Idlis G.M. Astronomiya, fizika va kosmologiyadagi inqilob. - M.: Nauka, 1985 yil.

Kayra F. Fizika Tao. - Sankt-Peterburg, 1994 yil.

Kirillin V.A. Fan va texnika tarixi sahifalari. - M.: Nauka, 1986 yil.

Kudryavtsev P.S. Fizika tarixi bo'yicha kurs. - M.: Mir, 1974 yil.

Liozzi M. Fizika tarixi. - M: Mir, 1972 yil.

1 Q. Marion J.B. Fizika va jismoniy dunyo. - M.: Mir, 1975 yil.

Nalimov V.V. Uchinchi ming yillik yoqasida. - M.: Nauka, 1994 yil.

Shklovskiy I.S. Yulduzlar, ularning tug'ilishi, hayoti va o'limi. - M: Fan, 1977 yil.

Garyaev P.P. To'lqin genomi. - M.: Jamoat manfaati, 1994 yil.

Shipov G.I. Jismoniy vakuum nazariyasi. Yangi paradigma. - M.: NT-Center, 1993 yil.

Mikrodunyo fizikasi

Fizikada moddalarning strukturaviy darajalari

(rasm qo'shing)

Mikrokosmosdagi moddalarning strukturaviy darajalari

Molekulyar daraja- moddalarning molekulyar tuzilishi darajasi. Molekula - atomlarni birlashtiruvchi yagona kvant-mexanik tizim

Atom darajasi- moddalarning atom tuzilishi darajasi.

Atom – yadro va elektron qobiqdan iborat mikrokosmosning strukturaviy elementi.

Nuklon darajasi- yadro darajasi va uning tarkibiy qismlarining zarralari.

Nuklon - atom yadrolarining tarkibiy qismlari bo'lgan proton va neytronning umumiy nomi.

Kvark darajasi- elementar zarralar darajasi - kvarklar va leptonlar

Atom tuzilishi

Atomlarning o'lchamlari 10-10 m ga teng.

Barcha elementlarning atom yadrolarining o'lchamlari taxminan 10-15 m ni tashkil qiladi, bu atomlarning o'lchamlaridan o'n minglab marta kichikdir.

Atomning yadrosi musbat bo'lib, yadro atrofida aylanadigan elektronlar o'zlari bilan manfiy elektr zaryadini olib yuradilar. Yadroning musbat zaryadi elektronlarning manfiy zaryadlari yig'indisiga teng. Atom elektr jihatdan neytraldir.

Rezerfordning atomning sayyoraviy modeli . (rasm qo'shing)

To'rt elektronning aylana orbitalari ko'rsatilgan.

Orbitalardagi elektronlar ular bilan atom yadrosi orasidagi elektr tortishish kuchlari tomonidan ushlab turiladi.

Elektron bir xil energiya holatida bo'lishi mumkin emas. Elektron qobiqda elektronlar qatlamlarda joylashgan. Har bir qobiq ma'lum miqdorni o'z ichiga oladi: yadroga eng yaqin bo'lgan birinchi qatlamda - 2, ikkinchisida - 8, uchinchisida - 18, to'rtinchisida - 32 va hokazo. Ikkinchi qatlamdan keyin elektron orbitalari pastki qatlamlarga bo'linadi. .

Atomning energiya darajalari va fotonlarni yutish va chiqarish jarayonlarining an'anaviy tasviri (rasmga qarang)

Kam energiya darajasidan yuqori energiya darajasiga o'tishda atom o'tishlar orasidagi energiya farqiga teng energiyani (energiya kvantini) o'zlashtiradi. Agar atomdagi elektron yuqori energiya darajasidan pastroq darajaga o'tsa (to'satdan o'tadi) atom energiya kvantini chiqaradi.

Elementar zarrachalarning umumiy tasnifi

Elementar zarralar- bu ajralmaydigan zarralar bo'lib, ularning ichki tuzilishi boshqa erkin zarrachalarning birikmasi emas, ular atomlar yoki atom yadrolari emas, proton bundan mustasno.

Tasniflash

Fotonlar

Elektronlar

Barionlar

Neytron

Elementar zarrachalarning asosiy xarakteristikalari

Og'irligi

Leptonlar (yorug'lik)

Mezonlar (o'rta)

Baryonlar (og'ir)

Muddat

barqaror

Kvazi-barqaror (zaif va elektromagnit o'zaro ta'sirlar ostida parchalanadi)

Rezonanslar (kuchli o'zaro ta'sirlar tufayli parchalanadigan beqaror qisqa muddatli zarralar)

Mikrokosmosdagi o'zaro ta'sirlar

Kuchli shovqin atomlar yadrolarida kuchli birikma va neytronlarni, nuklonlarda kvarklarni ta'minlaydi

Elektromagnit o'zaro ta'sir elektronlar va yadrolar, molekulalardagi atomlar o'rtasidagi bog'lanishni ta'minlaydi

Zaif o'zaro ta'sir Kvarklarning har xil turlari o'rtasida o'tishni ta'minlaydi, xususan, neytronlarning parchalanishini aniqlaydi, har xil turdagi leptonlar o'rtasida o'zaro o'tishlarni keltirib chiqaradi.

Gravitatsion o'zaro ta'sir 10-13 sm masofadagi mikrokosmosni e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi, ammo 10-33 sm masofada jismoniy vakuumning o'ziga xos xususiyatlari paydo bo'la boshlaydi - virtual o'ta og'ir zarralar o'zlarini geometriyani buzadigan tortishish maydoni bilan o'rab oladi. bo'sh joy

Elementar zarrachalarning o'zaro ta'sirining xususiyatlari

O'zaro ta'sir turi	Nisbiy intensivlik	Diapazon sm	O'zaro ta'sir sodir bo'ladigan zarralar	Zarrachalar o'zaro ta'sir tashuvchilardir
O'zaro ta'sir turi	Nisbiy intensivlik	Diapazon sm	O'zaro ta'sir sodir bo'ladigan zarralar	Ism	Ommaviy GeV
Kuchli			Adronlar (neytronlar, protonlar, mezonlar)	Glyuonlar
Elektromagnit			Barcha elektr zaryadlangan jismlar va zarralar	Foton
Zaif			Fotonlardan tashqari barcha elementar zarralar	Vektor obozonlari V + , V - , Z 0
Gravitatsion			Barcha zarralar	Gravitonlar (gipotetik zarracha)

