Problemi moderne fizike, broj 3 il 1955. Dva pristupa problemu odnosa geometrije i fizike

Izdanja:
* Aleksandrov E.B., Khvostenko G.I., Chaika M.P. Interferencija atomskih stanja. (1991)
* Alikhanov A.I. Slabe interakcije. Najnovija istraživanja beta raspada. (1960)
* Allen L., Jones D. Osnove fizike plinskih lasera. (1970)
* Alpert Ya.L. Valovi i umjetna tijela u površinskoj plazmi. (1974)
* (1988)
* Andreev I.V. Kromodinamika i kruti procesi pri visokim energijama. (1981)
* Anisimov M.A. Kritične pojave u tekućinama i tekućim kristalima. (1987)
* Arakelyan S.M., Chilingaryan Yu.S. Nelinearna optika tekućih kristala. (1984)
* (1969)
* Akhmanov S.A., Vysloukh V.A., Chirkin A.S. Optika femosekundnih laserskih impulsa. (1988)
* (1981)
* (1962)
* Bakhvalov N.S., Zhileikin Ya.M., Zabolotskaya E.A. i dr. Nelinearna teorija zvučnih zraka. (1982)
* Belov K.P., Belyanchikova M.A., Levitin R.Z., Nikitin S.A. Feromagneti i antiferomagneti rijetkih zemalja. (1965)
* Butykin V.S., Kaplan A.E., Khronopulo Yu.G., Yakubovich E.I. Rezonantne interakcije svjetlosti s materijom. (1977)
* (1970)
* Bresler S.E. radioaktivni elementi. (1949.)
* Brodsky A.M., Gurevich Yu.Ya. Teorija emisije elektrona iz metala. (1973)
* Bugakov V.V. Difuzija u metalima i legurama. (1949.)
* Vavilov V.S., Gippius A.A., Konorova E.A. Elektronički i optički procesi u dijamantu. (1985)
* Weisenberg A.O. Mu-mezon. (1964.)
* (1968)
* Vasiliev V.A., Romanovski Yu.M., Yakhno V.G. Autovalni procesi. (1987)
* (1986)
* (1988)
* (1984)
* Vonsovski S.V. Moderna doktrina magnetizma. (1952.)
* (1969)
* Vonsovski S.V. i dr. Feromagnetska rezonancija. Fenomen rezonantne apsorpcije visokofrekventnog elektromagnetskog polja u feromagnetskim tvarima. (1961)
* (1981)
* Geilikman B.T., Kresin V.Z. Kinetičke i nestacionarne pojave u supravodičima. (1972)
* Goetze V. Fazni prijelazi tekuće staklo. (1992)
* (1975)
* Ginzburg V.L., Rukhadze A.A. Valovi u magnetoaktivnoj plazmi. (1970)
* Ginzburg S.L. Ireverzibilni fenomeni u spin staklima. (1989)
* Grinberg A.P. Metode ubrzavanja nabijenih čestica. (1950)
* Gurbatov S.N., Malakhov A.N., Saichev A.I. Nelinearni slučajni valovi u medijima bez disperzije. (1990)
* Gurevich Yu.Ya., Harkats Yu.I. superionski vodiči. (1992)
* Dorfman Ya.G. Magnetska svojstva atomske jezgre. (1948.)
* Dorfman Ya.G. Dijamagnetizam i kemijsko vezivanje. (1961)
* Ževandrov N.D. Optička anizotropija i migracija energije u molekulskim kristalima. (1987)
* (1970)
* (1984)
* (1972)
* Kerner B.S., Osipov V.V. Autosolitoni: lokalizirana izrazito neravnotežna područja u homogenim disipativnim sustavima. (1991)
* (1985)
* Klyatskin V.I. Imerzijska metoda u teoriji širenja valova. (1986)
* Klyatskin V.I. Statistički opis dinamičkih sustava s fluktuirajućim parametrima. (1975)
* Korsunski M.I. Anomalna fotovodljivost. (1972)
* Kulik I.O., Yanson I.K. Josephsonov efekt u supravodljivim tunelskim strukturama. (1970)
* Likharev K.K. Uvod u dinamiku Josephsonovih spojeva. (1985)
* Aproksimacija snopa i problemi širenja radiovalova. (1971) Kompilacija
* (1958)
* (1967)
* Minogin V.G., Letohov V.S. Pritisak laserske zrake na atome. (1986)
* Mikhailov I.G. Širenje ultrazvučnih valova u tekućinama. (1949.)
* Neutrino. (1970) Kompilacija
* Opća načela kvantne teorije polja i njihove posljedice. (1977) Kompilacija
* Ostašev V.E. Širenje zvuka u pokretnim medijima. (1992)
* Pavlenko V.N., Sitenko A.G. Fenomeni odjeka u plazmi i plazmi sličnim medijima. (1988)
* Patashinsky A.Z., Pokrovsky V.L. Fluktuacijska teorija faznih prijelaza. (1975)
* Puškarov D.I. Defektoni u kristalima: Metoda kvazičestica u kvantnoj teoriji defekata. (1993)
* Rick G.R. Masena spektroskopija. (1953)
* Supravodljivost: Sat. Umjetnost. (1967)
* Sena L.A. Sudar elektrona i iona s atomima plina. (1948.)
* (1960)
* (1964)
* Smilga V.P., Belousov Yu.M. Mionska metoda za proučavanje materije. (1991)
* Smirnov B.M. kompleksni ioni. (1983)
* (1988)
* (1991)
* Stepanyants Yu.A., Fabrikant A.L. Širenje valova u posmičnom strujanju. (1996)
* Tverskoy B.A. Dinamika Zemljinih radijacijskih pojaseva. (1968)
* Turov E.A. - Fizikalna svojstva magnetski uređenih kristala. fenomenol. Teorija spinskih valova u feromagnetima, antiferomagnetima. (1963)
* (1972)
* (1961)
* Fotokonduktivnost. (1967) Kompilacija
* Frish S.E. Spektroskopsko određivanje nuklearnih momenata. (1948.)
* (1965)
* Khriplovich I.B. Neočuvanje pariteta u atomskim pojavama. (1981)
* Chester J. Teorija ireverzibilnih procesa. (1966)
* Shikin V.B., Monarha Yu.P. Dvodimenzionalni nabijeni sustavi u heliju. (1989)

sažetak

u fizici

na temu:

« Problemi moderne fizike»

Počnimo s problemom koji sada privlači najveću pozornost fizičara, na kojem radi možda najveći broj istraživača i istraživačkih laboratorija u cijelom svijetu – to je problem atomske jezgre i to, posebno, kao njegov najhitniji problem. i važan dio - takozvani problem urana.

Bilo je moguće ustanoviti da se atomi tola sastoje od relativno teške pozitivno nabijene jezgre okružene određenim brojem elektrona. Pozitivni naboj jezgre i negativni naboji okolnih elektrona međusobno se poništavaju. U cjelini, čini se da je atom neutralan.

Od 1913. do gotovo 1930. godine fizičari su na najpažljiviji način proučavali svojstva i vanjske manifestacije atmosfere elektrona koji okružuju atomsku jezgru. Ta su istraživanja dovela do jedinstvene integralne teorije, koja je otkrila nove zakone gibanja elektrona u atomu, dosad nepoznate nama. Ova teorija se naziva kvantna ili valna teorija materije. Vratit ćemo se njoj.

Otprilike od 1930. fokus je bio na atomskoj jezgri. Jezgra nas posebno zanima jer je u njoj koncentrirana gotovo sva masa atoma. A masa je mjera količine energije koju određeni sustav posjeduje.

Svaki gram bilo koje tvari sadrži točno poznatu energiju, štoviše, vrlo značajnu. Tako se, primjerice, u čaši čaja, koja teži oko 200 g, nalazi količina energije za koju bi bilo potrebno sagorjeti oko milijun tona ugljena da bi se dobila.

Ta energija nalazi se upravo u atomskoj jezgri, jer 0,999 ukupne energije, ukupne mase tijela, čine jezgre, a samo manje od 0,001 ukupne mase može se pripisati energiji elektrona. Kolosalne zalihe energije u jezgrama neusporedive su ni s jednom oblik energije kakav smo do sada poznavali.

Naravno, primamljiva je nada u posjed ove energije. Ali da biste to učinili, prvo ga morate proučiti, a zatim pronaći načine kako ga koristiti.

Ali, osim toga, jezgra nas zanima iz drugih razloga. Jezgra atoma u potpunosti određuje njegovu cjelokupnu prirodu, određuje njegova kemijska svojstva i njegovu individualnost.

Ako se željezo razlikuje od bakra, od ugljika, od olova, onda je ta razlika upravo u atomskim jezgrama, a ne u elektronima. Elektroni svih tijela su isti, a svaki atom može izgubiti dio svojih elektrona do te mjere da se svi elektroni mogu odvojiti od atoma. Sve dok je atomska jezgra sa svojim pozitivnim nabojem netaknuta i nepromijenjena, uvijek će privlačiti onoliko elektrona koliko je potrebno da kompenzira svoj naboj. Ako u jezgri srebra postoji 47 naboja, tada će ona na sebe uvijek pričvrstiti 47 elektrona. Dakle, dok ciljam na jezgru, imamo posla s istim elementom, s istom tvari. Vrijedno je promijeniti jezgru, jer se iz jednog kemijskog elementa dobiva drugi. Tek tada bi se ostvario dugogodišnji san o alkemiji napuštenoj izvan beznađa - transformacija jednih elemenata u druge. U sadašnjoj fazi povijesti taj se san ostvario, ne baš u obliku i ne s rezultatima koje su alkemičari očekivali.

Što znamo o atomskoj jezgri? Jezgra se pak sastoji od još manjih komponenti. Ovi sastojci su najjednostavnije jezgre koje su nam poznate u prirodi.

Najlakša, a samim time i najjednostavnija jezgra je jezgra atoma vodika. Vodik je prvi element periodnog sustava s atomskom težinom od oko 1. Vodikova jezgra je dio svih ostalih jezgri. No, s druge strane, lako je vidjeti da se sve jezgre ne mogu sastojati samo od jezgri vodika, kao što je Prout sugerirao davno, prije više od 100 godina.

Jezgre atoma imaju određenu masu, koja je dana atomskom težinom, i određeni naboj. Naboj jezgre određuje broj koji ovaj element zauzima. u periodni sustav Mendeljejeva.

Vodik je prvi element u ovom sustavu: ima jedan pozitivan naboj i jedan elektron. Drugi element po redu ima jezgru s dvostrukim nabojem, treći - s trostrukim nabojem i tako dalje. sve do posljednjeg i najtežeg od svih elemenata, urana, čija jezgra ima 92 pozitivna naboja.

Mendeljejev je, sistematizirajući golemu eksperimentalnu građu iz područja kemije, stvorio periodni sustav. Naravno, u to vrijeme nije sumnjao u postojanje jezgri, ali nije mislio da je redoslijed elemenata u sustavu koji je stvorio određen samo nabojem jezgre i ničim više. Ispostavilo se da ove dvije karakteristike atomskih jezgri - atomska težina i naboj - ne odgovaraju onome što bismo mogli očekivati ​​od Proutove hipoteze.

Dakle, drugi element - helij ima atomsku težinu 4. Ako se sastoji od 4 jezgre vodika, onda bi njegov naboj trebao biti 4, ali u međuvremenu njegov naboj je 2, jer je to drugi element. Stoga se mora misliti da u heliju postoje samo 2 jezgre vodika. Vodikove jezgre nazivamo protonima. Ali na osim toga, u jezgri helija postoje još 2 jedinice mase, koje nemaju naboj. Druga komponenta jezgre mora se smatrati nenabijenom vodikovom jezgrom. Moramo razlikovati jezgre vodika koje imaju naboj, odnosno protone, i jezgre koje nemaju potpuno električni naboj, neutralne, zovemo ih neutroni.

Sve jezgre sastoje se od protona i neutrona. Helij ima 2 protona i 2 neutrona. Dušik ima 7 protona i 7 neutrona. Kisik ima 8 protona i 8 neutrona, ugljik C ima protone i 6 neutrona.

Ali dalje se ta jednostavnost donekle narušava, broj neutrona postaje sve veći u odnosu na broj protona, au samom posljednjem elementu - uranu postoje 92 naboja, 92 protona, a njegova atomska težina je 238. Posljedično, još 146 neutroni se dodaju na 92 ​​protona.

Naravno, ne može se misliti da je ono što znamo 1940. već iscrpan prikaz stvarnog svijeta i da raznolikost prestaje s tim česticama, koje su elementarne u doslovnom smislu riječi. Pojam elementarnog označava samo određeni stupanj u našem prodiranju u dubine prirode. U ovoj fazi, međutim, znamo sastav atoma samo do ovih elemenata.

Ovu jednostavnu sliku zapravo nije bilo tako lako razjasniti. Morali smo prevladati cijeli niz poteškoća, čitav niz proturječja, koja su se čak i u trenutku njihova otkrića činila beznadnom, ali koja su se, kao i uvijek u povijesti znanosti, pokazala samo različitim stranama općenitije slike. , što je bila sinteza onoga što je izgledalo kao kontradikcija, i prešli smo na sljedeće, dublje razumijevanje problema.

Najvažnija od tih poteškoća pokazala se sljedećom: na samom početku našeg stoljeća već se znalo da b-čestice (ispostavilo se da su jezgre helija) i e-čestice (elektroni) lete iz dubine. radioaktivnih atoma (tada nije bilo pojma o jezgri). Činilo se da ono što leti iz atoma je ono od čega se sastoji. Stoga se činilo da se jezgre atoma sastoje od jezgri helija i elektrona.

