Problemer med moderne fysikk, utgave 3 il 1955. To tilnærminger til problemet med forholdet mellom geometri og fysikk

Utgivelser:
* Aleksandrov E.B., Khvostenko G.I., Chaika M.P. Interferens av atomtilstander. (1991)
* Alikhanov A.I. Svake interaksjoner. Den siste forskningen på beta-forfall. (1960)
* Allen L., Jones D. Fundamentals of the physics of gas lasers. (1970)
* Alpert Ya.L. Bølger og kunstige legemer i overflateplasma. (1974)
* (1988)
* Andreev I.V. Kromodynamikk og rigide prosesser ved høye energier. (1981)
* Anisimov M.A. Kritiske fenomener i væsker og flytende krystaller. (1987)
* Arakelyan S.M., Chilingaryan Yu.S. Ikke-lineær optikk av flytende krystaller. (1984)
* (1969)
* Akhmanov S.A., Vysloukh V.A., Chirkin A.S. Optikk av femsekundlaserpulser. (1988)
* (1981)
* (1962)
* Bakhvalov N.S., Zhileikin Ya.M., Zabolotskaya E.A. et al. Ikke-lineær teori for lydstråler. (1982)
* Belov K.P., Belyanchikova M.A., Levitin R.Z., Nikitin S.A. Ferromagneter og antiferromagneter av sjeldne jordarter. (1965)
* Butykin V.S., Kaplan A.E., Khronopulo Yu.G., Yakubovich E.I. Resonante interaksjoner mellom lys og materie. (1977)
* (1970)
* Bresler S.E. radioaktive grunnstoffer. (1949)
* Brodsky A.M., Gurevich Yu.Ya. Teori om elektronutslipp fra metaller. (1973)
* Bugakov V.V. Diffusjon i metaller og legeringer. (1949)
* Vavilov V.S., Gippius A.A., Konorova E.A. Elektroniske og optiske prosesser i diamant. (1985)
* Weisenberg A.O. Mu-meson. (1964)
* (1968)
* Vasiliev V.A., Romanovsky Yu.M., Yakhno V.G. Autowave-prosesser. (1987)
* (1986)
* (1988)
* (1984)
* Vonsovsky S.V. Den moderne læren om magnetisme. (1952)
* (1969)
* Vonsovsky S.V. og andre Ferromagnetisk resonans. Fenomenet med resonansabsorpsjon av et høyfrekvent elektromagnetisk felt i ferromagnetiske stoffer. (1961)
* (1981)
* Geilikman B.T., Kresin V.Z. Kinetiske og ikke-stasjonære fenomener i superledere. (1972)
* Goetze V. Væske-glass faseoverganger. (1992)
* (1975)
* Ginzburg V.L., Rukhadze A.A. Bølger i magnetoaktivt plasma. (1970)
* Ginzburg S.L. Irreversible fenomener i spinnglass. (1989)
* Grinberg A.P. Metoder for å akselerere ladede partikler. (1950)
* Gurbatov S.N., Malakhov A.N., Saichev A.I. Ikke-lineære tilfeldige bølger i media uten spredning. (1990)
* Gurevich Yu.Ya., Harkats Yu.I. superioniske ledere. (1992)
* Dorfman Ya.G. Magnetiske egenskaper til atomkjernen. (1948)
* Dorfman Ya.G. Diamagnetisme og kjemisk binding. (1961)
* Zhevandrov N.D. Optisk anisotropi og energimigrering i molekylære krystaller. (1987)
* (1970)
* (1984)
* (1972)
* Kerner B.S., Osipov V.V. Autosolitoner: Lokaliserte sterkt ikke-likevektsområder i homogene dissipative systemer. (1991)
* (1985)
* Klyatskin V.I. Fordypningsmetode i teorien om bølgeutbredelse. (1986)
* Klyatskin V.I. Statistisk beskrivelse av dynamiske systemer med fluktuerende parametere. (1975)
* Korsunsky M.I. Unormal fotokonduktivitet. (1972)
* Kulik I.O., Yanson I.K. Josephson-effekt i superledende tunnelstrukturer. (1970)
* Likharev K.K. Introduksjon til dynamikken til Josephson-kryss. (1985)
* Stråletilnærming og problemer med radiobølgeutbredelse. (1971) Samling
* (1958)
* (1967)
* Minogin V.G., Letokhov V.S. Trykk av en laserstråle på atomer. (1986)
* Mikhailov I.G. Utbredelse av ultralydbølger i væsker. (1949)
* Nøytrino. (1970) Samling
* Generelle prinsipper for kvantefeltteori og deres konsekvenser. (1977) Samling
* Ostashev V.E. Forplantning av lyd i bevegelige medier. (1992)
* Pavlenko V.N., Sitenko A.G. Ekko-fenomener i plasma og plasmalignende medier. (1988)
* Patashinsky A.Z., Pokrovsky V.L. Fluktuasjonsteori om faseoverganger. (1975)
* Pushkarov D.I. Defekter i krystaller: Metoden for kvasipartikler i kvanteteorien om defekter. (1993)
* Rick G.R. Massespektroskopi. (1953)
* Superledning: Lør. Kunst. (1967)
* Sena L.A. Kollisjon av elektroner og ioner med gassatomer. (1948)
* (1960)
* (1964)
* Smilga V.P., Belousov Yu.M. Muonisk metode for å studere materie. (1991)
* Smirnov B.M. komplekse ioner. (1983)
* (1988)
* (1991)
* Stepanyants Yu.A., Fabrikant A.L. Bølgeutbredelse i skjærstrømmer. (1996)
* Tverskoy B.A. Dynamikken til jordens strålingsbelter. (1968)
* Turov E.A. - Fysiske egenskaper til magnetisk ordnede krystaller. fenomen. Teori om spinnbølger i ferromagneter, antiferromagneter. (1963)
* (1972)
* (1961)
* Fotokonduktivitet. (1967) Samling
* Frisk S.E. Spektroskopisk bestemmelse av kjernefysiske momenter. (1948)
* (1965)
* Khriplovich I.B. Ikke-konservering av paritet i atomfenomener. (1981)
* Chester J. Teori om irreversible prosesser. (1966)
* Shikin V.B., Monarkha Yu.P. Todimensjonale ladede systemer i helium. (1989)