Moddani tashkil etishning strukturaviy darajalari (maydon)

Maydon

Gravitatsion (kvanta - gravitonlar)

Elektromagnit (kvanta - fotonlar)

Yadro (kvant-mezonlar)

Elektron musbat (kvant - elektronlar, pozitronlar)

Moddani tashkil etishning tizimli darajalari (materiya va maydon)

Materiya va maydon boshqacha

Dam olish massasi bo'yicha

Harakat shakllariga ko'ra

O'tkazuvchanlik darajasi bo'yicha

Massa va energiya kontsentratsiyasi darajasi bo'yicha

Zarrachalar va to'lqinlar sifatida

Umumiy xulosa : moddalar va maydonlar o'rtasidagi farq makroskopik yaqinlikdagi real dunyoni to'g'ri tavsiflaydi. Bu farq mutlaq emas va mikroob'ektlarga o'tishda uning nisbiyligi aniq namoyon bo'ladi. Mikrokosmosda "zarralar" (materiya) va "to'lqinlar" (maydonlar) tushunchalari mikroob'ektlar mohiyatining ichki nomuvofiqligini ifodalovchi qo'shimcha belgilar sifatida ishlaydi.

Kvarklar elementar zarrachalarning tarkibiy qismidir

Barcha kvarklar kasr elektr zaryadiga ega. Kvarklar xarakterlanadi g'alatilik, joziba va go'zallik.

Barcha kvarklarning barion zaryadi 1/3 ga, tegishli antikvarklarniki esa 1/3 ga teng. Har bir kvark uchta holatga ega, bu holatlar rang holatlari deb ataladi: R - qizil, G - yashil va B - ko'k

Yaxshi ishingizni bilimlar bazasiga yuborish oddiy. Quyidagi shakldan foydalaning

Talabalar, aspirantlar, bilimlar bazasidan o‘z o‘qishlarida va ishlarida foydalanayotgan yosh olimlar sizdan juda minnatdor bo‘lishadi.

http://www.allbest.ru/ saytida joylashtirilgan

Nazorat ishi

Mikrodunyo: zamonaviy fizika tushunchalari

Kirish

Mikrodunyo - bu juda kichik, bevosita kuzatilmaydigan mikroob'ektlar dunyosi. (10-8 dan 10-16 sm gacha hisoblangan fazoviy o'lcham va umr bo'yi - cheksizlikdan 10-24 s gacha.)

Kvant mexanikasi (to'lqin mexanikasi) - mikrodarajada harakatni tavsiflash usuli va qonunlarini o'rnatadigan nazariya.

Mikrodunyo hodisalarini o'rganish klassik fizikada va hatto nisbiylik nazariyasida umumiy qabul qilingan natijalardan keskin farq qiladigan natijalarga olib keldi. Klassik fizika o'z maqsadini kosmosda mavjud bo'lgan ob'ektlarni tasvirlash va ularning vaqt o'tishi bilan o'zgarishini tartibga soluvchi qonunlarni shakllantirishda ko'rdi. Ammo radioaktiv parchalanish, diffraktsiya, spektral chiziqlarning emissiyasi kabi hodisalar uchun faqat alohida ob'ektning shunday bo'lishi va falon xususiyatga ega bo'lish ehtimoli borligini aytish mumkin. Kvant mexanikasida vaqt o'tishi bilan bitta ob'ektdagi o'zgarishlarni tartibga soluvchi qonunlar uchun joy yo'q.

Klassik mexanika zarrachalarning joylashuvi va tezligini va bu miqdorlarning vaqtga bog'liqligini ko'rsatish orqali tavsifi bilan tavsiflanadi. Kvant mexanikasida bir xil sharoitda bir xil zarrachalar boshqacha harakat qilishi mumkin.

1. Mikrodunyo: mikrodunyoni tavsiflovchi zamonaviy fizika tushunchalari

Mikrodunyoni o'rganishga o'tayotganda, jismoniy haqiqat birlashtirilganligi va materiya va maydon o'rtasida bo'shliq yo'qligi aniqlandi.

Mikrozarrachalarni o'rganish jarayonida olimlar klassik fan nuqtai nazaridan paradoksal holatga duch kelishdi: bir xil ob'ektlar ham to'lqin, ham korpuskulyar xususiyatlarni namoyish etdi.

Bu yo'nalishdagi birinchi qadamni nemis fizigi M. Plank qo'ydi. Ma'lumki, 19-asrning oxirida. Fizikada "ultrabinafsha falokat" deb nomlangan qiyinchilik paydo bo'ldi. Klassik elektrodinamika formulasidan foydalangan holda hisob-kitoblarga ko'ra, butunlay qora jismning termal nurlanishining intensivligi cheksiz o'sishi kerak edi, bu tajribaga aniq ziddir. M.Plank o'z hayotidagi eng qiyin deb atagan termal nurlanishni tadqiq qilish jarayonida u radiatsiya jarayonlarida energiya uzluksiz va har qanday miqdorda emas, faqat ma'lum bo'linmas miqdorlarda ajralib chiqishi yoki yutilishi mumkinligi haqidagi hayratlanarli xulosaga keldi. qismlar - kvant. Kvantlarning energiyasi mos keladigan nurlanish turidagi tebranishlar soni va universal tabiiy konstanta orqali aniqlanadi, uni M. Plank fanga h belgisi ostida kiritgan: E = h y.

Harakatning elementar kvantining ochilishini ishtiyoq bilan qabul qilgan va uni ijodiy rivojlantirgan birinchi fizik A. Eynshteyndir. 1905 yilda u termal nurlanish paytida energiyani kvantlangan yutilish va chiqarish haqidagi ajoyib g'oyani umuman radiatsiyaga o'tkazdi va shu bilan yorug'lik haqidagi yangi ta'limotni asosladi.