Pogreška prvog dijela ove izjave je jasna: očito je da je nemoguće sastaviti jezgru vodika od četiri puta težih jezgri helija: dio ne može biti veći od cjeline.

Drugi dio ove izjave pokazao se lažnim. Elektroni se doista emitiraju tijekom nuklearnih procesa, a ipak u jezgrama nema elektrona. Čini se da ovdje postoji logična kontradikcija. Je li tako?

Znamo da atomi emitiraju svjetlost, svjetlosne kvante (fotone).

Zašto su ti fotoni pohranjeni u atomu u obliku svjetlosti i čekaju trenutak da polete? Očito ne. Emisiju svjetlosti shvaćamo na način da električni naboji u atomu, prelazeći iz jednog stanja u drugo, oslobađaju određenu količinu energije, koja prelazi u oblik energije zračenja koja se širi prostorom.

Slična razmatranja mogu se izraziti u odnosu na elektron. Elektron, iz više razloga, ne može biti u atomskoj jezgri. Ali ne može se stvoriti u jezgri, poput fotona, jer ima negativan električni naboj. Čvrsto je utvrđeno da električni naboj, kao i energija i materija općenito, ostaju nepromijenjeni; ukupna količina električne energije nigdje se ne stvara i nigdje ne nestaje. Stoga, ako se negativni naboj odnese, tada jezgra dobiva jednak pozitivan naboj. Proces emisije elektrona prati promjena naboja jezgre. Ali jezgra se sastoji od protopopsa i neutrona, što znači da se jedan od nenabijenih neutrona pretvorio u pozitivno nabijen proton.

Jedan negativan elektron se ne može niti pojaviti niti nestati. Ali dva suprotna naboja mogu se, kada se dovoljno približe, međusobno kompenzirati ili čak potpuno nestati, oslobađajući svoju rezervu energije u obliku energije zračenja (fotona).

Koji su to pozitivni naboji? Uspijelo se utvrditi da se uz negativne elektrone u prirodi opažaju i pomoću laboratorija i tehnologije stvaraju pozitivni naboji, koji po svim svojim svojstvima: po masi, po veličini naboja potpuno odgovaraju elektronima, ali imaju samo pozitivan naboj. Takav naboj nazivamo pozitron.

Tako razlikujemo elektrone (negativne) i pozitrone (pozitivne), koji se razlikuju samo po suprotnom predznaku naboja. U blizini jezgri mogu se dogoditi i procesi spajanja pozitrona s elektronima i cijepanje na elektron i pozitron, pri čemu elektron napušta atom, a pozitron ulazi u jezgru, pretvarajući neutron u proton. Istovremeno s elektronom odlazi i nenabijena čestica, neutrino.

Postoje i takvi procesi u jezgri, u kojima elektron prenosi svoj naboj na jezgru, pretvarajući proton u neutron, a pozitron leti iz atoma. Kada elektron napusti atom, naboj jezgre se povećava za jedan; kada pozitron ili proton izleti, naboj i broj u periodnom sustavu smanjuju se za jednu jedinicu.

Sve jezgre sastoje se od nabijenih protona i nenabijenih neutrona. Pitanje je koje ih sile zadržavaju u atomskoj jezgri, što ih povezuje, što određuje izgradnju raznih atomskih jezgri od tih elemenata?

Slično pitanje o povezanosti jezgre s elektronima u atomu dobilo je jednostavan odgovor. Pozitivni naboj jezgre privlači k sebi negativne elektrone prema osnovnim zakonima elektriciteta, kao što Sunce gravitacijom privlači Zemlju i druge planete. Ali u atomskoj jezgri jedan od sastavnih dijelova je neutralan. Kako je povezan s pozitivno nabijenim protonom i drugim neutronima? Eksperimenti su pokazali da su sile koje vežu dva neutrona približno iste veličine kao sile koje vežu neutron za proton i čak 2 protona jedan za drugi. To nisu gravitacijske sile, niti električne ili magnetske interakcije, već sile posebne prirode koje proizlaze iz kvantne, odnosno valne mehanike.

Jedan od sovjetskih znanstvenika, I.E. "Gamm je pretpostavio da vezu između neutrona i protona osiguravaju električni naboji - elektroni i pozitroni. Njihova emisija i apsorpcija doista bi trebale dati neke sile vezivanja između protona i neutrona. Ali, kao što su proračuni pokazali, te sile su mnoge puta slabiji od onih koji stvarno postoje u jezgri i daju njezinu snagu.

Zatim je japanski fizičar Yukawa pokušao postaviti problem na sljedeći način: budući da interakcija putem elektrona i pozitrona nije dovoljna da objasni nuklearne sile, koje bi onda čestice dale dovoljne sile? I izračunao je da ako u jezgri postoje negativne i pozitivne čestice s masom 200 puta većom od pozitronskog p elektrona, tada bi te čestice osigurale ispravnu re-masku sila interakcije.

Nešto kasnije te su čestice otkrivene u kozmičkim zrakama koje, dolazeći iz svjetskog svemira, prodiru u atmosferu i promatraju se i na zemljinoj površini, i na visinama Elbrusa, pa čak i pod zemljom na prilično velikoj dubini. Ispostavilo se da kozmičke zrake, ulazeći u atmosferu, stvaraju negativno i pozitivno nabijene čestice, čija je masa oko 200 puta veća od mase elektrona. Te su čestice istovremeno 10 puta lakše od protona i neutrona (koji su oko 2000 puta teži od elektrona). Dakle, radi se o nekim česticama "prosječne" težine. Zbog toga su nazvani mezotroni ili kraće mezoni. Njihovo postojanje kao dijela kozmičkih zraka u zemljinoj atmosferi sada je izvan sumnje.

Isti I.E. Tamm je nedavno proučavao zakone gibanja mezona. Ispostavilo se da imaju neobična svojstva, u mnogim aspektima ne slična svojstvima elektrona i pozitrona. Na temelju teorije o mezonima, on je zajedno s L.D. Landau je stvorio izuzetno zanimljivu teoriju nastanka neutrona i protona.

Tamm i Landau zamišljaju da je neutron proton u kombinaciji s negativnim mezonom. Pozitivno nabijeni proton s negativnim elektronom tvore nam dobro poznati atom vodika. Ali ako umjesto negativnog elektrona postoji negativni mezon, 200 puta teža čestica, s posebnim svojstvima, tada takva kombinacija zauzima puno manje prostora i po svim svojim svojstvima blisko odgovara onome što znamo o neutronu.

Prema ovoj hipotezi, smatra se da je neutron proton povezan s negativnim mezonom, i obrnuto, proton je neutron povezan s pozitivnim mezonom.

Tako se "elementarne" čestice - protoni i neutroni - pred našim očima ponovno počinju raslojavati i otkrivati ​​svoju složenu strukturu.

No, možda je još zanimljivije da nas takva teorija vraća na električnu teoriju majki, poremećenih pojavom neutrona. Sada se opet može tvrditi da su svi elementi atoma i njegove jezgre, koje još uvijek poznajemo, u biti električnog porijekla.

Međutim, ne treba misliti da se u jezgri jednostavno radi o ponavljanju svojstava istog atoma.

Krećući se od iskustva skupljenog u astronomiji i mehanici do mjerila atoma, do 100 milijuntih dijelova centimetra, nalazimo se u novom svijetu u kojem se očituju dosad nepoznata nova fizikalna svojstva atomske fizike. Ova svojstva objašnjava kvantna mehanika.

Sasvim je prirodno očekivati, a očito nam iskustvo to već pokazuje, da kada prijeđemo na sljedeću fazu, na atomsku jezgru, a atomska jezgra je još uvijek 100 tisuća puta manja od atoma, onda ovdje otkrivamo još uvijek nove, specifične zakonitosti nuklearnih procesa koji se ne očituju na zamjetan način ni u atomu ni u velikim tijelima.

Ta kvantna mehanika, koja nam savršeno opisuje sva svojstva atomskih sustava, pokazuje se nedostatnom i mora se dopunjavati i ispravljati u skladu s pojavama koje se nalaze u atomskoj jezgri.

Svaki takav kvantitativni stupanj popraćen je Manifestacijom kvalitativno novih svojstava. Sile koje vežu proton i neutron za mezon nisu sile elektrostatskog privlačenja, već Coulombovi zakoni koji vežu jezgru vodika za njezin elektron, to su sile složenije prirode, opisane Tammovom teorijom.

Ovako nam sada izgleda struktura atomske jezgre. Supružnici Pierre i Marie Curie 1899. otkrio radij i proučavao njegova svojstva. Ali put promatranja, neizbježan u prvoj fazi, jer drugog puta nismo imali, krajnje je neučinkovit put za razvoj znanosti.

Brzi razvoj osigurava mogućnost aktivnog utjecaja na predmet koji se proučava. Počeli smo prepoznavati atomsku jezgru kada smo naučili kako je aktivno modificirati. Ovo je udaljeni. prije otprilike 20 godina poznatom engleskom fizičaru Rutherfordu.

Odavno je poznato da se pri susretu dvije atomske jezgre može očekivati ​​međusobni udar jezgri. Ali kako napraviti takav sastanak? Uostalom, jezgre su pozitivno nabijene. Kada se približavaju, one se međusobno odbijaju, a dimenzije su im tako male da odbojne sile dostižu enormnu vrijednost. Atomska energija je potrebna da se nadvladaju te sile i natjera jedna jezgra da se susreće s drugom. Da bi se akumulirala takva energija, bilo je potrebno natjerati jezgre da prođu kroz potencijalnu razliku reda veličine 1 milijun V. I tako, kada su 1930. godine dobivene šuplje cijevi u kojima je bilo moguće stvoriti potencijalne razlike veće od 0,5 milijuna V. V, odmah su korišteni za utjecaj na atomske jezgre.

Mora se reći da takve cijevi uopće nisu dobivene fizikom atomske jezgre, već elektrotehnikom u vezi s problemom prijenosa energije na velike udaljenosti.

Stari san visokonaponske elektrotehnike je prijelaz s AC na DC. Da biste to učinili, morate biti u mogućnosti pretvoriti visokonaponske izmjenične struje u istosmjerne i obrnuto.

Upravo u tu svrhu, još uvijek nedostignutu, stvorene su cijevi u kojima su jezgre vodika prolazile kroz više od 0,5 milijuna V i dobivale veliku kinetičku energiju. Ovo tehničko dostignuće odmah je korišteno, te se na Cambridgeu pokušalo te brze čestice usmjeriti u jezgre raznih atoma.

Naravno, bojeći se da međusobno odbijanje ne bi omogućilo susret jezgri, uzeli su jezgre s najmanjim nabojem. Najmanji naboj ima proton. Stoga je u šupljoj cijevi tok jezgri vodika tekao kroz potencijalnu razliku do 700 tisuća V. Neka se ubuduće energija koju naboj elektrona ili protona dobije nakon prolaska 1 V zove elektronvolt. Protoni, koji su dobili energiju od oko 0,7 milijuna eV, bili su usmjereni na pripravak koji je sadržavao litij.

Litij zauzima treće mjesto u periodnom sustavu. Njegova atomska težina je 7; ima 3 protona i 4 neutrona. Kad joj se pridruži još jedan proton koji ulazi u jezgru litija, dobit ćemo sustav od 4 protona i 4 neutrona, tj. četvrti element je berilij s atomskom težinom 8. Takva jezgra berilija raspada se na dvije polovice od kojih svaka ima atomski klin 4, i naboj 2, t.j. je jezgra helija.

Doista, to je uočeno. Kad je litij bio bombardiran protonima, jezgre helija su izletjele; štoviše, može se ustanoviti da 2 6-čestice s energijom od 8,5 milijuna eV svaka odlijeću u suprotnim smjerovima.

Iz ovog iskustva možemo odjednom izvući dva zaključka. Prvo, helij smo dobili iz vodika i litija. Drugo, potrošivši jedan proton s energijom od 0,5 milijuna eV (i tada se 70 000 eV pokazalo dovoljnim), dobili smo 2 čestice od kojih svaka ima 8,5 milijuna eV, tj. 17 milijuna eV.

U tom smo procesu, dakle, izveli reakciju praćenu oslobađanjem energije iz atomske jezgre. Nakon što smo potrošili samo 0,5 milijuna eV, dobili smo 17 milijuna - 35 puta više.

Ali odakle dolazi ta energija? Naravno, zakon održanja energije nije prekršen. Kao i uvijek, bavimo se transformacijom jedne vrste energije u drugu. Iskustvo pokazuje da nema potrebe tragati za tajanstvenim, još nepoznatim izvorima.

Već smo vidjeli da masa mjeri količinu energije u tijelu. Ako smo oslobodili energiju od 17 milijuna eV, onda treba očekivati ​​da se smanjila rezerva energije u atomima, što znači da im se smanjila težina (masa).

Prije sudara imali smo jezgru litija čija je točna atomska težina 7,01819 i vodik čija je atomska težina 1,00813; dakle, prije susreta je bio zbroj atomskih težina 8,02632, a nakon sudara su izletjele 2 čestice helija čija je atomska težina 4,00389. To znači da dvije jezgre helija imaju atomsku težinu 8,0078. Usporedimo li te brojeve, ispada da umjesto zbroja atomskih težina od 8,026 ostaje 8,008; masa se smanjila za 0,018 jedinica.

Iz ove mase bi se trebala dobiti energija od 17,25 milijuna eV, a zapravo je izmjereno 17,13 milijuna Nemamo pravo očekivati ​​bolje podudaranje.

Možemo li reći da smo riješili problem alkemije – pretvaramo jedan element u drugi – i problem dobivanja energije iz unutaratomskih rezervi?