Essay

i fysikk

om temaet:

« Problemer med moderne fysikk»

La oss starte med problemet som for tiden tiltrekker seg mest oppmerksomhet blant fysikere, som kanskje det største antallet forskere og forskningslaboratorier rundt om i verden jobber med - dette er problemet med atomkjernen og spesielt som dens mest presserende og viktig del - det såkalte problemet med uran.

Det var mulig å fastslå at atomene til tol består av en relativt tung positivt ladet kjerne omgitt av et visst antall elektroner. Den positive ladningen til kjernen og de negative ladningene til elektronene rundt kansellerer hverandre. I det hele tatt ser atomet ut til å være nøytralt.

Fra 1913 til nesten 1930 studerte fysikere på den mest nøye måten egenskapene og ytre manifestasjoner av atmosfæren til elektroner som omgir atomkjernen. Disse studiene førte til en enhetlig integralteori, som oppdaget nye bevegelseslover for elektroner i atomet, tidligere ukjent for oss. Denne teorien kalles kvante- eller bølgeteorien om materie. Vi kommer tilbake til henne.

Siden ca 1930 har fokus vært på atomkjernen. Kjernen er av spesiell interesse for oss, fordi nesten hele massen av atomet er konsentrert i den. Og masse er et mål på mengden energi som et gitt system besitter.

Hvert gram av ethvert stoff inneholder en nøyaktig kjent energi og dessuten en svært betydelig energi. Så, for eksempel, i et glass te, som veier omtrent 200 g, er det en mengde energi som vil kreve å brenne rundt en million tonn kull for å få det.

Denne energien er lokalisert nøyaktig i atomkjernen, fordi 0,999 av hele energien, av hele massen av kroppen, inneholder kjerner, og bare mindre enn 0,001 av hele massen kan tilskrives energien til elektroner. De kolossale energireservene i kjernene er uforlignelige med noen form for energi som vi har kjent så langt.

Naturligvis er håpet om å eie denne energien fristende. Men for å gjøre dette, må du først studere det, og deretter finne måter å bruke det på.