A. Eynshteyn gap umuminsoniy tabiatga ega tabiiy qonun haqida ketayotganini taklif qildi. Optikada hukmron bo'lgan qarashlarga qaramay, u Plank gipotezasini yorug'likka tadbiq qildi va yorug'likning korpuskulyar tuzilishini tan olish kerak degan xulosaga keldi.

Eynshteynning yorug'lik kvantlari haqidagi g'oyasi fotoelektr effekti hodisasini tushunish va tasavvur qilishda yordam berdi, uning mohiyati elektromagnit to'lqinlar ta'sirida moddadan elektronlarni taqillatishdir. Tajribalar shuni ko'rsatdiki, fotoeffektning mavjudligi yoki yo'qligi tushayotgan to'lqinning intensivligi bilan emas, balki uning chastotasi bilan belgilanadi. Agar har bir elektron bitta foton tomonidan chiqariladi deb faraz qilsak, unda quyidagilar aniq bo'ladi: ta'sir faqat fotonning energiyasi va shuning uchun uning chastotasi elektron va materiya o'rtasidagi bog'lanish kuchlarini engib o'tish uchun etarlicha yuqori bo'lganda yuzaga keladi.

Fotoelektr effektining bunday talqinining to'g'riligi (bu ish uchun Eynshteyn 1922 yilda fizika bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan) 10 yildan so'ng amerikalik fizik R.E.ning tajribalarida tasdiqlandi. Milliken. 1923 yilda amerikalik fizik A.H. tomonidan kashf etilgan. Kompton, erkin elektronli atomlarga juda qattiq rentgen nurlari ta'sir qilganda kuzatiladigan hodisa (Kompton effekti) yorug'likning kvant nazariyasini yana va nihoyat tasdiqladi. Bu nazariya eng eksperimental tasdiqlangan fizik nazariyalardan biridir. Ammo yorug'likning to'lqinli tabiati interferensiya va diffraksiya bo'yicha tajribalar orqali allaqachon aniqlangan edi.

Paradoksal vaziyat yuzaga keldi: yorug'lik nafaqat to'lqin, balki korpuskulalar oqimi sifatida ham o'zini tutishi aniqlandi. Difraksiya va interferentsiya tajribalarida uning to'lqin xossalari, fotoelektrik effektda esa korpuskulyar xossalari ochiladi. Bunday holda, foton korpuskulaning juda o'ziga xos turi bo'lib chiqdi. Uning diskretligining asosiy xarakteristikasi - energiyaning o'ziga xos qismi - sof to'lqin xarakteristikasi - chastota y (E = Nu) orqali hisoblangan.

M. Plank va A. Eynshteyn g'oyalarini rivojlantirar ekan, fransuz fizigi Lui de Brosh 1924 yilda materiyaning to'lqin xossalari haqidagi g'oyani ilgari surdi. U o'zining "Yorug'lik va materiya" asarida to'lqin va korpuskulyar tushunchalarni nafaqat yorug'lik nazariyasidagi A. Eynshteyn ta'limotiga muvofiq, balki materiya nazariyasida ham qo'llash zarurligi haqida yozgan.

De Broyl fikricha, massasi m bo‘lgan har qanday jism V tezlik bilan harakatlanuvchi to‘lqinga to‘g‘ri keladi:

Aslida, shunga o'xshash formula ilgari ma'lum edi, lekin faqat yorug'lik kvantlari - fotonlarga nisbatan.

mikrokosm kvant mexanik genetika fizikasi

2. M. Plank, Lui De Broyl, E. Shredinger, V. Geyzenberg, N. Bor va boshqalarning mikrodunyo tabiati haqidagi qarashlari.

1926 yilda avstriyalik fizik E. Shredinger Shredinger tenglamasi deb ataladigan materiya to'lqinlarining harakatini aniqlaydigan matematik tenglamani topdi. Ingliz fizigi P. Dirak uni umumlashtirgan.

L. de Broylning zarralar va to'lqinlarning universal "dualizmi" haqidagi jasur fikri materiya va yorug'lik xususiyatlarini ularning birligida qabul qilish mumkin bo'lgan nazariyani yaratishga imkon berdi. Bu holda yorug'lik kvantlari mikrokosmosning umumiy tuzilishining alohida momentiga aylandi.

Dastlab akustik toʻlqinlarga oʻxshash vizual real toʻlqin jarayonlari sifatida taqdim etilgan materiya toʻlqinlari mavhum matematik koʻrinish oldi va nemis fizigi M. Born tufayli “ehtimol toʻlqinlari” ramziy maʼnosini oldi.

Biroq, de Broyl gipotezasi eksperimental tasdiqlashni talab qildi. Moddaning toʻlqin xossalari mavjudligining eng ishonchli dalili 1927-yilda amerikalik fiziklar K.Devisson va L.Germerlar tomonidan elektron difraksiyaning kashf etilishi boʻldi. Keyinchalik neytronlar, atomlar va hatto molekulalarning diffraktsiyasini aniqlash uchun tajribalar o'tkazildi. Barcha holatlarda natijalar de Broyl gipotezasini to'liq tasdiqladi. Rivojlangan to'lqin mexanikasi formulalari tizimi asosida bashorat qilingan yangi elementar zarrachalarning kashf etilishi yanada muhimroq edi.

Zamonaviy fizikada to'lqin-zarralar ikkilanishini tan olish universal tus oldi. Har qanday moddiy ob'ekt ham korpuskulyar, ham to'lqin xususiyatlarining mavjudligi bilan tavsiflanadi.

Xuddi shu ob'ektning ham zarra, ham to'lqin sifatida namoyon bo'lishi an'anaviy g'oyalarni yo'q qildi.

Zarrachaning shakli kosmosning kichik hajmi yoki cheklangan hududida joylashgan ob'ektni nazarda tutadi, to'lqin esa kosmosning keng hududlarida tarqaladi. Kvant fizikasida voqelikning bu ikki ta'rifi bir-birini istisno qiladi, lekin ko'rib chiqilayotgan hodisalarni to'liq tavsiflash uchun bir xil darajada zarurdir.