Ovo p je točno i netočno. Lažno u praktičnom smislu riječi. Uostalom, kada govorimo o sposobnosti transformacije elemenata, očekujemo da su dobivene takve količine materije s kojima se može nešto napraviti. Isto vrijedi i za energiju.

Iz jedne jezgre stvarno smo dobili 35 puta više energije nego što smo potrošili. Ali možemo li ovaj fenomen učiniti osnovom za tehničko korištenje unutarnuklearnih rezervi energije?

Nažalost ne. Od cijelog toka protona, otprilike jedan od milijun će se na svom putu susresti s jezgrom litija; 999 999 drugih protopopova ulazi u jezgru i oni će uzalud trošiti svoju energiju. Činjenica je da naše "topništvo ispaljuje" struje protona u jezgru atoma bez "nišana". Stoga će od milijuna samo jedan pasti u jezgru; ukupna bilanca je nepovoljna. Za "bombardiranje" jezgre koristi se ogroman stroj koji troši veliku količinu električne energije, a kao rezultat dobiva se nekoliko izbačenih atoma čija se energija ne može iskoristiti ni za malu igračku.

Tako je bilo prije 9 godina. Kako se dalje razvijala nuklearna fizika? Otkrićem neutrona dobili smo projektil koji može dohvatiti bilo koju jezgru, budući da između njih neće postojati sile odbijanja. Zahvaljujući tome, sada je uz pomoć neutrona moguće provoditi reakcije u cijelom periodnom sustavu. Ne postoji niti jedan element koji ne bismo mogli pretvoriti u drugi. Možemo, primjerice, pretvoriti živu u zlato, ali u zanemarivim količinama. Istodobno je otkriveno da postoji mnogo različitih kombinacija protona i neutrona.

Mendeljejev je zamislio da postoje 92 različita atoma, da svaka stanica odgovara jednoj vrsti atoma. Uzmimo 17. ćeliju, koju zauzima klor; dakle, klor je element čija jezgra ima 17 naboja; broj u njemu može biti jednak 18 i 20; sve će to biti različito građene jezgre s različitim atomskim težinama, ali budući da su im naboji isti, to su jezgre istog kemijskog elementa. Nazivamo ih izotopima klora. Kemijski se izotopi ne mogu razlikovati; stoga je Mendeljejev posumnjao u njihovo postojanje. Broj različitih jezgri stoga je mnogo veći od 92. Sada znamo za oko 350 različitih stabilnih jezgri, koje se nalaze u 92 ćelije periodnog sustava, i, štoviše, oko 250 radioaktivnih jezgri, koje pri raspadu emitiraju zrake - protone , neutroni, pozitroni, elektroni, g-zrake (fotoni) itd.

Osim onih radioaktivnih tvari koje postoje u prirodi (to su najteži elementi periodnog sustava), sada imamo priliku umjetno proizvesti sve radioaktivne tvari koje se sastoje i od lakih atoma i od srednjih i teških. Konkretno, možemo dobiti radioaktivni natrij.Ako jedemo kuhinjsku sol, koja uključuje radioaktivni natrij, tada možemo pratiti kretanje atoma radioaktivnog natrija po tijelu. Radioaktivni atomi su označeni jer emitiraju zrake koje možemo detektirati i uz njihovu pomoć pratiti putove određene tvari u bilo kojem živom organizmu.

Na isti način, uvođenjem radioaktivnih atoma u kemijske spojeve možemo pratiti cjelokupnu dinamiku procesa, kinetiku kemijske reakcije. Prethodne metode određivale su konačni rezultat reakcije, a sada možemo promatrati njezin cijeli tijek.

Ovo pruža moćan alat za daljnja istraživanja u polju kemije, u polju biologije i u polju geologije; u poljoprivredi će se moći pratiti kretanje vlage u tlu, kretanje hranjiva, njihov prijenos do korijena biljaka i sl. Nešto postaje dostupno što do sada nismo mogli izravno vidjeti.

Vratimo se na pitanje je li moguće dobiti energiju iz intranuklearnih rezervi?

Prije dvije godine ovo se činilo kao beznadan zadatak. Istina, bilo je jasno da izvan granica poznatog prije dvije godine postoji ogromno područje nepoznatog, ali

Nismo vidjeli konkretne načine korištenja nuklearne energije.

Krajem prosinca 1938. godine otkriven je fenomen koji je potpuno promijenio situaciju. Ovo je raspad urana.

Raspad urana oštro se razlikuje od drugih procesa radioaktivnog raspada koji su nam poznati prije, u kojem neka čestica izleti iz jezgre - proton, pozitron, elektron. Kada neutron pogodi jezgru urana, jezgra se, moglo bi se reći, raspada na 2 dijela. U tom procesu, kako se pokazalo, još nekoliko neutrona izleti iz jezgre. A to dovodi do sljedećeg zaključka.

Zamislite da je neutron uletio u masu urana, susreo neke od njegovih jezgri, razdvojio ih, oslobađajući ogromnu količinu energije, do oko 160 milijuna eV, a osim toga izlete još 3 neutrona, koji će se susresti sa susjednim jezgre urana, razdvojite ih, svaka će opet osloboditi 160 milijuna eV i opet dati 3 neutrona.

Lako je zamisliti kako će se taj proces razvijati. Iz jedne podijeljene jezgre pojavit će se 3 neutrona. Oni će uzrokovati cijepanje tri nova, od kojih će svaki dati još 3, pojavit će se 9, zatim 27, zatim 81, i tako dalje. neutroni. I u malom djeliću sekunde, ovaj proces će se proširiti na cijelu masu jezgri urana.

Da bih usporedio energiju koja se oslobađa tijekom procesa raspada urana s energijama koje poznajemo, dopustite mi da napravim takvu usporedbu. Svaki atom goriva ili eksploziva oslobađa otprilike 10 eV energije, a ovdje jedna jezgra oslobađa 160 milijuna eV. Posljedično, energija je ovdje 16 milijuna puta veća od eksplozivnih ispuštanja. To znači da će se dogoditi eksplozija čija je snaga 16 milijuna puta veća od eksplozije najjačeg eksploziva.

Često se, osobito u naše vrijeme, kao neizbježna posljedica imperijalističke faze razvoja kapitalizma, znanstvena dostignuća koriste u ratu za istrebljenje ljudi. Ali prirodno je da razmišljamo o njihovoj upotrebi za dobrobit čovjeka.

Takve koncentrirane rezerve energije mogu se koristiti kao pokretačka snaga za svu našu tehnologiju. Kako to učiniti je, naravno, potpuno nejasan zadatak. Novi izvori energije nemaju gotovu tehnologiju za sebe. Morat ću ga ponovno stvoriti. Ali prije svega, morate naučiti kako izvući energiju. Na putu do toga još postoje nesavladane poteškoće.

Uran zauzima 92. mjesto u periodnom sustavu, ima 92 naboja, ali postoji nekoliko njegovih izotopa. Jedan ima atomsku težinu 238, drugi ima atomsku težinu 234, a treći ima atomsku težinu 235. Od svih ovih različitih urana, samo uran 235 može razviti lavinu energije, ali to je samo 0,7% Gotovo 99 % je uran-238, koji ima svojstvo presretanja neutrona na putu. Neutron emitiran iz jezgre urana-235 prije nego što stigne do druge jezgre urana-235 bit će presretnut od strane jezgre urana-238. Lavina neće rasti. Ali od rješenja takvog problema ne odustaje se tako lako. Jedan izlaz je napraviti uran koji sadrži gotovo samo uran-235.

Do sada je, međutim, bilo moguće razdvojiti izotope samo u djelićima miligrama, a da bi se pokrenula lavina potrebno je imati nekoliko tona urana-235. Od djelića miligrama do nekoliko tona - put je toliko dalek da izgleda kao fantazija, a ne stvarni zadatak. Ali ako sada ne poznajemo jeftina i masovna sredstva za razdvajanje izotopa, to ne znači da su svi putevi tome zatvoreni. Stoga se i sovjetski i strani znanstvenici sada marljivo bave metodama odvajanja izotopa.

Ali postoji još jedan način miješanja urana s tvari koja malo apsorbira, ali snažno raspršuje i umjereno neutrone. Činjenica je da spore neutrone, koji cijepaju uran-235, ne zadržava uran-238. Situacija je trenutno takva da se jednostavnim pristupom ne dolazi do cilja, ali i dalje postoje razne mogućnosti, vrlo složene, teške, ali ne i beznadne. Kad bi jedan od tih putova vodio do cilja, onda bi, valja pretpostaviti, proizveo revoluciju u cjelokupnoj tehnici, koja bi po svom značenju nadmašila pojavu parnog stroja i elektriciteta.

Dakle, nema razloga vjerovati da je problem riješen, da nam preostaje samo naučiti koristiti energiju i da se sva stara tehnologija može baciti u koš za smeće. Ništa slično ovome. Prvo, još uvijek ne znamo kako izvući energiju iz urana, i, drugo, ako bi se mogao izdvojiti p, onda bi njegova upotreba zahtijevala puno vremena i rada. Budući da ove kolosalne rezerve energije postoje u jezgrama, moglo bi se pomisliti da će se prije ili kasnije pronaći načini za njihovo korištenje.

Na putu proučavanja problema urana u Sovjetskom Savezu nastala je izuzetno zanimljiva studija. Ovo je djelo dvojice mladih sovjetskih znanstvenika, komsomolca Flerova i mladog sovjetskog fizičara Petrzhaka. Proučavajući fenomen fisije urana uočili su da se uran raspada sam od sebe bez ikakvog vanjskog utjecaja. Od 10 milijuna alfa zraka koje emitira uran, samo 6 odgovara fragmentima njegovog raspada. Bilo je moguće primijetiti ove 0 čestica među 10 milijuna drugih samo uz veliko promatranje i izvanrednu eksperimentalnu umjetnost.

Dvojica mladih fizičara stvorili su aparat koji je 40 puta osjetljiviji od bilo čega do sada poznatog, a istovremeno toliko precizan da su s pouzdanjem mogli dodijeliti stvarnu vrijednost ovih 6 točaka od 10 milijuna. Zatim sukcesivno i sustavno su testirali svoje zaključke i čvrsto utvrdili novi fenomen, spontani raspad urana.

Ovaj rad je izvanredan ne samo po rezultatima, već i po upornosti, ali i po suptilnosti eksperimenta, ali i po domišljatosti autora. Ako uzmemo u obzir da jedan od njih ima 27, a drugi 32 godine, onda od njih možete puno očekivati. Ovaj rad je prijavljen za Staljinovu nagradu.

Fenomen koji su otkrili Flerov i Petrzhak pokazuje da je 92. element nestabilan. Istina, da bi se uništila polovica svih dostupnih jezgri urana, trebat će 1010 godina. Ali postaje jasno zašto periodni sustav završava ovim elementom.

Teži elementi bit će još nestabilniji. Brže propadaju i stoga nisu dorasli nama. Da je tomu tako, opet je potvrdilo neposredno iskustvo. Možemo proizvoditi 93 - th i 94. elementi, ali žive vrlo kratko, manje od 1000 godina.*

Stoga je, kao što vidite, ovaj rad od temeljne važnosti. Ne samo da je otkrivena nova činjenica, nego je razjašnjena i jedna od zagonetki periodnog sustava.

Proučavanje atomske jezgre otvorilo je izglede za korištenje unutaratomskih rezervi, ali do sada tehnologiji nije dalo ništa stvarno. Čini se tako. No zapravo, sva energija koju koristimo u tehnologiji je nuklearna energija. Doista, odakle nam energija iz ugljena, nafte, odakle hidroelektranama energija?

Znate dobro da se energija sunčevih zraka, koju apsorbira zeleno lišće biljaka, pohranjuje u obliku ugljena, sunčeve zrake, isparavajući vodu, podižu je i izlijevaju u obliku kiše na visinama, u u obliku planinskih rijeka isporučuju energiju hidroelektranama.

Sve vrste energije koje koristimo dobivamo od Sunca. Sunce zrači ogromnu količinu energije ne samo prema Zemlji, već u svim smjerovima, i imamo razloga misliti da Sunce postoji već stotinama milijardi godina. Ako izračunamo koliko je energije emitirano za to vrijeme, onda se postavlja pitanje - odakle dolazi ta energija, gdje je njen izvor?

Sve čega smo se prije mogli sjetiti pokazalo se nedostatnim, a tek sada smo, čini se, dobili pravi odgovor. Izvor energije ne samo Sunca, već i drugih zvijezda (naše Sunce se po tome ne razlikuje od drugih zvijezda) su nuklearne reakcije. U središtu zvijezde, zbog sila gravitacije, postoji ogroman pritisak i vrlo visoka temperatura - 20 milijuna stupnjeva. U takvim uvjetima jezgre atoma često se sudaraju jedna s drugom, au tim sudarima dolazi do nuklearnih reakcija, jedan od primjera je bombardiranje litija protonima.

Jezgra vodika sudara se s jezgrom ugljika atomske težine 12, nastaje dušik 13, koji se pretvara u ugljik 13, emitirajući pozitivan pozitron. Zatim se novi ugljik 13 sudara s drugom jezgrom vodika, i tako dalje. Na kraju opet ispada onaj isti ugljik 12 s kojim je stvar počela. Ugljik je ovdje prolazio samo kroz različite faze i sudjelovao samo kao katalizator. Ali umjesto 4 jezgre vodika, na kraju reakcije pojavila se nova jezgra helija i dva dodatna pozitivna naboja.