Men i tillegg interesserer kjernen oss av andre grunner. Kjernen til et atom bestemmer helt og holdent hele dets natur, bestemmer dets kjemiske egenskaper og dets individualitet.

Hvis jern er forskjellig fra kobber, fra karbon, fra bly, så ligger denne forskjellen nettopp i atomkjernene, og ikke i elektronene. Elektronene til alle legemer er like, og ethvert atom kan miste noen av elektronene sine i den grad at alle elektronene kan fjernes fra atomet. Så lenge atomkjernen med sin positive ladning er intakt og uendret, vil den alltid tiltrekke seg så mange elektroner som er nødvendig for å kompensere for ladningen. Hvis det er 47 ladninger i sølvkjernen, vil den alltid feste 47 elektroner til seg selv. Derfor, mens jeg sikter på kjernen, har vi å gjøre med det samme elementet, med det samme stoffet. Det er verdt å endre kjernen, siden et annet kjemisk element oppnås. Først da ville den langvarige drømmen om alkymi forlatt utover håpløshet - transformasjonen av noen elementer til andre - gå i oppfyllelse. På det nåværende stadiet av historien har denne drømmen gått i oppfyllelse, ikke helt i formene og ikke med de resultatene som alkymistene forventet.

Hva vet vi om atomkjernen? Kjernen består på sin side av enda mindre komponenter. Disse bestanddelene er de enkleste kjernene vi kjenner til i naturen.

Den letteste og derfor den enkleste kjernen er kjernen til hydrogenatomet. Hydrogen er det første grunnstoffet i det periodiske systemet med en atomvekt på ca. 1. Hydrogenkjernen er en del av alle andre kjerner. Men på den annen side er det lett å se at alle kjerner ikke bare kan bestå av hydrogenkjerner, slik Prout foreslo for lenge siden, for mer enn 100 år siden.

Atomkjernene har en viss masse, som er gitt ved atomvekt, og en viss ladning. Ladningen til kjernen bestemmer antallet som dette elementet opptar. V periodisk system av Mendeleev.

Hydrogen er det første elementet i dette systemet: det har en positiv ladning og ett elektron. Det andre elementet i rekkefølge har en kjerne med en dobbel ladning, den tredje - med en trippel ladning, og så videre. ned til det aller siste og tyngste av alle grunnstoffer, uran, hvis kjerne har 92 positive ladninger.

Mendeleev, som systematiserte det enorme eksperimentelle materialet innen kjemi, skapte det periodiske systemet. Selvfølgelig mistenkte han ikke på den tiden eksistensen av kjerner, men han trodde ikke at rekkefølgen av elementene i systemet han opprettet ble bestemt bare av ladningen til kjernen og ingenting mer. Det viser seg at disse to egenskapene til atomkjerner – atomvekt og ladning – ikke samsvarer med det vi kan forvente av Prouts hypotese.

Så det andre elementet - helium har en atomvekt på 4. Hvis det består av 4 hydrogenkjerner, burde ladningen ha vært 4, men i mellomtiden er ladningen 2, fordi dette er det andre elementet. Dermed må man tenke at det kun er 2 hydrogenkjerner i helium. Vi kaller hydrogenkjerner for protoner. Men på i tillegg er det 2 masseenheter til i heliumkjernen, som ikke har en ladning. Den andre komponenten i kjernen må betraktes som en uladet hydrogenkjerne. Vi må skille mellom hydrogenkjerner som har en ladning, eller protoner, og kjerner som ikke har en helt elektrisk ladning, nøytrale, vi kaller dem nøytroner.

Alle kjerner er bygd opp av protoner og nøytroner. Helium har 2 protoner og 2 nøytroner. Nitrogen har 7 protoner og 7 nøytroner. Oksygen har 8 protoner og 8 nøytroner, karbon C har protoner og 6 nøytroner.

Men videre blir denne enkelheten noe krenket, antallet nøytroner blir mer og mer sammenlignet med antall protoner, og i det aller siste elementet - uran er det 92 ladninger, 92 protoner, og dens atomvekt er 238. Følgelig er ytterligere 146 nøytroner legges til 92 protoner.