Kvant mexanikasining izchil nazariya sifatida yakuniy shakllanishi noaniqlik tamoyilini o'rnatgan nemis fizigi V.Geyzenbergning ishi tufayli sodir bo'ldi? va daniyalik fizigi N. Bor, bir-birini to'ldirish tamoyilini shakllantirgan, uning asosida mikro-ob'ektlarning xatti-harakati tasvirlangan.

V.Geyzenbergning noaniqlik munosabatining mohiyati quyidagicha. Aytaylik, vazifa harakatlanuvchi zarrachaning holatini aniqlashdir. Agar klassik mexanika qonunlaridan foydalanish mumkin bo'lsa, unda vaziyat oddiy bo'lar edi: faqat zarrachaning koordinatalarini va uning momentumini (harakat miqdorini) aniqlash kerak edi. Ammo klassik mexanika qonunlarini mikrozarrachalarga tatbiq etib bo'lmaydi: mikrozarracha harakatining joylashuvi va kattaligini bir xil aniqlik bilan aniqlash nafaqat amaliy, balki umuman mumkin emas. Bu ikki xususiyatdan faqat bittasini aniq aniqlash mumkin. V. Geyzenberg o'zining "Atom yadrosi fizikasi" kitobida noaniqlik munosabatining mazmunini ochib beradi. Uning yozishicha, bir vaqtning o'zida ikkala parametr - pozitsiya va tezlikni aniq bilish hech qachon mumkin emas. Siz hech qachon bir vaqtning o'zida zarrachaning qayerda ekanligini va qanchalik tez va qaysi yo'nalishda harakatlanayotganini bila olmaysiz. Agar zarrachaning ma'lum bir momentda aniq qayerda ekanligini ko'rsatadigan tajriba o'tkazilsa, u holda harakat shu darajada buziladiki, undan keyin zarrachani topib bo'lmaydi. Aksincha, tezlikni aniq o'lchash bilan zarrachaning joylashishini aniqlash mumkin emas.

Klassik mexanika nuqtai nazaridan noaniqlik munosabati bema'ni ko'rinadi. Mavjud vaziyatni yaxshiroq baholash uchun shuni yodda tutishimiz kerakki, biz odamlar makrodunyoda yashaymiz va, qoida tariqasida, mikrodunyoga mos keladigan vizual modelni qura olmaymiz. Noaniqlik munosabati mikrodunyoni bezovta qilmasdan kuzatishning mumkin emasligining ifodasidir. Mikrofizik jarayonlarning aniq tasvirini berishga har qanday urinish korpuskulyar yoki to'lqin talqiniga tayanishi kerak. Korpuskulyar tavsifda o'lchash mikrozarracha harakatining energiyasi va kattaligining aniq qiymatini olish uchun, masalan, elektronning tarqalishi paytida amalga oshiriladi. Joylashuvni aniq aniqlashga qaratilgan tajribalarda, aksincha, to'lqin izohi, xususan, elektronlar ingichka plitalardan o'tganda yoki nurlarning burilishini kuzatishda qo'llaniladi.

Kvant mexanikasining asosiy printsipi noaniqlik munosabati bilan bir qatorda komplementarlik printsipi bo'lib, unga N. Bor quyidagi formulani bergan: «Zarralar va to'lqinlar tushunchalari bir-birini to'ldiradi va ayni paytda bir-biriga ziddir, ular sodir bo'layotgan voqealarning bir-birini to'ldiruvchi rasmlari"1.

Mikroob'ektlarning zarracha-to'lqin xossalaridagi qarama-qarshiliklar mikroob'ektlar va makroqurilmalarning nazoratsiz o'zaro ta'siri natijasidir. Qurilmalarning ikkita klassi mavjud: ba'zilarida kvant ob'ektlari o'zini to'lqin kabi, boshqalarida - zarrachalar kabi tutadi. Tajribalarda biz voqelikni shunday emas, balki faqat kvant hodisasini, shu jumladan qurilmaning mikroob'ekt bilan o'zaro ta'siri natijasini kuzatamiz. M. Born majoziy ma'noda to'lqinlar va zarralar jismoniy haqiqatning eksperimental vaziyatga "proyeksiyalari" ekanligini ta'kidladi.

Kvant mexanikasining muhim xususiyati E. Shredinger to'lqin funktsiyasi yordamida tasvirlangan mikro-ob'ektlarning xatti-harakatlarini bashorat qilishning ehtimollik xususiyatidir. To'lqin funktsiyasi turli darajadagi ehtimollik bilan mikroob'ektning kelajakdagi holatining parametrlarini aniqlaydi. Bu shuni anglatadiki, bir xil ob'ektlar bilan bir xil tajribalar o'tkazilganda har safar turli xil natijalar olinadi. Biroq, ba'zi qadriyatlar boshqalarga qaraganda ko'proq bo'ladi, masalan. faqat qiymatlarning ehtimollik taqsimoti ma'lum bo'ladi.

Noaniqlik, toʻldiruvchilik va ehtimollik omillarini hisobga olgan holda N. Bor kvant nazariyasining mohiyatini “Kopengagen” deb ataluvchi talqinni berdi: “Avvallari fizika olamni tasvirlaydi, deb umumiy qabul qilingan. Biz endi bilamizki, fizika faqat koinot haqida nima deyishimiz mumkinligini tasvirlaydi.”1

Kopengagen maktabi vakillari G.A.ning keskin qarshiligiga uchradi. Lorents, M.Plank, M.Laue, A.Eynshteyn, P.Langevin va boshqalar.Bu haqda A.Eynshteyn M.Bornga shunday yozgan edi: “Ilmiy qarashlarimizda biz antipodlarga aylanganmiz. Siz zar o‘ynaydigan Xudoga ishonasiz, men esa ob’ektiv borliqning to‘liq qonuniyligiga ishonaman... Men qat’iy aminmanki, ular oxir-oqibatda ehtimollar emas, balki faktlar tabiiy bo‘ladigan nazariyaga asoslanadilar. ulangan.” 2. U noaniqlik printsipiga, determinizmga va kvant mexanikasida kuzatish aktiga berilgan rolga qarshi chiqdi. Fizikaning keyingi rivojlanishi Eynshteynning haq ekanligini ko'rsatdi, u kvant nazariyasi mavjud shaklda oddiygina to'liq emas deb hisoblagan: fiziklarning noaniqlikdan hali qutula olmasligi, N. Bor ta'kidlaganidek, ilmiy uslubning cheklanganligini ko'rsatmaydi. lekin faqat kvant mexanikasining to'liq emasligi. Eynshteyn o'z nuqtai nazarini tasdiqlash uchun tobora ko'proq yangi dalillar keltirdi.