Unutar svih zvijezda, raspoložive rezerve vodika se takvim reakcijama pretvaraju u helij, ovdje jezgre postaju složenije. Od najjednostavnijih jezgri vodika nastaje sljedeći element - helij. Količina energije koja se pritom oslobađa, kao što proračun pokazuje, upravo odgovara energiji koju emitira zvijezda. Zbog toga se zvijezde ne hlade. Svoju zalihu energije nadopunjuju cijelo vrijeme, naravno, sve dok postoji zaliha vodika.

Kod raspada urana radi se o raspadu teških jezgri i njihovoj transformaciji u puno lakše.

Dakle, u ciklusu prirodnih pojava vidimo dvije krajnje karike - one najteže se raspadaju, one najlakše spajaju, naravno, pod sasvim drugim uvjetima.

Ovdje smo napravili prvi korak prema problemu evolucije elemenata.

Vidite da umjesto toplinske smrti, koju je fizika prošlog stoljeća predviđala, predviđala, kako je Engels istaknuo, bez dovoljno temelja, samo na temelju zakona toplinskih pojava, nakon 80 godina otkriveni su mnogo snažniji procesi koji ukazuju nama nekakvo kruženje energije u prirodi, činjenica da na nekim mjestima dolazi do komplikacije, a na drugim mjestima do raspada materije.

Prijeđimo sada s atomske jezgre na njenu ljusku, a zatim na velika tijela koja se sastoje od ogromnog broja atoma.

Kada smo prvi put naučili da se atom sastoji od jezgre od p elektrona, tada su se elektroni činili najelementarnijom, najjednostavnijom od svih "tvorevina. To su bili negativni električni naboji, čija su masa i naboj bili poznati. Imajte na umu da masa ne znači količinu tvari, već količinu energije koju tvar ima.

Dakle, znali smo naboj elektrona, znali smo njegovu masu, a budući da nismo znali ništa drugo o tome, činilo se da više nemamo što znati. Pripisati joj raspoređen oblik, kubičan, izdužen ili ravan, trebalo je imati razloga, ali razloga nije bilo. Stoga (smatrano je da je lopta veličine 2 10 "" 2 cm. Bilo je samo nejasno kako se taj naboj nalazi: na površini lopte ili ispunjava njezin volumen?

Kada smo, zapravo, izbliza upoznali elektrone u atomu i počeli proučavati njihova svojstva, ova prividna jednostavnost počela je nestajati.

Svi smo čitali divnu Lenjinovu knjigu “Materijalizam i empiriokriticizam”, napisanu 1908. godine, tj. u vrijeme kada se činilo da su elektroni najjednostavniji i dalje nedjeljivi elementarni naboji. Tada je Lenjin istaknuo da elektron ne može biti posljednji etan u našem poznavanju prirode, da će se u elektronu također otkriti nova, nama tada nepoznata varijanta. Ovo predviđanje, kao i sva druga predviđanja V.I. Lenjin je u ovoj izvanrednoj knjizi već bio opravdan. Elektron ima magnetski moment. Ispostavilo se da elektron nije samo naboj, već i magnet. Imao je i rotacijski moment, takozvani spin. Nadalje, pokazalo se da iako se elektron kreće oko jezgre, poput planeta oko Sunca, ali za razliku od planeta, on se može kretati samo duž dobro definiranih kvantnih orbita, može imati dobro definirane energije i ne intermedijarne.

Ispostavilo se da je to rezultat činjenice da samo kretanje elektrona u atomu vrlo izdaleka nalikuje kretanju lopte u orbiti. Zakoni gibanja elektrona bliži su zakonima prostiranja valova, poput svjetlosnih valova.

Pokazalo se da se gibanje elektrona pokorava zakonima valnog gibanja, koji su sadržaj valne mehanike. Obuhvaća ne samo gibanje elektrona, već i svih dovoljno malih čestica.

Već smo vidjeli da se elektron male mase može pretvoriti u mezon 200 puta veće mase, i obrnuto, mezon se raspadne i pojavi se elektron 200 puta manje mase. Vidite da je jednostavnost elektrona nestala.

Ako elektron može biti u dva stanja: s niskom i s visokom energijom, onda to nije tako jednostavno tijelo. Posljedično, jednostavnost elektrona 1908. bila je prividna jednostavnost, odražavajući nepotpunost našeg znanja. Ovo je zanimljivo kao jedan od primjera briljantnog predviđanja ispravne znanstvene filozofije, koje je izrazio tako izvanredan majstor, koji je ovladao dijalektičkom metodom, poput Lenjina.

Ali imaju li zakoni gibanja elektrona u atomu veličine 100 milijunti dio centimetra praktično značenje?

Na to odgovara elektronička optika stvorena posljednjih godina. Budući da se kretanje elektrona odvija prema zakonima prostiranja svjetlosnih valova, tokovi elektrona trebali bi se širiti približno na isti način kao i zrake svjetlosti. Doista, takva su svojstva pronađena u elektropu.

Na tom je putu posljednjih godina moguće riješiti vrlo važan praktični problem - stvoriti elektronski mikroskop. Optički mikroskop dao je čovjeku rezultat od velike važnosti. Dovoljno je podsjetiti da se cijelo učenje o mikrobima i bolestima koje oni uzrokuju, sve metode njihova liječenja temelje na onim činjenicama koje se mogu promatrati pod mikroskopom. Posljednjih godina pojavili su se brojni razlozi za mišljenje da organski svijet nije ograničen samo na mikrobe, da postoje nekakve žive tvorevine, čije su dimenzije mnogo manje od mikroba. I tu smo naišli na, činilo se, nepremostivu prepreku.

Mikroskop koristi svjetlosne valove. Uz pomoć svjetlosnih valova, bez obzira koji sustav leća koristili, nemoguće je proučavati objekte koji su višestruko manji od svjetlosnog vala.

Valna duljina svjetlosti je vrlo mala veličina, mjerena u desetinkama mikrona. Mikron je tisućinka milimetra. To znači da se dobrim mikroskopom mogu vidjeti vrijednosti od 0,0002 - 0,0003 mm, ali ni manje se ne mogu vidjeti. Mikroskop je tu beskoristan i to samo zato što mi ne znamo napraviti dobre mikroskope, već zato što je takva priroda svjetlosti.

Koji je izlaz ovdje? Trebate svjetlost kraće valne duljine. Što je valna duljina kraća, to manje objekte možemo vidjeti. Brojni su razlozi koji su nas naveli na pomisao da postoje mali organizmi koji su nedostupni mikroskopu, a unatoč tome imaju veliku važnost u biljnom i životinjskom svijetu, uzročnici niza bolesti. To su takozvani virusi, filtrabilni i nefiltrabilni. Nisu ih mogli otkriti svjetlosni valovi.

Elektroni su slični svjetlosnim valovima. One se mogu koncentrirati na isti način kao i svjetlosne zrake i stvoriti potpuni privid optike. Zove se elektronska optika. Posebno se može implementirati i elektronski mikroskop, tj. isti uređaj koji će uz pomoć elektrona stvoriti jako uvećanu sliku malih predmeta. Ulogu naočala obavljat će električna i magnetska polja, koja djeluju na kretanje elektrona, poput leće na svjetlosne zrake. Ali duljina elektronskih valova je 100 puta manja od duljine svjetlosnih valova, pa se uz pomoć elektronskog mikroskopa mogu vidjeti tijela koja su 100 puta manja, ne 10-tisućinki milimetra, već milijunti dio milimetar, a milijunti dio milimetra već je veličina velikih molekula.

Druga razlika je u tome što okom vidimo svjetlost, ali ne možemo vidjeti elektron. Ali to nije tako veliki nedostatak. Ako ne vidimo elektrone, onda se dobro vide mjesta gdje padaju. Oni uzrokuju sjaj zaslona ili crnjenje fotografske ploče, te možemo proučavati fotografiju predmeta. Izgrađen je elektronski mikroskop i dobili smo mikroskop s povećanjem ne 2000-3000, nego 150-200 tisuća puta, označavajući objekte 100 puta manje od onih koji su dostupni optičkom mikroskopu. Virusi iz hipoteze odmah su se pretvorili u činjenicu. Možete proučavati njihovo ponašanje. Možete čak vidjeti i obrise složenih molekula. Tako smo dobili novi moćan alat za proučavanje prirode.

Poznato je kolika je bila golema uloga mikroskopa u biologiji, kemiji i medicini. Pojava novog alata možda će učiniti još veći iskorak i otvoriti nova, do sada nepoznata područja pred nama. Teško je predvidjeti što će se otkriti u ovom svijetu milijuntog djelića milimetra, ali može se pomisliti da je ovo nova etapa u prirodnim znanostima, elektrotehnici i mnogim drugim područjima znanja.

Kao što vidite, brzo smo prešli s pitanja valne teorije materije s njezinim čudnim, neobičnim odredbama na stvarne i praktično važne rezultate.

Elektronska optika se koristi ne samo za stvaranje nove vrste mikroskopa. Njegova vrijednost izuzetno brzo raste. Međutim, ograničit ću se na razmatranje primjera njegove primjene.

Budući da govorim o najsuvremenijim problemima fizike, neću iznositi teoriju atoma koja je dovršena 1930. godine: to je prije jučerašnji problem.

Sada nas zanima kako su atomi povezani, tvoreći fizička tijela koja se mogu vagati na vagi, osjetiti njihova toplina, veličina ili tvrdoća i s kojima imamo posla u životu, u tehnici itd.

Kako se svojstva atoma očituju u čvrstim tijelima? Prije svega, pokazalo se da kvantni zakoni koji su otkriveni u pojedinačnim atomima zadržavaju svoju punu primjenjivost na cijela tijela. Kao u pojedinačnim atomima, tako i u cijelom tijelu, elektroni zauzimaju samo sasvim određene položaje, posjeduju samo određene, sasvim određene energije.

Elektron u atomu može biti samo u određenom stanju gibanja, štoviše, u svakom takvom stanju može postojati samo jedan elektron. Atom ne može imati dva elektrona koji su u istom stanju. Ovo je također jedna od glavnih odredbi teorije atoma.

Dakle, kada se atomi spajaju u ogromnim količinama, tvoreći čvrsto tijelo - kristal, onda u tako velikim tijelima ne mogu postojati dva elektrona koji bi zauzeli isto stanje.

Ako je broj stanja dostupnih elektronima točno jednak broju elektrona, tada je svako stanje zauzeto jednim elektronom i nema preostalih slobodnih stanja. U takvom tijelu elektroni su vezani. Da bi se počeli kretati u određenom smjeru, stvarajući tok elektriciteta, odnosno električne struje, kako bi, drugim riječima, tijelo provodilo električnu struju, potrebno je da elektroni promijene svoje stanje. Prije su se pomicali udesno, a sada se moraju pomaknuti, na primjer, ulijevo; Pod djelovanjem električnih sila energija se mora povećati. Posljedično, stanje gibanja elektrona se mora promijeniti, a za to je potrebno prijeći u drugo stanje, različito od prethodnog, ali to je nemoguće, jer su sva stanja već zauzeta. Takva tijela ne pokazuju nikakva električna svojstva. To su izolatori, u kojima ne može biti struje, unatoč činjenici da postoji ogroman broj elektrona.

Uzmite drugi slučaj. Broj slobodnih mjesta mnogo je veći od broja elektrona koji se tamo nalaze. Tada su elektroni slobodni. Elektroni u takvom tijelu, iako ih nema više nego u izolatoru, mogu mijenjati svoja stanja, slobodno se kretati udesno ili ulijevo, povećavati ili smanjivati ​​svoju energiju i sl. Takva tijela su metali.

Tako dobivamo vrlo jednostavnu definiciju koja tijela provode električnu struju, koja su izolatori. Ova razlika pokriva sva fizikalna i fizikalno-kemijska svojstva krutine.

U metalu energija slobodnih elektrona prevladava nad toplinskom energijom njegovih atoma. Elektroni teže prijeći u stanje s najmanjom mogućom energijom. To određuje sva svojstva metala.

Stvaranje kemijskih spojeva, na primjer, vodene pare iz vodika i kisika, odvija se u strogo određenim omjerima određenim valencijom - jedan atom kisika spaja se s dva atoma vodika, dvije valencije atoma kisika zasićene su s dvije valencije dva atoma vodika.

Ali u metalu su stvari drugačije. Legure dvaju metala ne tvore spojeve kada su njihove količine u odnosu na njihove valencije, već kada je, na primjer, omjer broja elektrona u danom metalu prema broju atoma u tom metalu 21:13. Ne postoji ništa slično valenciji u ovim spojevima; spojevi nastaju kada elektroni primaju najmanje energije, tako da su kemijski spojevi u metalima mnogo više određeni stanjem elektrona nego valentnim silama atoma. Na potpuno isti način, stanje elektrona određuje sva elastična svojstva, čvrstoću i optiku metala.

Osim dva ekstremna slučaja: metala, čiji su svi elektroni slobodni, i izolatora, u kojima su sva stanja ispunjena elektronima i nema promjena u njihovoj raspodjeli, još uvijek postoji velika raznolikost tijela koja ne provode električnu struju. struja kao i metal, ali nemojte to se ne provodi u potpunosti. To su poluvodiči.

Poluvodiči su vrlo veliko i raznoliko područje tvari. Cijeli anorganski dio prirode oko nas, svi minerali, sve su to poluvodiči.

Kako se dogodilo da cijelo ovo golemo područje znanja nitko do sada nije proučavao? Tek 10 godina otkako su se počeli baviti poluvodičima. Zašto? Zato što, uglavnom, nisu imali primjenu u tehnologiji. Ali prije otprilike 10 godina, po prvi put, poluvodiči su ušli u elektrotehniku, i od tada se koriste izuzetnom brzinom u raznim granama elektrotehnike.