Eng mashhuri Eynshteyn-Podolskiy-Rozen paradoksi yoki EPR paradoksi bo'lib, ular yordamida ular kvant mexanikasining to'liq emasligini isbotlamoqchi bo'lishdi. Paradoks - bu fikrlash tajribasi: agar ikkita protondan tashkil topgan zarracha parchalanib, protonlar qarama-qarshi yo'nalishda uchib ketsa nima bo'ladi? Umumiy kelib chiqishi tufayli ularning xossalari bir-biriga bog'liq yoki fiziklar aytganidek, o'zaro bog'liqdir. Impulsning saqlanish qonuniga ko'ra, agar bir proton yuqoriga uchsa, ikkinchisi pastga uchishi kerak. Bir protonning impulsini o'lchaganimizdan so'ng, biz boshqa protonning momentumini, hatto u koinotning boshqa chetiga uchib ketgan bo'lsa ham, aniq bilib olamiz. Zarrachalar o'rtasida mahalliy bo'lmagan aloqa mavjud bo'lib, Eynshteyn buni "uzoqdagi arvohlarning harakati" deb atagan, bunda har bir zarra istalgan vaqtda ikkinchisining qaerdaligini va u bilan nima sodir bo'layotganini biladi.

1964 yilda J.S. Belaning ta'kidlashicha, kvant mexanikasi Eynshteyn bashorat qilganidan ko'ra bir-biriga bog'langan zarralar o'rtasida kuchliroq korrelyatsiyani bashorat qiladi.

Bell teoremasi shuni ko'rsatadiki, agar biron bir ob'ektiv koinot mavjud bo'lsa va kvant mexanikasi tenglamalari tizimli ravishda ushbu koinotga o'xshash bo'lsa, u holda har doim aloqa qiladigan ikkita zarracha o'rtasida qandaydir mahalliy bo'lmagan aloqa mavjud. Bell teoremasining mohiyati shundaki, izolyatsiyalangan tizimlar mavjud emas: Olamning har bir zarrasi boshqa barcha zarralar bilan "lahzali" aloqada. Butun tizim, hatto uning qismlari bir-biridan katta masofalar bilan ajralib tursa va ular orasida signallar, maydonlar, mexanik kuchlar, energiya va boshqalar bo'lmasa ham, yagona tizim sifatida ishlaydi.

1980-yillarning o'rtalarida A. Aspect (Parij universiteti) bir manba tomonidan ajratilgan detektorlarga qarab chiqariladigan fotonlar juftlarining qutblanishini o'rganish orqali bu bog'liqlikni eksperimental tarzda sinab ko'rdi. Ikki qator o'lchov natijalarini solishtirganda, ular o'rtasida muvofiqlik topildi. Mashhur fizik D.Bom nuqtai nazaridan, A.Aspect tajribalari Bell teoremasini tasdiqladi va A.Eynshteyn tomonidan mavjud bo'lgan nolokal yashirin o'zgaruvchilar pozitsiyasini qo'llab-quvvatladi. D.Bomning kvant mexanikasi talqinida zarrachaning koordinatalari va uning impuls momentida noaniqlik mavjud emas.

Olimlar aloqa tashuvchilari maxsus sohalar bo'lgan axborotni uzatish orqali amalga oshirilishini taklif qilishdi.

3. To‘lqinlar genetikasi

Biroq, haqiqat olimlarning umidlarini oqlamadi. DNK tuzilishi kashf etilgandan va bu molekulaning genetik jarayonlardagi ishtiroki batafsil ko'rib chiqilgandan so'ng, hayot hodisasining asosiy muammosi - uning ko'payish mexanizmlari mohiyatan hal qilinmagan. Genetik kodni dekodlash oqsillar sintezini tushuntirishga imkon berdi. Klassik genetiklar genetik molekulalar, DNK moddiy xususiyatga ega bo'lib, moddiy genetik kod yozilgan moddiy matritsani ifodalovchi modda kabi ishlaydi. Unga muvofiq tanaviy, moddiy va moddiy organizm rivojlanadi. Ammo organizmning fazoviy-vaqt tuzilishi xromosomalarda qanday kodlanganligi haqidagi savolni nukleotidlar ketma-ketligi haqidagi bilimlar asosida hal qilib bo'lmaydi. Sovet olimlari A.A. Lyubishchev va A.G. Gurvich 20-30-yillarda genlarni sof moddiy tuzilmalar sifatida ko'rib chiqish hayot hodisasini nazariy tavsiflash uchun aniq etarli emas degan fikrni bildirgan.

A.A. Lyubishchev 1925 yilda nashr etilgan "Irsiy omillarning tabiati to'g'risida" asarida genlar xromosoma bo'laklari ham, avtokatalitik fermentlarning molekulalari ham, radikallar ham, fizik tuzilish ham emasligini yozgan. U genni potentsial modda sifatida tan olish kerak deb hisoblagan. A.A.ning g'oyalarini yaxshiroq tushunish. Lyubishchev musiqiy yozuv bilan genetik molekulaning o'xshashligi bilan targ'ib qilinadi. Musiqa yozuvining o'zi moddiy bo'lib, qog'ozdagi piktogrammalarni ifodalaydi, lekin bu piktogrammalar moddiy shaklda emas, balki akustik to'lqinlar bo'lgan tovushlarda amalga oshiriladi.

Ushbu g'oyalarni ishlab chiqish, A.G. Gurvichning ta'kidlashicha, genetikada "biologik maydon tushunchasini kiritish zarur, uning xususiyatlari rasmiy ravishda fizik tushunchalardan olingan"1. A.G.ning asosiy g'oyasi. Gurvich embrionning rivojlanishi oldindan tuzilgan dasturga muvofiq sodir bo'ladi va o'z sohasida allaqachon mavjud bo'lgan shakllarni oladi. U birinchi bo'lib butun rivojlanayotgan organizm tarkibiy qismlarining xatti-harakatlarini dala tushunchalari asosida tushuntirdi. Rivojlanish jarayonida embrion tomonidan olingan shakllar dalada joylashgan. Gurvich har qanday vaqtda rivojlanish jarayonining natijasini belgilaydigan virtual shaklni dinamik ravishda oldindan tuzilgan shakl deb atadi va shu bilan teleologiya elementini sohaning dastlabki formulasiga kiritdi. Hujayra maydoni nazariyasini ishlab chiqqandan so'ng, u embrion jarayonini tartibga soluvchi va muvofiqlashtiruvchi printsip sifatida soha g'oyasini, shuningdek, organizmlarning ishlashini kengaytirdi. Gurvich sohaning umumiy g'oyasini asoslab, uni biologiyaning universal printsipi sifatida shakllantirdi. U hujayralardan biofotonik nurlanishni kashf etdi.

Rossiyalik biologlarning g'oyalari A.A. Lyubishchev va A.G. Gurvich - bu o'z vaqtidan oldinroq bo'lgan ulkan intellektual yutuq. Ularning fikrlarining mohiyati triadada joylashgan:

Genlar dualistik - ular bir vaqtning o'zida substansiya va maydondir.

Xromosomalarning maydon elementlari makonni - organizmning vaqtini belgilaydi va shu bilan biotizimlarning rivojlanishini nazorat qiladi.

Genlar estetik-tasavvur va nutqni tartibga solish funktsiyalariga ega.

Bu g'oyalar V.P. asarlari paydo bo'lgunga qadar ahamiyatsiz bo'lib qoldi. Kaznacheev 20-asrning 60-yillarida, unda olimlarning tirik organizmlarda ma'lumot uzatishning dala shakllari mavjudligi haqidagi bashoratlari eksperimental ravishda tasdiqlangan. V.P maktabi tomonidan taqdim etilgan biologiyadagi ilmiy yo'nalish. Kaznacheev, ko'zgu sitopatik effekt deb ataladigan ko'plab fundamental tadqiqotlar natijasida shakllangan bo'lib, u kvarts oynasi bilan ajratilgan tirik hujayralar moddaning bitta molekulasi o'tishiga imkon bermaydi, shunga qaramay ma'lumot almashadi. V.P ishidan keyin. Kaznacheevning so'zlariga ko'ra, biotizimlar hujayralari o'rtasida signal to'lqin kanalining mavjudligi endi shubha ostida emas edi.

V.P.ning tajribalari bilan bir vaqtda. Kaznacheev, xitoylik tadqiqotchi Jiang Kanzhen A.L.ning bashoratini aks ettiruvchi bir qator supergenetik tajribalar o'tkazdi. Lyubishchev va A.G. Gurvich. Jiang Kanchjenning ishi o'rtasidagi farq shundaki, u tajribalarni hujayra darajasida emas, balki organizm darajasida o'tkazgan. U DNK - genetik material - ikki shaklda mavjudligidan kelib chiqdi: passiv (DNK shaklida) va faol (elektromagnit maydon shaklida). Birinchi shakl genetik kodni saqlaydi va tananing barqarorligini ta'minlaydi, ikkinchisi esa uni bioelektrik signallar bilan ta'sir qilish orqali o'zgartirishga qodir. Xitoylik olim donor biotizimidan to'lqinli supergenetik signallarni o'qish, masofadan uzatish va akseptor organizmga kiritish qobiliyatiga ega uskunani ishlab chiqdi. Natijada, u faqat haqiqiy genlar nuqtai nazaridan ishlaydigan rasmiy genetika tomonidan "taqiqlangan" tasavvur qilib bo'lmaydigan duragaylarni ishlab chiqdi. Hayvon va o'simlik ximeralari shunday tug'ilgan: tovuq-o'rdaklar; boshoqlaridan bugʻdoy boshoqlari oʻsadigan makkajoʻxori va boshqalar.

Taniqli eksperimentator Jiang Kanzheng o'zi yaratgan eksperimental to'lqin genetikasining ba'zi jihatlarini intuitiv ravishda tushundi va dala genetik ma'lumotlarining tashuvchilari uning uskunasida ishlatiladigan ultra yuqori chastotali elektromagnit nurlanish ekanligiga ishondi, ammo u nazariy asoslab bera olmadi.

V.P.ning eksperimental ishlaridan so'ng. An'anaviy genetika nuqtai nazaridan tushuntirib bo'lmaydigan Kaznacheev va Jiang Kanzhen, sohada DNK xromosomasining ishini jismoniy, matematik va nazariy biologik tushunishda to'lqin genom modelini nazariy rivojlantirishga shoshilinch ehtiyoj bor edi. va moddiy o'lchamlar.

Bu muammoni hal qilishga birinchi urinishlar rus olimlari P.P. Garyaev, A.A. Berezin va A.A. Vasilev quyidagi vazifalarni qo'ydi:

fizik va matematik modellar doirasida materiya va maydon darajasida hujayra genomi ishini dualistik talqin qilish imkoniyatini ko'rsatish;

fantom to'lqin tasvir belgisi matritsalari yordamida hujayra genomining normal va "anomal" ishlash usullarini ko'rsatish;

*taklif etilgan nazariyaning to'g'riligini eksperimental dalillarni toping.

*Genlar nafaqat moddiy tuzilmalar, balki to'lqinli tuzilmalar hamdir
matritsalar, ularga ko'ra, xuddi shablonlarga ko'ra, tana qurilgan.