Razumijevanje poluvodiča u potpunosti se temelji na samoj kvantnoj teoriji koja se pokazala tako plodnom u proučavanju jednog atoma.

Dopustite mi da zaustavim vašu pozornost na jednoj zanimljivoj strani ovih materijala. Ranije je čvrsto tijelo bilo predstavljeno u ovom obliku. Atomi su spojeni u jedan sustav, nisu spojeni nasumično, nego je svaki atom spojen sa susjednim atomom u takvim položajima, na takvim udaljenostima, na kojima bi njihova energija postala najmanja.

Ako to vrijedi za jedan atom, onda vrijedi i za sve ostale. Dakle, cijelo tijelo kao cjelina više puta ponavlja iste rasporede atoma na strogo određenoj međusobnoj udaljenosti, tako da se dobije rešetka pravilno raspoređenih atoma. Ispada kristal s dobro definiranim licima, određenim kutovima između lica. Ovo je manifestacija unutarnjeg reda u rasporedu pojedinačnih atoma.

Međutim, ova slika je samo približna. U stvarnosti, toplinsko gibanje i stvarni uvjeti rasta kristala dovode do činjenice da se pojedinačni atomi odlamaju sa svojih mjesta na druga mjesta, neki od atoma izlaze i uklanjaju se u okoliš. To su zasebni prekršaji na različitim mjestima, ali oni dovode do važnih rezultata.

Ispostavilo se da je dovoljno povećati količinu kisika sadržanu u bakrovom oksidu ili smanjiti količinu bakra za 1%, tako da se električna vodljivost poveća milijun puta, a sva ostala svojstva dramatično se promijene. Dakle, male promjene u strukturi tvari povlače za sobom ogromne promjene u njihovim svojstvima.

Naravno, nakon proučavanja ovog fenomena, možemo ga koristiti za svjesno mijenjanje poluvodiča u željenom smjeru, mijenjanje njihove električne vodljivosti, toplinskih, magnetskih i drugih svojstava koliko je potrebno za rješavanje ovog problema.

Na temelju kvantne teorije i proučavanja našeg laboratorija i proizvodnog iskustva tvornica, pokušavamo riješiti tehničke probleme povezane s poluvodičima.

U tehnici su poluvodiči prvi put korišteni u AC ispravljačima. Ako se bakrena ploča oksidira na visokoj temperaturi, stvarajući na njoj bakreni oksid, tada takva ploča ima vrlo zanimljiva svojstva. Prolaskom struje u jednom smjeru, njegov otpor je mali, dobiva se značajna struja. Kada struja prolazi u suprotnom smjeru, stvara ogroman otpor, a struja u suprotnom smjeru je zanemariva.

To je svojstvo iskoristio američki inženjer Grondal za "ispravljanje" izmjenične struje. Izmjenična struja mijenja smjer 100 puta u sekundi; ako se takva ploča postavi na put struje, tada zamjetna struja prolazi samo u jednom smjeru. To je ono što nazivamo ispravljanjem.

U Njemačkoj su se u tu svrhu počele koristiti željezne ploče obložene selenom. Ovdje su reproducirani rezultati dobiveni u Americi i Njemačkoj; razvijena je tehnologija tvorničke proizvodnje svih ispravljača koje koristi američka i njemačka industrija. Ali, naravno, to nije bio glavni zadatak. Bilo je potrebno, koristeći naše znanje o poluvodičima, pokušati stvoriti bolje ispravljače.

Uspjeli smo donekle. B.V. Kurchatov i Yu.A. Dunaev je uspio stvoriti novi ispravljač, koji ide puno dalje od onoga što je poznato u stranoj tehnologiji. Ispravljač bakrenog oksida, koji je ploča široka oko 80 mm i duga 200 mm, ispravlja struje reda veličine 10-15 A.

Bakar je skup i rijedak materijal, au međuvremenu je potrebno mnogo, mnogo tona bakra za ispravljače.

Kurčatovljev ispravljač je mala aluminijska čašica u koju se ulije pola grama bakrenog sulfida i koja se zatvori metalnim čepom s izolacijom od tinjca. To je sve. Takav ispravljač ne treba zagrijavati u pećima, a ispravlja struje reda veličine 60 A. Lakoća, praktičnost i niska cijena daju mu prednost u odnosu na vrste koje postoje u inozemstvu.

Godine 1932. Lange u Njemačkoj primijetio je da isti bakrov oksid ima svojstvo stvaranja električne struje kada se osvijetli. Ovo je čvrsta fotoćelija. Za razliku od drugih, stvara struju bez ikakvih baterija. Dakle, dobivamo električnu energiju na račun svjetlosti - fotoelektrični stroj, ali količina primljene električne energije je vrlo mala. U tim se fotoćelijama samo 0,01-0,02% svjetlosne energije pretvara u energiju električne struje, no ipak je Lange napravio mali motor koji se okreće kada je izložen suncu.

Nekoliko godina kasnije u Njemačkoj je dobivena selenska fotoćelija koja daje oko 3-4 puta veću struju od bakrenog oksida, a čija učinkovitost doseže 0,1%.

Pokušali smo izgraditi još savršeniju fotoelektričnu ćeliju, koju je B.T. Kolomiets i Yu.P. Maslakovets. Njihova fotoćelija daje struju 60 puta veću od bakar-oksida, a 15-20 puta veću od selena. Zanimljiv je i u smislu da daje struju iz nevidljivih infracrvenih zraka. Njegova je osjetljivost tolika da se pokazalo prikladnim koristiti ga za zvučne filmove umjesto onih vrsta fotoćelija koje su se do sada koristile.

Postojeće fotonaponske ćelije imaju bateriju koja stvara struju i bez osvjetljenja; to uzrokuje često pucketanje i buku u zvučniku, što kvari kvalitetu zvuka. Naša fotoćelija ne zahtijeva nikakvu bateriju, elektromotornu silu stvara osvjetljenje; Ako nema svjetla, onda nema odakle doći struji. Stoga zvučne jedinice koje rade na ovim fotoćelijama daju čist zvuk. Instalacija je prikladna iu drugim aspektima. Budući da nema baterije, nema potrebe za pokretanjem žica, nestaju brojni dodatni uređaji, fotokaskada pojačanja itd.

Očigledno, za kino ove fotoćelije nude neke prednosti. Otprilike godinu dana takva je instalacija radila u demonstracijskom kazalištu u Lenjingradskom kinu, a sada, nakon toga, glavna kina na Nevskom prospektu - Titan, Oktyabr, Aurora - prelaze na ove fotoćelije.

Dopustite mi da ovim dvama primjerima dodam treći, koji još uopće nije završen, a to je uporaba poluvodiča za termoparove.

Termoparove koristimo već duže vrijeme. Izrađeni su od metala za mjerenje temperature i energije zračenja svjetlećih ili zagrijanih tijela; ali obično su struje iz tih termoelemenata izrazito slabe, mjere se galvanometrima. Poluvodiči daju puno veću EMF od običnih metala, pa stoga predstavljaju posebne prednosti za termoelemente, daleko od upotrebe.

Sada pokušavamo primijeniti poluvodiče koje proučavamo na termoelemente i postigli smo određeni uspjeh. Ako zagrijemo jednu stranu male ploče koju smo napravili za 300-400°, tada ona daje struju reda veličine 50 A i napon od oko 0,1 V.

Odavno je poznato da se velike struje mogu dobiti i iz termoelemenata, ali u usporedbi s onim što je u tom smjeru postignuto u inozemstvu, u Njemačkoj, primjerice, naši poluvodiči daju mnogo više.

Ova tri primjera ne ograničavaju tehnički značaj poluvodiča. Poluvodiči su glavni materijali na kojima se grade automatizacija, signalizacija, daljinsko upravljanje itd. Usporedo s rastom automatizacije, rastu i različite primjene poluvodiča. No, i iz ova tri primjera, čini mi se, vidi se da je razvoj teorije izrazito povoljan za praksu.

Ali teorija je dobila tako značajan razvoj samo zato što smo je razvili na temelju rješavanja praktičnih problema, držeći korak s tvornicama. Ogromni razmjeri tehničke proizvodnje, hitne potrebe koje proizvodnja nameće, iznimno potiču teorijski rad, tjeraju nas da se pod svaku cijenu izvlačimo iz poteškoća i rješavamo probleme koji bi bez toga vjerojatno bili napušteni.

Ako pred sobom nemamo tehnički zadatak, mi, proučavajući fizikalni fenomen koji nas zanima, pokušavamo ga razumjeti, provjeravajući naše ideje laboratorijskim pokusima; dok je ponekad moguće pronaći prava rješenja i uvjeriti se da su točna. Zatim tiskamo znanstveni rad, smatrajući svoj zadatak obavljenim. Ako? Kada teorija nije opravdana ili se otkriju novi fenomeni koji se u nju ne uklapaju, nastojimo teoriju razviti i modificirati. Nije uvijek moguće obuhvatiti cjelokupni eksperimentalni materijal. Tada rad smatramo promašenim i ne objavljujemo svoje istraživanje. Često se, međutim, u tim fenomenima koje ne razumijemo krije nešto novo što se ne uklapa u teoriju, što zahtijeva njezino odbacivanje i zamjenu potpuno drugačijim pristupom pitanju i drugačijom teorijom.

Masovna proizvodnja ne trpi nedostatke. Pogreška će odmah utjecati na pojavu hirova u proizvodnji. Dok se neka strana stvari ne shvati, tehnički proizvod je bezvrijedan, ne može se pustiti u promet. Svakako moramo naučiti sve, prihvatiti one procese koji još nisu našli objašnjenje u fizikalnoj teoriji. Ne možemo stati dok ne pronađemo objašnjenje, a onda imamo kompletnu, mnogo dublju teoriju.

Nigdje nema tako povoljnih uvjeta za spoj teorije i prakse, za procvat znanosti, kao u prvoj zemlji socijalizma.

Aronov R.A., Shemyakinsky V.M. Dva pristupa problemu odnosa geometrije i fizike // Filozofija znanosti. Problem. 7: Formiranje moderne prirodoslovne paradigme - M .: , 2001

Modernom fizikom dominira mišljenje koje je najjasnije izrazio W. Heisenberg u članku “Razvoj pojmova u fizici 20. stoljeća”: Einsteinov pristup problemu odnosa između geometrije i fizike “precijenio je mogućnosti geometrijske točke. pogleda. Zrnasta struktura materije posljedica je kvantne teorije, a ne geometrije; kvantna teorija tiče se vrlo temeljnog svojstva našeg opisa prirode, koje nije bilo sadržano u Einsteinovoj geometrizaciji polja sile.

Naravno, može se raspravljati o tome je li Einsteinov pristup precijenio mogućnost geometrijskog gledišta ili je nije precijenio. Ali čini se nepobitnim da je Heisenbergova izjava: "zrnasta struktura materije posljedica kvantne teorije, a ne geometrije" - netočna. Materija ima strukturu prije, izvan i neovisno o bilo kojoj teoriji. Što se tiče geometrije, iako iz konteksta Heisenbergova članka nije jasno o čemu se točno govori - o epistemološkom aspektu problema (o geometriji kao fragmentu matematike ili o ontološkom (o geometriji realnog prostora), ipak, u oba slučaja struktura materije nije posljedica geometrije, u prvom iz istog razloga iz kojeg nije posljedica kvantne teorije, u drugom jer je sama geometrija realnog prostora jedan od aspekata strukture materija.

Istina je, naravno, da kvantna teorija odražava takva svojstva prirode, informacije o kojima nisu bile sadržane u Einsteinovoj geometrizaciji polja sile. Ali geometrijska točka gledišta i konkretan oblik u kojem je predstavljena u Einsteinovom pokušaju geometriziranja polja sila nikako nisu ista stvar. U konačnici, upravo je potonja okolnost uzrokovala činjenicu da je uspješna implementacija geometrijskog gledišta u općoj teoriji relativnosti (OTO) potaknula potragu za fizikalnom teorijom koja bi, koristeći metrička i topološka svojstva realnog prostora i vremena , mogao bi ponovno stvoriti (a time i objasniti) ponašanje i svojstva elementarnih čestica.

kvantne pojave. Većina fizičara nedvojbeno će odgovoriti s odlučnim "ne", jer vjeruju da se kvantni problem mora riješiti na bitno drugačiji način. Bilo kako bilo, kao utjeha nam ostaju Lessingove riječi: “Težnja za istinom vrjednija je, dragocjenija od njezinog pouzdanog posjedovanja”.

Dapače, matematičke poteškoće same po sebi ne mogu poslužiti kao argument protiv smjera razvoja fizike kojeg je slijedio Einstein. I druga područja suočavaju se sa sličnim poteškoćama, jer (kao što je Einstein također primijetio) fizika nužno prelazi s linearnih teorija na suštinski nelinearne. Glavni problem je može li geometrizirana slika polja fizičkog svijeta objasniti atomističku strukturu materije i zračenja, kao i kvantne fenomene, može li ona, načelno, biti dovoljna osnova za adekvatnu refleksiju kvantnih fenomena. Čini nam se da bi povijesno-znanstvena i filozofska analiza potencijala sadržanih u pristupima Poincaréa i Einsteina mogla rasvijetliti neke aspekte ovog problema.

PS Nadaleko je poznata Laplaceova prekrasna rečenica da ljudski um nailazi na manje poteškoća kada ide naprijed nego kada ide duboko u sebe. Ali napredak je na ovaj ili onaj način povezan s produbljivanjem uma u sebe, s promjenom temelja, stila i metoda, s revizijom vrijednosno-ciljnih postavki znanstvene spoznaje, s prijelazom s uobičajene paradigme na novi, složeniji i upravo zbog toga sposoban obnoviti izgubljenu korespondenciju razum i stvarnost.