Tanani yaxlit tizim sifatida shakllantirishga va barcha tana tizimlarining muvofiqlashtirilgan faoliyatini to'g'rilashga yordam beradigan hujayralar o'rtasida ma'lumotlarning o'zaro almashinuvi nafaqat kimyoviy jihatdan - turli fermentlar va boshqa "signal" moddalarning sintezi orqali sodir bo'ladi. P.P. Garyaev hujayralar, ularning xromosomalari, DNKlari, oqsillari ma'lumotni fizik maydonlar - elektromagnit va akustik to'lqinlar va uch o'lchamli gologrammalar yordamida lazer xromosoma nurlari tomonidan o'qiladigan va radio to'lqinlarga aylantiriladigan va irsiy yo'nalishni uzatuvchi bu nurni chiqaradigan ma'lumotlarni uzatadi, deb taklif qildi va keyin eksperimental ravishda isbotladi. tananing makonidagi ma'lumotlar. Yuqori organizmlarning genomi biotizimlarning fazoviy-zamon tuzilishini tashkil etuvchi biogolografik kompyuter sifatida qaraladi. Organizm qurilgan maydon matritsalarining tashuvchilari genoglogrammalar va DNK solitonlar deb ataladigan to'lqinli jabhalar - bu organizmning genetik apparati tomonidan ishlab chiqarilgan va almashinuvda vositachi funktsiyalarni bajarishga qodir bo'lgan akustik va elektromagnit maydonlarning maxsus turi. hujayralar, to'qimalar va biotizim organlari o'rtasidagi strategik tartibga soluvchi ma'lumotlar.

*Genlar nafaqat genetika deb ataladigan narsani tashkil qiladi
ical kod, balki boshqa hamma narsa, ilgari bo'lgan DNKning aksariyati
ma'nosiz deb hisoblangan.

Ammo xromosomalarning aynan mana shu katta qismi to'lqin genetikasi doirasida tananing barcha hujayralarining asosiy "aqlli" tuzilishi sifatida tahlil qilinadi: "DNKning kodlanmaydigan hududlari shunchaki keraksiz emas, balki ba'zilar uchun mo'ljallangan tuzilmalardir. noaniq maqsadli maqsad.. kodlanmaydigan DNK ketma-ketliklari (bu genomning 95-99% ni tashkil qiladi) xromosomalarning strategik axborot mazmuni... Biotizimlar evolyutsiyasi genetik matnlarni va genom - biokompyuter - biokompyuterni yaratdi. kvazi-intellektual “mavzu” sifatida, o‘z darajasida “o‘qish va tushunish » bu “matnlarni”1. Supergeno-continuum deb ataladigan genomning bu komponenti, ya'ni. supergen, odamlar, hayvonlar, o'simliklarning rivojlanishi va hayotini ta'minlaydi, shuningdek, tabiiy o'limni dasturlashtiradi. Genlar va supergenlar o'rtasida keskin va o'tib bo'lmaydigan chegara yo'q, ular bir butun sifatida ishlaydi. Genlar RNK va oqsillar ko'rinishidagi moddiy "replikalarni" ta'minlaydi va supergenlar ichki va tashqi maydonlarni o'zgartiradi va ulardan ma'lumot kodlanadigan to'lqin tuzilmalarini hosil qiladi. Odamlar, hayvonlar, o'simliklar va protozoalarning genetik umumiyligi shundaki, oqsil darajasida bu variantlar barcha organizmlarda deyarli bir xil yoki bir oz farq qiladi va xromosoma umumiy uzunligining faqat bir necha foizini tashkil etuvchi genlar tomonidan kodlanadi. Ammo ular xromosomalarning "axlat qismi" darajasida farqlanadi, bu ularning deyarli butun uzunligini tashkil qiladi.

*Xromosomalarning shaxsiy ma'lumotlari rivojlanish uchun etarli emas
tanasi. Xromosomalar jismoniy jihatdan ma'lum bir o'lcham bo'ylab teskari bo'ladi
Em rivojlanishi uchun ma'lumotlarning asosiy qismini ta'minlaydigan Xitoy vakuum
Briona. Genetik apparat o'z-o'zidan va vakuum yordamida qodir
gologrammalar kabi buyruq to'lqin tuzilmalarini yaratish, ta'minlash
organizmning rivojlanishiga ta'sir qiladi.

Hayotni kosmo-sayyora hodisasi sifatida chuqurroq tushunish uchun P.P. tomonidan olingan eksperimental ma'lumotlar muhim ahamiyatga ega edi. Garyaev, biofild ma'lumotlarini izolyatsiya qilish sharoitida organizmning rivojlanish dasturini to'liq ko'paytirish uchun hujayra genomining etarli emasligini isbotladi. Tajriba ikkita kamerani qurishdan iborat bo'lib, ularning har birida qurbaqa tuxumidan novdalar rivojlanishi uchun barcha tabiiy sharoitlar yaratilgan - havo va suvning zarur tarkibi, harorat, yorug'lik sharoitlari, hovuz loylari va boshqalar. Faqatgina farq shundaki, bitta kamera elektromagnit to'lqinlarni o'tkazmaydigan perma-loy materialdan, ikkinchisi esa to'lqinlarga xalaqit bermaydigan oddiy metalldan qilingan. Har bir xonaga teng miqdorda urug'langan qurbaqa tuxumlari joylashtirildi. Tajriba natijasida birinchi kamerada bir necha kundan keyin nobud bo'lgan barcha injiqlar paydo bo'ldi, ikkinchi kamerada esa o'z vaqtida tuxumdan chiqib, normal rivojlanib, keyinchalik qurbaqalarga aylandi.

* Xromosoma kontinuumining DNK matnlari va gologrammalarini ko'p o'lchovli fazo-vaqt va semantik versiyalarda o'qish mumkin. Hujayra genomining insonga o'xshash to'lqin tillari mavjud.

Nazorat tajribalarida o'sishni rag'batlantiruvchi to'lqin dasturlarining samaradorligini tekshirish uchun o'simlik metabolizmiga hech qanday ta'sir ko'rsatmaydigan generatorlar orqali o'simlik genomiga ma'nosiz nutq psevdokodlari kiritildi, o'simlik genomining semantik qatlamlariga mazmunli kirish ta'sir ko'rsatdi. o'sishning keskin, ammo qisqa muddatli tezlashishi.