Jedan od prvih koraka na tom putu, kao što je poznato, bilo je neempirijsko opravdanje neeuklidskih geometrija, koje je dao "Erlangenov program" F. Kleina, što je bio jedan od preduvjeta za oslobađanje fizičkog mišljenja od okova. prostorne slike svijeta i shvaćanja geometrijskog opisa ne kao opisa arene fizičkih procesa, već kao primjerenog objašnjenja dinamike fizičkog svijeta. Ovo ponovno promišljanje uloge geometrije u fizikalnom znanju u konačnici je dovelo do izgradnje programa za geometrizaciju fizike. Međutim, put do ovog programa ležao je kroz konvencionalizam Poincaréa, koji je proširio Kleinovu metodu invarijantnih grupa na fiziku.

U rješavanju problema odnosa geometrije i fizike, Poincaré se oslanjao na koncept "Erlangenovog programa", koji se temelji na ideji geometrije kao apstraktne znanosti, koja sama

sama po sebi ne odražava zakone vanjskog svijeta: “Matematičke teorije nemaju za cilj otkriti nam pravu prirodu stvari; takva bi tvrdnja bila nepromišljena. Njihova jedina svrha je sistematizirati fizikalne zakone koje učimo iz iskustva, ali koje ne bismo mogli ni izraziti bez pomoći matematike.

S ovim pristupom, geometrija očito izmiče eksperimentalnoj provjeri: “Ako je geometrija Lobačevskog valjana, tada će paralaksa vrlo udaljene zvijezde biti konačna; ako je Riemannova geometrija valjana, onda će biti negativna. Čini se da su ovi rezultati podložni eksperimentalnoj provjeri; i moglo bi se nadati da bi astronomska promatranja mogla odlučiti o izboru između triju geometrija. Ali ono što se u astronomiji naziva ravnom linijom jednostavno je putanja svjetlosne zrake. Ako bi, dakle, iznad očekivanja bilo moguće otkriti negativne paralakse ili dokazati da su sve paralakse veće od poznate granice, tada bi se ponudio izbor između dva zaključka: mogli bismo ili napustiti euklidsku geometriju ili promijeniti zakone optike i pretpostaviti da se svjetlost ne širi.točno u ravnoj liniji."

Početnu premisu fizikalnog znanja - fizika proučava materijalne procese u prostoru i vremenu - Poincaré ne tumači kao investicijski odnos (prostor i vrijeme su, prema Newtonu, spremnici materijalnih procesa), već kao odnos između dvije klase pojmova: geometrijskog , koji nisu izravno provjereni u iskustvu, a zapravo fizički, logično ovisni o geometriji, ali usporedivi s rezultatima eksperimenata. Za Poincarea jedini predmet fizikalne spoznaje su materijalni procesi, a prostor se tumači kao apstraktna mnogostrukost koja je predmet matematičkog istraživanja. Baš kao što sama geometrija ne proučava vanjski svijet, tako ni fizika ne proučava apstraktni prostor. Ali bez obzira na geometriju nemoguće je razumjeti fizičke procese. Geometrija je premisa fizičke teorije, neovisna o svojstvima objekta koji se opisuje.

U eksperimentu se provjeravaju samo geometrija (G) i fizikalni zakoni (F), pa je stoga unutar istih eksperimentalnih činjenica moguća proizvoljna podjela na (G) i (F). Otuda Poincaréov konvencionalizam: neodređeni odnos geometrije prema iskustvu dovodi do nijekanja ontološkog statusa i geometrije i fizikalnih zakona i njihovog tumačenja kao konvencionalnih konvencija.

Konstruirajući specijalnu teoriju relativnosti (SRT), Einstein je pošao od kritičkog stava prema klasičnom konceptu materije kao tvari. Ovakav pristup odredio je tumačenje konstantnosti brzine svjetlosti kao atributne karakteristike polja. S Einsteinove točke gledišta, a ne načelo postojanosti

Brzina svjetlosti treba mehaničko opravdanje i tjera na kritičku reviziju koncepata klasične mehanike. Ovakva epistemološka formulacija problema dovela je do spoznaje proizvoljnosti pretpostavki o apsolutnom prostoru i vremenu, na kojima se temelji kinematika klasične mehanike. Ali ako je za Poincaréa proizvoljnost ovih pretpostavki očita, onda je za Einsteina ona posljedica ograničenja svakodnevnog iskustva na kojem se te pretpostavke temelje. Za Einsteina je besmisleno govoriti o prostoru i vremenu, bez obzira na te fizikalne procese koji im samo daju konkretan sadržaj. Stoga bi fizikalni procesi koji se ne mogu objasniti na temelju uobičajenih klasičnih ideja o prostoru i vremenu bez dodatnih umjetnih hipoteza trebali dovesti do revizije tih ideja.

Dakle, iskustvo sudjeluje u rješenju Poincaréovog problema: „Upravo okolnosti koje su nam prethodno stvarale bolne poteškoće vode nas na pravi put nakon što dobijemo veću slobodu djelovanja, napuštajući te proizvoljne pretpostavke. Pokazuje se da upravo ta dva, na prvi pogled, nespojiva postulata, na koja nas upućuje iskustvo, a to su: načelo relativnosti i načelo konstantnosti brzine svjetlosti, dovode do sasvim određenog rješenja problema transformacija koordinate i vrijeme. Dakle, ne svođenje na uobičajeno, nego kritički odnos prema njemu, nadahnut iskustvom, uvjet je ispravnog rješenja fizičkog problema. Upravo je takav pristup omogućio Einsteinu da Lorentzovim transformacijama da odgovarajuće fizikalno značenje, koje ni Lorentz ni Poincaré nisu primijetili: prvome je smetala epistemološka postavka metafizičkog materijalizma, utemeljenom na nekritičkom odnosu prema fizičkoj stvarnosti, drugome konvencionalizam, koji kombinira kritički stav prema prostorno-vremenskim prikazima klasične mehanike s nekritičkim stavom prema njezinoj koncepciji materije.

“Emancipacija pojma polja od pretpostavke njegove povezanosti s mehaničkim nositeljem odrazila se na psihološki najzanimljivije procese razvoja fizičke misli”, zapisao je Einstein 1952. godine, prisjećajući se procesa nastanka SRT-a. Počevši od radova M. Faradaya i J. K. Maxwella pa sve do radova Lorentza i Poincarea, svjesni cilj fizičara bio je ojačati mehaničku osnovu fizike, iako je objektivno taj proces doveo do formiranja neovisne ideje o Polje.

Riemannov koncept geometrije s promjenjivom metrikom. Riemannova ideja o povezanosti metrike i fizičkih uzroka sadržavala je stvarnu mogućnost konstruiranja fizikalne teorije koja isključuje ideju praznog prostora koji ima zadanu metriku i može utjecati na materijalne procese bez da bude podvrgnut obrnutom djelovanju.

Izravno utjelovljujući ovu Riemannovu ideju u fizikalnoj teoriji, koristeći Riemannovu geometriju, koja isključuje fizičko značenje koordinata, opća relativnost samo daje fizikalnu interpretaciju Riemannove metrike: “Prema općoj teoriji relativnosti, metrička svojstva prostor-vrijeme su uzročno neovisni o tome čime je ovo prostor-vrijeme ispunjeno, ali su određeni ovim potonjim. Ovim je pristupom prostor kao nešto fizičko s unaprijed određenim geometrijskim svojstvima općenito isključen iz fizičke reprezentacije stvarnosti. Ukidanje uzročne ovisnosti između materije i prostora i vremena oduzelo je "prostoru i vremenu posljednji ostatak fizičke objektivnosti". Ali to nije značilo poricanje njihove objektivnosti: "Prostor i vrijeme bili su lišeni ... ne svoje stvarnosti, već svoje kauzalne apsolutnosti (utječu, ali ne i pod utjecajem)" . Opća teorija relativnosti dokazala je objektivnost prostora i vremena uspostavljanjem nedvosmislenog odnosa između geometrijskih karakteristika prostora i vremena i fizikalnih karakteristika gravitacijskih interakcija.

Konstrukcija opće relativnosti bitno se temelji na filozofskom stavu o primatu materije u odnosu na prostor i vrijeme: “U skladu s klasičnom mehanikom i posebnom teorijom relativnosti, prostor (prostor-vrijeme) postoji neovisno o materiji ( tj. supstanca - R.A., V.Sh.) ili polja... S druge strane, prema općoj teoriji relativnosti, prostor ne postoji zasebno, kao nešto suprotno od "onoga što ispunjava prostor"... Prazan prostor , tj. prostor bez polja ne postoji. Prostor-vrijeme ne postoji samo po sebi, već samo kao strukturno svojstvo polja. Dakle, Einsteinova negacija praznog prostora ima konstruktivnu ulogu, jer je povezana s uvođenjem prikaza polja u fizičku sliku svijeta. Stoga Einstein naglašava da je tok misli koji je doveo do konstrukcije opće relativnosti "u biti temeljen na konceptu polja kao neovisnog koncepta". Ovaj pristup autora GR razlikuje se ne samo

U rješavanju problema odnosa geometrije i fizike u okvirima konvencionalizma treba razlikovati dva aspekta. S jedne strane, jezik geometrije je neophodan za formuliranje fizikalnih zakona. S druge strane, geometrijska struktura ne ovisi o svojstvima fizičke stvarnosti. Za Poincaréa nije važno koja je geometrija korištena u fizici; važno je samo to da je bez toga nemoguće izraziti fizikalne zakone. Takvo shvaćanje uloge geometrije u fizici dovodi do negiranja njezine kognitivne funkcije, a to je za Einsteina neprihvatljivo. Za njega je izbor geometrije u izgradnji fizikalne teorije podređen najvišem cilju fizike – spoznaji materijalnog svijeta. Prijelaz s euklidske geometrije na geometriju Minkowskoga, te s potonje na Riemannovu geometriju na prijelazu s klasične mehanike na SRT, a zatim na GR, nije bio posljedica samo i ne toliko svijesti o bliskoj povezanosti između geometrije koja se koristi u fizici i i problem fizičke stvarnosti. S Einsteinova stajališta, geometrija u fizici ne samo da određuje strukturu fizikalne teorije, već je određena i strukturom fizičke stvarnosti. Samo zajedničko obavljanje ovih dviju funkcija fizikalnom geometrijom omogućuje izbjegavanje konvencionalnosti.

“Zahvaljujući prirodnoj selekciji”, napisao je Poincaré, “naš se um prilagodio uvjetima vanjskog svijeta, asimilirao je geometriju koja je najkorisnija za vrstu, ili, drugim riječima, najprikladnija ... Geometrija nije istinito, već samo korisno.” Ljudski se um, doista, prilagodio uvjetima vanjskog svijeta, uključujući metrička svojstva stvarnog prostora i vremena odgovarajućeg područja vanjskog svijeta, te je stoga asimilirao geometriju koja se pokazala primjerenom stvarnosti i samo zbog ovoga zgodnije. Druga stvar je geometrija kao element teorije. Može odražavati metrička svojstva stvarnog prostora i vremena, ili ih ne mora odražavati, već biti geometrija nekog apstraktnog prostora, uz pomoć kojega se svojstva materijalnih interakcija rekreiraju u teoriji. U prvom slučaju odlučuje se o njegovoj istinitosti ili lažnosti, u drugom o isplativosti. Apsolutizacija drugog rješenja, svođenje na njega problema odnosa geometrije i stvarnosti posljedica je nelegitimnog poistovjećivanja apstraktnog prostora i realnog prostora i vremena (jedno od očitovanja onoga što je kasnije postalo poznato kao Pitagorin sindrom - identifikaciju

pojedini elementi matematičkog aparata teorije s pripadajućim elementima stvarnosti koji postoje prije, izvan i neovisno o svakoj teoriji).

U biti, upravo o tome piše Einstein u svom članku Geometrija i iskustvo, napominjući da Poincaréov pristup problemu odnosa između geometrije i fizike polazi od činjenice da „geometrija (G) ne govori ništa o ponašanju realnih stvari”, u njemu je “izravna veza između geometrije i fizičke stvarnosti uništena. Sve ostale prosudbe su da je "ovo ponašanje opisano samo geometrijom zajedno sa skupom fizikalnih zakona (F) ... da je samo zbroj (G) + (F) predmet eksperimentalne provjere", da se "može proizvoljno izabrati kao (G ), i pojedine dijelove (F)” – kao što je lako razumjeti, proizlazi iz ovih početnih pretpostavki. Međutim, oba su lažna. Geometrija realnog prostora "govori" o ponašanju stvarnih stvari, metrička svojstva prostora i vremena i svojstva odgovarajućih materijalnih interakcija međusobno su povezana u objektivnoj stvarnosti. U fizičkoj teoriji, prema metričkim svojstvima prostora i vremena određenog prostorno-vremenskog područja objektivne stvarnosti, prosuđuju se odgovarajuća svojstva materijalnih interakcija koje prevladavaju u tom području, fizika se prosuđuje po geometriji, (F) po (D).