Inson nutqining o'simlik genomlari tomonidan tan olinishi (tildan qat'i nazar) lingvistik genetikaning barcha organizmlar uchun umumiy bo'lgan va butun organizmlar uchun saqlanib qolgan biotizimlar genomining proto-tilining mavjudligi haqidagi pozitsiyasiga to'liq mos keladi. Yer genofondining umumiy tuzilishi. Bu erda barcha tabiiy tillar barcha odamlar uchun va, ehtimol, o'zlarining supergenetik tuzilmalari uchun invariant bo'lgan chuqur tug'ma universal grammatikaga ega, deb hisoblagan strukturaviy tilshunoslik klassikasi N.Xomskiyning g'oyalari bilan mos kelishini ko'rish mumkin.

Xulosa

Mikrodunyoni o'rganishda tubdan yangi nuqtalar quyidagilar edi:

· Har bir elementar zarra ham korpuskulyar, ham to‘lqin xossalariga ega.

· Materiya nurlanishga aylanishi mumkin (zarra va antizarraning yo'q qilinishi fotonni, ya'ni yorug'lik kvantini hosil qiladi).

· Elementar zarrachaning joylashuvi va impulsini faqat ma’lum bir ehtimol bilan bashorat qilish mumkin.

· Haqiqatni o'rganuvchi qurilma unga ta'sir qiladi.

· To'g'ri o'lchash faqat zarrachalar oqimini chiqarishda mumkin, lekin bitta zarracha emas.

Adabiyotlar ro'yxati

1. P.P. Goryaev, "To'lqinli genetik kod", M., 1997 yil.

2. G. Idlis, “Astronomiya, fizika va kosmologiyadagi inqilob”, M., 1985 y.

3. A.A. Gorelov. “Zamonaviy tabiatshunoslik tushunchalari” ma’ruzalar kursi,

4. Moskva “Markaz” 2001 yil

5. V.I. Lavrinenko, V.P. Ratnikov, "Zamonaviy tabiatshunoslik tushunchalari", M., 2000.

6. Zamonaviy tabiatshunoslik tushunchalari: Universitetlar uchun darslik / Ed. prof. V.N. Lavrinenko, prof. V.P. Ratnikova. -- 3-nashr, qayta ko'rib chiqilgan. va qo'shimcha -- M.: BIRLIK-DANA, 2006 yil.

Allbest.ru saytida e'lon qilingan

Shunga o'xshash hujjatlar

Dunyoning atom-molekulyar tuzilishi nazariyasi. Mikrodunyo ob'ektlari: elektron, asosiy zarralar, fermionlar, leptonlar, adronlar, atom, atom yadrosi va molekula. Kvant mexanikasi va mikrodunyo hodisalarining rivojlanishi. Mikrodunyo va kvant mexanikasi tushunchalari.

referat, 26.07.2010 qo'shilgan

Fizikada noklassik tushunchalarning paydo bo'lishi. Elektronning to'lqin tabiati. Devisson va Germer (1927) tajribasi. Mikrodunyoning kvant mexanik tavsifining xususiyatlari. Geyzenberg matritsasi mexanikasi. Atom va molekulalarning elektron tuzilishi.

taqdimot, 22.10.2013 qo'shilgan

Kvant nazariyasining tug'ilish tarixi. Kompton effektining kashfiyoti. Rezerford va Borning atom tuzilishiga oid tushunchalarining mazmuni. Broyl to'lqin nazariyasining asosiy tamoyillari va Geyzenbergning noaniqlik printsipi. To'lqin-zarralar ikkiligi.

referat, 25.10.2010 qo'shilgan

Antik davr va o'rta asrlarning fizik tushunchalari. Hozirgi zamonda fizikaning rivojlanishi. Fizikada klassik tushunchalardan relyativistik tushunchalarga o‘tish. Empedokl va Anaksagor tomonidan tartibsizlikdan tartibning paydo bo'lishi tushunchasi. Makro va mikrodunyoning zamonaviy fizikasi.

referat, 27/12/2016 qo'shilgan

Kvant nazariyasining rivojlanish tarixi. Dunyoning kvant maydoni tasviri. Kvant mexanik tavsifining asosiy tamoyillari. Kvant-mexanik hodisalarning kuzatuvchanligi, ravshanligi printsipi. Noaniqlik munosabatlari. N.Borning bir-birini to'ldirish tamoyili.

referat, 2013-06-22 qo'shilgan

Termal nurlanish, Plankning kvant gipotezasi. Elektromagnit nurlanishning kvant xossalari. Fotoelektrik effekt uchun Eynshteyn formulasi. Moddaning zarracha-to'lqinli dualizmi. Heisenberg noaniqlik munosabatlari. Statsionar Shredinger tenglamasi.

o'quv qo'llanma, 05/06/2013 qo'shilgan

Fizikaning asosiy vakillari. Asosiy fizik qonunlar va tushunchalar. Klassik tabiatshunoslik tushunchalari. Moddaning tuzilishi haqida atomistik tushuncha. Dunyoning mexanik rasmini shakllantirish. Fizikaning tibbiyotga ta'siri.

referat, 27.05.2003 yil qo'shilgan

De Broyl to'lqinlarining jismoniy ma'nosi. Heisenberg noaniqlik munosabati. Zarracha xossalarining zarracha-to'lqinli ikkiligi. To'lqin funktsiyasini normallashtirish sharti. Shredinger tenglamasi relyativistik bo'lmagan kvant mexanikasining asosiy tenglamasi sifatida.

taqdimot, 03/14/2016 qo'shilgan

Klassik bo'lmagan fizikaning tamoyillari. Materiya, fazo va vaqt haqidagi zamonaviy g'oyalar. Kvant fizikasining asosiy g'oyalari va tamoyillari. Elementar zarralar haqidagi zamonaviy g'oyalar. Mikrodunyoning tuzilishi. Asosiy jismoniy o'zaro ta'sirlar.

referat, 30.10.2007 qo'shilgan

Molekulaning ogʻirlik markazini aniqlash va molekulaning toʻliq toʻlqin funksiyasi uchun Shredinger tenglamasini tavsiflash. Molekula energiyasini hisoblash va molekulyar to'lqin funksiyasining tebranish qismi uchun tenglama tuzish. Elektron harakati va molekulyar spektroskopiya.