Međutim, proces rekonstrukcije svojstava materijalnih interakcija prema odgovarajućim metričkim svojstvima prostora i vremena nije eksperimentalni, već čisto teorijski postupak. Kao čisto teorijski postupak, on se u načelu ne razlikuje od procesa ponovnog stvaranja u teoriji istih svojstava materijalnih interakcija uz pomoć metričkih svojstava ne stvarnog prostora i vremena, već prikladno organiziranih apstraktnih prostora. Otuda, s jedne strane, a) iluzija da je samo zbroj (G) i (F) predmet eksperimentalne provjere, da teoretičar može proizvoljno birati geometriju kao pozadinu za proučavanje međudjelovanja materijala; s druge strane, b) racionalno zrno Poincareova koncepta odnosa između geometrije i fizike: geometrije kao sastavnice teorije, uz pomoć kojih teoretičar rekreira svojstva materijalnih interakcija, doista mogu biti različite, au ovom smislu, teorija sadrži element konvencionalnosti.

proizvoljno birati geometriju u teoriji, uvijek je biramo na način da uz pomoć odgovarajuće geometrije (G) u teoriji rekreiramo svojstva stvarnih interakcija (F). Drugo, jer pitanje koja od geometrija, uz pomoć kojih se svojstva materijalnih međudjelovanja rekreiraju u teoriji, adekvatno predstavlja u sebi metrička svojstva realnog prostora i vremena, ne može se riješiti unutar teorije; ide dalje od teorije, u područje eksperimenta. I to je cijela poanta.

Poziv na ideju "nevjerojatne jednostavnosti" pri bližem ispitivanju ispada vrlo težak argument. Već je Einstein, kritizirajući Poincareov princip jednostavnosti, kojim je opravdao izbor euklidske geometrije pri konstruiranju fizikalne teorije, primijetio da “nije bitno da je sama geometrija uređena na najjednostavniji način, nego da je sva fizika uređena na najjednostavniji način. način (uključujući geometriju).

U članku Ya.B.Zel'dovicha i L.P.Grischuka "Gravitacija, opća relativnost i alternativne teorije" ističe se da je glavni motiv koji je doveo Logunova da odbaci Einsteinov pristup problemu odnosa između geometrije i fizike - bez obzira na subjektivnu namjere autora RTG-a, - ne toliko fizičke koliko psihičke prirode. Doista, u središtu kritičkog pristupa autora RTG-a GR-u je želja da se ostane unutar okvira uobičajenog (i stoga jednostavnog)

stil razmišljanja. Ali na kraju krajeva, čvrsta veza između poznatog i jednostavnog, opravdanje jednostavnosti poznatim - to je ideal psihološkog stila mišljenja.

Evolucija fizike uvjerljivo dokazuje da ono što je poznato i jednostavno jednoj generaciji fizičara može biti neshvatljivo i teško drugoj generaciji. Hipoteza o mehaničkom eteru najbolji je primjer za to. Odbacivanje poznatog i jednostavnog neizbježan je pratilac širenja iskustva, razvoja novih područja prirode i znanja. Svaki veliki napredak u znanosti praćen je gubitkom poznatog i jednostavnog, a potom i promjenom same ideje o njima. Ukratko, poznato i jednostavno su povijesne kategorije. Stoga, ne svođenje na uobičajeno, već želja za razumijevanjem stvarnosti najviši je cilj znanosti: „Naš stalni cilj je sve bolje i bolje razumijevanje stvarnosti ... Što su naše pretpostavke jednostavnije i temeljnije, to su složenije matematički alat našeg zaključivanja; put od teorije do opažanja postaje dulji, tanji i složeniji. Iako zvuči paradoksalno, možemo reći: moderna je fizika jednostavnija od stare fizike, pa se stoga čini težom i zbunjujućom.

Glavni nedostatak psihološkog stila mišljenja povezan je s ignoriranjem epistemološkog aspekta znanstvenih problema, unutar kojeg je moguć samo kritički stav prema intelektualnim navikama, isključujući jasno razdvajanje podrijetla i suštine znanstvenih ideja. Doista, klasična mehanika prethodi kvantnoj mehanici i STR, a potonja prethodi pojavi GR-a. No, to ne znači da su prethodne teorije superiorne u odnosu na sljedeće u jasnoći i jasnoći, kao što se pretpostavlja u okviru psihološkog stila mišljenja. S epistemološkog gledišta, SRT i kvantna mehanika su jednostavnije i razumljivije od klasične mehanike, a GR je jednostavniji i razumljiviji od SRT. Zato “na znanstvenim seminarima... nejasno mjesto u nekom klasičnom pitanju odjednom netko ilustrira poznatim kvantnim primjerom i pitanje postaje sasvim “transparentno” .

Zato nas "divljine Riemannove geometrije" približavaju adekvatnom razumijevanju fizičke stvarnosti, dok nas "iznenađujuća jednostavnost prostora Minkowskog" od nje udaljava. Einstein i Hilbert su "ušli" u te "divljine" i u njih "povukli" "sljedeće generacije fizičara" upravo zato što ih je zanimalo ne samo i ne toliko koliko su jednostavni ili složeni

metrička svojstva apstraktnog prostora, uz pomoć kojih je moguće teorijski opisati stvarni prostor i vrijeme, koliko, koja su metrička svojstva ovih potonjih. U konačnici, upravo je to razlog zašto je Logunov prisiljen posegnuti za "efektivnim" prostorom Riemannove geometrije za opisivanje gravitacijskih učinaka uz Minkowskijev prostor koji se koristi u RTG-u, jer samo prvi od ova dva prostora adekvatno predstavlja u RTG-u (kao i u općoj teoriji relativnosti) realni prostor i vrijeme .

Epistemološke pogreške RTG-a lako se otkrivaju filozofskim pristupom. Logunov piše da "čak i nakon što je iskustveno otkrio Riemannovu geometriju, ne treba žuriti s izvođenjem zaključaka o strukturi geometrije, koja se mora uzeti kao osnova teorije". Ovo razmišljanje slično je Poincareovom razmišljanju: kao što je utemeljitelj konvencionalizma inzistirao na očuvanju euklidske geometrije bez obzira na rezultate pokusa, tako i autor RTG-a inzistira na očuvanju dane geometrije Minkowskog kao temelja svake fizikalne teorije. Osnova ovog pristupa u konačnici je Pitagorin sindrom, ontologizacija Minkowskijeva apstraktnog prostora.

Pritom ne govorimo o tome da postojanje prostor-vremena kao spremnika događaja, koji ima čudnu sposobnost izazivanja inercijskih učinaka u materiji, a da ne bude podvrgnut suprotnom učinku, postaje neizbježan postulat. Takav prikaz u svojoj artificijelnosti nadilazi čak i hipotezu mehaničkog etera, na koju smo već obratili pozornost gore, uspoređujući klasičnu mehaniku i SRT. U načelu je u suprotnosti s općom relativnošću, budući da je “jedno od postignuća opće teorije relativnosti, koje je, koliko je poznato, izbjeglo pozornosti fizičara”, to što “zaseban koncept prostora... postaje suvišan. U ovoj teoriji prostor nije ništa drugo nego četverodimenzionalnost polja, a ne nešto što postoji samo po sebi. Polaziti od geometrije Minkowskog pri opisivanju gravitacije i istodobno koristiti Riemannovu geometriju za Einsteina znači pokazati nedosljednost: „Ostati uz užu skupinu, a istodobno uzeti složeniju strukturu polja (kao i općenito relativnost) znači naivna nedosljednost. Grijeh ostaje grijeh, iako ga čine inače ugledni ljudi.

Opća relativnost, u kojoj su svojstva gravitacijskih interakcija rekreirana prema metričkim svojstvima Riemannova zakrivljenog prostor-vremena, slobodna je od ovih epistemoloških nedosljednosti: "Prekrasno

elegancija opće relativnosti ... izravno slijedi iz geometrijske interpretacije. Zahvaljujući geometrijskoj potkrijepljenosti teorija je dobila određen i neuništiv oblik... Iskustvo je ili potvrđuje ili opovrgava... Tumačeći gravitaciju kao djelovanje polja sila na materiju, određuje se samo vrlo opći referentni okvir, a ne jednu teoriju. Moguće je konstruirati skup općih kovarijantnih varijacijskih jednadžbi i... samo opažanja mogu ukloniti takve apsurde kao što je teorija gravitacije temeljena na vektorskom i skalarnom polju ili na dva tenzorska polja. Nasuprot tome, u okviru Einsteinove geometrijske interpretacije takve se teorije od samog početka pokazuju apsurdnima. Oni su eliminirani filozofskim argumentima na kojima se temelji ovo tumačenje. Psihološko povjerenje u istinitost GR-a ne temelji se na nostalgiji za uobičajenim stilom mišljenja, već na njegovom monizmu, cjelovitosti, izoliranosti, logičkoj dosljednosti i odsutnosti epistemoloških grešaka karakterističnih za RTG.

Jedna od glavnih epistemoloških zabluda RTG-a je, po našem dubokom uvjerenju, njegova početna epistemološka postavka, prema kojoj su unutarteorijski kriteriji dovoljni da se odluči koji od apstraktnih prostora teorije adekvatno predstavlja stvarni prostor i vrijeme u njoj. Ova epistemološka postavka, nespojiva s onom koja je u osnovi opće relativnosti, pripisuje se laganom rukom Heisenberga... Einsteinu, koji ju je u razgovoru s njim u proljeće 1926. u Berlinu formulirao u još općenitijem obliku. kao izjavu da nije eksperiment nego teorija ta koja određuje što je vidljivo.

U međuvremenu, koliko god to na prvi pogled izgledalo paradoksalno, suprotno prevladavajućem mišljenju u znanstvenoj zajednici (uključujući i mišljenje samog Heisenberga), Einstein mu je tada zapravo rekao ne o ovome, već o nečemu sasvim drugom. Reproducirajmo relevantni odlomak iz izvješća “Sastanci i razgovori s Albertom Einsteinom” (sastavio Heisenberg 27. srpnja 1974. u Ulmu), u kojem se Heisenberg prisjeća ovog razgovora s Einsteinom, tijekom kojeg se usprotivio načelu opažljivosti koje je formulirao Heisenberg: “Svako opažanje, tvrdio je, pretpostavlja vezu koju mi ​​nedvosmisleno utvrđujemo između fenomena koji razmatramo i osjetilnog osjeta koji se javlja u našoj svijesti. No, o toj povezanosti možemo s pouzdanjem govoriti samo pod uvjetom da su poznati zakoni prirode kojima je ona određena. Ako, međutim, što je očito slučaj u modernom atomskom

fizike - dovode se u pitanje sami zakoni, tada i koncept "promatranja" gubi svoje jasno značenje. U takvoj situaciji teorija najprije mora odrediti što je vidljivo.

Početna epistemološka postavka RTG Logunova posljedica je relativno jednostavnog paralogizma - poistovjećivanja nužnog uvjeta za primjerenost teorijskih struktura objektivne stvarnosti s njezinim dovoljnim uvjetom. Kao što je lako razumjeti, u konačnoj analizi, ovo objašnjava logičke i epistemološke pogreške koje leže u osnovi RTG-a i njegove suprotnosti s općom relativnošću - korištenje samo unutarteorijskih kriterija pri odlučivanju koji od apstraktnih prostora teorije adekvatno predstavlja stvarni prostor i vrijeme u njemu, te njegovo nelegitimno poistovjećivanje s njima, u biti su iste logičko-epistemološke pogreške na kojima se temelji Poincaréov pristup problemu odnosa između geometrije i fizike.

Što god se govorilo o Einsteinovom pristupu problemu odnosa geometrije i fizike, naša analiza pokazuje da pitanje mogućnosti tog pristupa u oblikovanju moderne prirodoslovne paradigme ostaje otvoreno. Ostaje otvoreno dok se ne dokaže

postojanje takvih svojstava materijalnih pojava koja nisu ni na koji način povezana sa svojstvima prostora i vremena. S druge strane, povoljni izgledi za Einsteinov pristup u konačnici su posljedica činjenice da se sve jasnije otkriva veza između metričkih i topoloških svojstava prostora i vremena i raznih neprostorno-vremenskih svojstava materijalnih pojava. Istodobno, povijesna, znanstvena i filozofska analiza Poincareova pristupa problemu odnosa geometrije i fizike dovodi do zaključka da on nema perspektivu kao alternativa Einsteinovom pristupu. To dokazuje i analiza pokušaja njegovog oživljavanja, poduzetih u radovima Logunova i njegovih kolega.

Bilješke

Aronov R.A. O problemu prostora i vremena u fizici elementarnih čestica // Philosophical problems of Elementary Particle physics. M., 1963. S. 167; On je. Problem prostorno-vremenske strukture mikrokozmosa // Philosophical questions of quantum physics. M., 1970. S. 226; On je. O pitanju logike mikrosvijeta // Vopr. filozofija. 1970. br. 2. S. 123; On je. Opća relativnost i fizika mikrosvijeta // Klasična i kvantna teorija gravitacije. Mn., 1976. S. 55; Aronov R.A. Do filozofskih temelja programa superujedinjenja // Logika, metodologija i filozofija znanosti. Moskva, 1983. S. 91.

Cm.: Aronov R.A. O problemu odnosa prostora, vremena i materije // Vopr. filozofija. 1978. br. 9. S. 175; On je. O metodi geometrizacije u fizici. Mogućnosti i ograničenja // Metode znanstvene spoznaje i fizika. M., 1985. S. 341; Aronov R.A., Knyazev V.N.. O problemu odnosa između geometrije i fizike // Dijalektički materijalizam i filozofska pitanja prirodnih znanosti. M., 1988. S. 3.

Cm.: Aronov R.A. Razmišljanja o fizici // Pitanja povijesti prirodnih znanosti i tehnike. 1983. br. 2. S. 176; On je. Dva pristupa vrednovanju filozofskih pogleda A. Poincaréa // Dijalektički materijalizam i filozofska pitanja prirodnih znanosti. M., 1985. S. 3; Aronov R.A., Shemyakinsky V.M. Filozofsko utemeljenje programa geometrizacije fizike // Dijalektički materijalizam i filozofska pitanja prirodnih znanosti. M., 1983. S. 3; Oni su. O temeljima geometrizacije fizike // Filozofski problemi moderne prirodne znanosti. Kijev, 1986. V. 61. S. 25.

Heisenberg V. Razvoj pojmova u fizici XX. stoljeća // Vopr. filozofija. 1975. br. 1. S. 87.

Ministarstvo obrazovanja i znanosti Ruske Federacije Federalna agencija za obrazovanje Jaroslavski država sveučilište ih.<...>S.P. Zimin © Jaroslavski država sveučilište, 2007. 2 Sadržaj DO PITANJA OCJENE KVALITETE OPORAVLJENO SLIKE 7 <...>T.K. Artjomova, A.S. Gvozdarev, E.A. Kuznetsov .................................. 14 O UTJECAJU ELEKTRIČNOG NABOJA NA UVJETE ZA RAZVOJ TOPLINSKE KONVEKCIJA IN LIQUIDCOM SLOJ SA SLOBODNOM POVRŠINOM<...>A.A. Abdulloev, E.Yu. Sautov∗ Napomena obnovljena slike. <...>Trenutno je najpopularnija objektivna mjera vrh stav signal/šum (SNR) .<...>P.G. Demidova SIMULACIJA OBJEKTA U BLIŽINI RADIOHOLOGRAFIJA IZ SVOG BISTATIČKOG DIJAGRAMA RASPRŠENJA<...>T.K. Artjomova, A.S. Gvozdarev, E.A. Kuznetsov Sažetak Mogućnost identifikacije objekta po njegovom raspršenom polju za zadaci blizu radioholografija. <...>gdje su (ψ~hs ) novi koeficijenti širenja, ahs su tenzor raspršivanje, a bazne funkcije (H hs ) su odabrane tako da rezultirajuće polje zadovoljava Sommerfeldov uvjet zračenja: 16 lim<...>Budući da se pretpostavlja da je cilindar savršeno vodljiv, tenzor raspršivanje može se prikazati kao dijagonalna matrica:  a ρ Ar 0 0   hs<...>P.G. Demidova O UTJECAJU ELEKTRIČNOG NABOJA NA UVJETE ZA RAZVOJ TOPLINSKE KONVEKCIJE U LIQUIDCOM SLOJ SA SLOBODNOM POVRŠINOM<...>Uvod Pitanje određivanja uvjeta za razvoj toplinske konvekcije u grijanom odozdo tekućina sloj više puta je istraživan u različitim formulacijama, uključujući one koje uzimaju u obzir mogućnost razvoja deformacije oblika slobodne površine tekućine.<...>gibanja u fluidu s poljem brzina U (x, t) i valnim izobličenjem reljefa slobodne površine fluida ξ (x, t) , a imaju iste narudžba malenkost, kao ξ , naime: T ~ ρ ~ ​​​​p ~ U ~ ξ ~ kT γ .<...>E = − grad (Φ 0 (z) + Φ(x, z, t)) , gdje je mala korekcija Φ(x, z, t) povezana s valnom deformacijom slobodne površine<...>

Aktualni_problemi_fizike._Broj_6_Zbornik_znanstvenih_radova_mladih_znanstvenika,_postdiplomaca_i_studenata.pdf

Ministarstvo obrazovanja i znanosti Ruske Federacije Federalna agencija za obrazovanje Yaroslavl State University. P.G. Demidov Aktualni problemi fizike Zbornik znanstvenih radova mladih znanstvenika, diplomiranih studenata i studenata Broj 6 Yaroslavl 2007 1

Stranica 1

UDK 53 BBK V3ya43 A 44 Preporučeno od strane Uredničkog i izdavačkog vijeća Sveučilišta kao znanstvena publikacija. Plan za 2005. Aktualni problemi fizike: sub. znanstveni tr. 44 mlada znanstvenika, diplomanta i studenata. Broj 6 / Rev. za izdavanje dr. fiz.-mat. znanosti S.P. Zimin; Jaroslavlj država un-t. - Yaroslavl: YarGU, 2007. -262 str. Zbornik sadrži članke o različitim područjima fizike koje su napisali mladi znanstvenici, diplomirani studenti i studenti Fizičkog fakulteta Jaroslavskog državnog sveučilišta. P.G. Demidov. UDK 53 BBK V3â43 Doktor fizikalno-matematičkih znanosti S.P. Zimin © Jaroslavsko državno sveučilište, 2007. 2

stranica 2

Sadržaj O PITANJU KVALITETE OBNAVLJENIH SLIKA 7 A.A. Abdulloev, E.Yu. Sautov................................................. ............... 7 SIMULACIJA OBJEKTA U BLIŽNOJ RADIOHOLOGRAFIJI POMOĆU NJEGOVOG BISTATIČKOG DIJAGRAMA RASPRŠENJA T.K. Artjomova, A.S. Gvozdarev, E.A. Kuznjecov................................................. 14 O UTJECAJU ELEKTRIČNOG NABOJA NA UVJETE RAZVOJA TOPLINSKE KONVEKCIJE U SLOJU TEKUĆINE SA SLOBODNOM POVRŠINOM D.F. Belonožko, A.V. Kozin ................................................. ............... 22 ISTRAŽIVANJE SVOJSTVA RASPRŠENJA PASIVNO UPRAVLJANOG REFLEKTORA ZA PROBLEM RADIOHOLOGRAFIJE FOKUSIRANIH SLIKA M.A. Bokov, A.S. Leontjev ................................................. ................. 31 NELINEARNE NEAKSISIMETRIČNE OSCILACIJE NABIJENOG MLAZA DIELEKTRIČNE TEKUĆINE N.V. Voronina ................................................. ................................................. ............ 39 U OFDM SUSTAVIMA I.A.Denezhkin, V.A.Chvalo.................................. ................................................... ................ 48 INSTALACIJA MIKROKONTROLERA ZA DOBIVANJE HODOGRAFA IZLAZNOG NAPONA PRETVARAČA SUŠNE STRUJE A.E. Gladun ................................................ . ................................................. ................ 59 PRORAČUN RAČUNALNO UPRAVLJANOG LABORATORIJSKOG MAGNETA S.A. Golyzina ................................................. ................................................. ........... 65 ZNAČAJKE MIKRORELJEFA EPITAKSIJALNIH PbSe FILMOVA NAKON OBRADE U ARGONSKOJ PLAZMI E.S. Gorlačev, S.V. Kutrovskaja ................................................. ......... 72 3

stranica 3

POVEĆANA POUZDANOST OPTIČKOG LASERSKOG TRIKANGULACIJSKOG SUSTAVA................................................. ................................. ....... 78 E.V. Davidenko ................................................. ................................................. 78 APSORPCIJA ELEKTROMAGNETSKOG ZRAČENJA OD STRANE ČOVJEKA RAME U FREKVENCIJSKIM PODRUČJIMA STANIČNE I RADIO-RELEJNE KOMUNIKACIJE V.V. Deryabina, T.K. Artjomova ................................................. ........... 86 UTJECAJ ZAKRIVLJENOSTI FAZNOG FRONTA NA SLABLJENJE POLJA TIJEKOM ODGIBA NA SKUPU APSORBIRNIH ZASLONA A.V. Dymov................................................. ................................................. ............ 94 UTJECAJ TEMPERATURNIH REŽIMA NA OSCILACIJE MJEHURICA U TEKUĆINI I.G. Žarova ................................................ ... ................................................. ............ 102 OPTIMIZACIJA FRAKTALNOG ALGORITMA ZA STATIČKU KOMPRESIJU SLIKE D.A. .Zaramensky ......................... ................................................... ..................... 110 ANALIZA UTJECAJA UČINKOVITOSTI PROCJENE NOSIĆE FREKVENCIJE I POČETNE FAZE NA PREPOZNAVANJE KONSTELACIJE FAZNOG KLJUČANJA O AT. Karavan................................................. ................................................. .......... 118 NELINEARNI PERIODIČNI VALOVI U TANKOM SLOJU VISKOZNE TEKUĆINE A. AT. Klimov, A.V. Prisegnut ................................................. ........... .......... 124 KLASIFIKACIJA KODOVA IMUNITETA U SUSTAVIMA ZA PRIJENOS INFORMACIJA O.O. Kozlova ................................................. .............................................. 133 ISTRAŽIVANJE NA MEHANIČKA SVOJSTVA TEKUĆINE OPTIČKOM METODOM E.N. Kokomova ................................................ ... ................................. 138 ALGORITAM ZA PREPOZNAVANJE NAREDBI S OGRANIČENIM RJEČNIKOM A.V. Konovalov ................................................. ................................... 144 4

stranica 4

ANALIZA KAOTIČNE FAZNE SINKRONIZACIJE SPORENIH PLL SUSTAVA KORIŠTENJEM KONTINUIRANE VALIČNE TRANSFORMACIJE Yu.N. Konovalova, A.A. Kotochigov, A.V. Khodunin .............................. 151 OBRAČUNAVANJE UČINKA ROTACIJE MAGNETRONA Yu.V. Kostrikin ................................................. ......................................................... ...... 159 NELINEARNE OSCILACIJE NABIJENOG SLOJA IDEALNE TEKUĆINE NA POVRŠINI ČVRSTE SFERIČNE JEZGRE U POLJU SILA FLUKTUACIJE O. S. Kryuchkov.............. ................................................... .............................. 164 ISTRAŽIVANJE OPTIČKIH SVOJSTAVA Crox/Si STRUKTUR M. Yu. Kurashov ..... ............................................ ...... ................................................. 172 GREŠKE U DIZAJNU ELEMENTI ZA FOKUSIRANJE I NJIHOV UTJECAJ NA KVALITETU RADIO SLIKE A.S. Leontjev ................................................. ................................................. 176 STRUJANJE VIDEOZAPISA PREKO IP MREŽE S VELIKIM OPTEREĆENJEM KANALA POMOĆU ALGORITMA OPORAVKA QoS V.G. Medvedev, V.V. Tupitsyn, E.V. Davidenko................................................. 181 UKLANJANJE ŠUMA SA SLIKA NA TEMELJU WAVELET TRANSFORMACIJE A.A. Mojsejev, V.A. Volohov................................................. ............... 189 SINTEZA ALGORITMA ZA PROCJENU DETALJNE INTERFERENCIJE U SPEKTRU SIGNALA VISOKOSTABILNOG ΔΣ-SINTETIZAJERA M.V. Nazarov, V.G. Šuškov ................................................. .............. 198 STATISTIČKA DINAMIKA IMPULSNOG PLL PRSTENA SA STROBOSKOPSKIM FAZNIM DETEKTOROM V.Yu. Novikov, A.S. Teperev, V.G. Šuškov................................................. 209 PRIMJENA KONSISTENTNIH JEDNODIMENZIONALNIH WAVELET FILTERA U PROBLEMU PREPOZNAVANJA GOVORNIH SIGNALA S.A. Novoselov ................................................. ......................................................... 217 5

Stranica 5

PROUČAVANJE NEPRAVILNOSTI U TEKUĆINI Perminov................................................. ................................................. 224 DIGITALNA TERMIČKA KAMERA TEMELJENA NA FOTODETEKTORU FUR-129L A.I. Topnikov, A.N. Popov, A.A. Selifontov ................................. 231 FLUKTUACIJE MILIMETARSKIH VALOVA U POVRŠINSKOJ TURBULENTNOJ APSORBIRNOJ ATMOSFERI Ye.N. Turkina ................................................. .............................................. 239 UPOTREBA GOVORA ALGORITMI ZA PREPOZNAVANJE I SINTEZU ZA STVARANJE UČINKOVITOG GOVORA KODEKA S.V. Uldinovich ................................................. ......................................................... .......... 246 PARAMETRIJSKA ELEKTROSTATSKA NESTABILNOST SUČELJA DVA MEDIJA S.V. Chernikova, A.S. Golovanov ................................................. ...... 253 6

Stranica 6

O PITANJU OPORAVLJENE KVALITETE SLIKE A.A. Abdulloev, E.Yu. Sautov∗ Napomena Razmatra se problem procjene kvalitete rekonstruiranih slika. Za procjenu vizualnih distorzija predlaže se korištenje univerzalnog indeksa kvalitete. Za razliku od sličnih algoritama temeljenih na kriteriju srednje kvadratne pogreške, predloženi pristup uzima u obzir izobličenja svjetline i kontrasta, kao i stupanj korelacije između referentne i rekonstruirane slike. Rezultati simulacije pokazuju dobru korelaciju ovog kriterija s vizualno percipiranom kvalitetom slike. Uvod Do sada se najpouzdanijom ocjenom kvalitete slike smatrala prosječna procjena stručnjaka. Ali zahtijeva puno rada nekoliko ljudi i stoga je skupo i presporo za praktične svrhe. U tom smislu, objektivni (algoritamski) kriteriji kvalitete slike su poželjniji, omogućujući automatske procjene. Trenutačno se objektivnim mjerama kvalitete nameću sljedeći zahtjevi. Prvo, ove metrike bi trebale biti što pouzdanije u smislu vizualne percepcije, odnosno trebale bi se dobro slagati s rezultatima subjektivnih procjena. Drugo, trebaju imati nisku računsku složenost, što povećava njihov praktični značaj. Treće, poželjno je da ove metrike imaju jednostavan analitički oblik i da se mogu koristiti kao kriteriji optimalnosti pri odabiru parametara sustava za obradu slike. Trenutačno najpopularnija objektivna mjera je vršni omjer signala i šuma (SNR). Obično se koristi za usporedbu različitih algoritama obrade. * Rad je izveden pod nadzorom V.V. Hrjaščov. 7