Selvfølgelig kan man ikke tro at det vi vet i 1940 allerede er en uttømmende representasjon av den virkelige verden og mangfoldet ender med disse partiklene, som er elementære i ordets bokstavelige forstand. Begrepet elementær betyr bare et visst stadium i vår penetrasjon i naturens dyp. På dette stadiet vet vi imidlertid sammensetningen av atomet bare opp til disse elementene.

Dette enkle bildet ble faktisk ikke så lett belyst. Vi måtte overvinne en hel rekke vanskeligheter, en hel rekke motsetninger, som selv i det øyeblikk de ble oppdaget virket håpløse, men som, som alltid i vitenskapens historie, bare viste seg å være forskjellige sider av et mer generelt bilde , som var en syntese av det som så ut til å være en selvmotsigelse, og vi gikk videre til neste, dypere forståelse av problemet.

De viktigste av disse vanskelighetene viste seg å være følgende: helt i begynnelsen av vårt århundre var det allerede kjent at b-partikler (de viste seg å være heliumkjerner) og e-partikler (elektroner) flyr ut fra dypet. av radioaktive atomer (det var ingen anelse om kjernen da). Det så ut til at det som flyr ut av atomet er det det består av. Derfor så det ut til at atomkjernene bestod av heliumkjerner og elektroner.

Feilen i den første delen av denne uttalelsen er klar: det er åpenbart at det er umulig å komponere en hydrogenkjerne fra fire ganger tyngre heliumkjerner: en del kan ikke være større enn hele.

Den andre delen av denne uttalelsen viste seg å være falsk. Elektroner sendes faktisk ut under kjernefysiske prosesser, og likevel er det ingen elektroner i kjernene. Det ser ut til at det er en logisk motsetning her. Er det sånn?

Vi vet at atomer sender ut lys, lyskvanter (fotoner).

Hvorfor er disse fotonene lagret i atomet i form av lys og venter på at øyeblikket tar av? Åpenbart ikke. Vi forstår emisjonen av lys på en slik måte at de elektriske ladningene i atomet, som går fra en tilstand til en annen, frigjør en viss mengde energi, som går over i form av strålingsenergi som forplanter seg i rommet.

Lignende betraktninger kan uttrykkes med hensyn til elektronet. Et elektron kan av flere grunner ikke være i en atomkjerne. Men det kan ikke lages i kjernen, som et foton, fordi det har en negativ elektrisk ladning. Det er fast etablert at den elektriske ladningen, så vel som energi og materie generelt, forblir uendret; den totale mengden elektrisitet skapes ingen steder og forsvinner ingen steder. Derfor, hvis en negativ ladning bæres bort, mottar kjernen en lik positiv ladning. Prosessen med emisjon av elektroner er ledsaget av en endring i ladningen til kjernen. Men kjernen består av protopops og nøytroner, som betyr at en av de uladede nøytronene har blitt til et positivt ladet proton.

Et enkelt negativt elektron kan verken vises eller forsvinne. Men to motsatte ladninger kan, når de nærmes tilstrekkelig, gjensidig kompensere hverandre eller til og med forsvinne, og frigjøre deres energireserve i form av strålingsenergi (fotoner).

Hva er disse positive ladningene? Det var mulig å fastslå at i tillegg til negative elektroner, observeres positive ladninger i naturen og kan skapes ved hjelp av laboratorier og teknologi, som i alle sine egenskaper: i masse, i ladning, tilsvarer elektroner, men bare har en positiv ladning. Vi kaller en slik ladning en positron.

Dermed skiller vi mellom elektroner (negative) og positroner (positive), som bare skiller seg i motsatt ladningstegn. I nærheten av kjernene kan både prosessene med å kombinere positroner med elektroner og spalting i et elektron og et positron oppstå, og elektronet forlater atomet, og positronet går inn i kjernen og gjør nøytronet til et proton. Samtidig med elektronet forlater også en uladet partikkel, nøytrinoen.

Det er også slike prosesser i kjernen, der elektronet overfører ladningen til kjernen, gjør protonet til et nøytron, og positronet flyr ut av atomet. Når et elektron forlater et atom, øker ladningen til kjernen med én; når et positron eller proton flyr ut, reduseres ladningen og antallet i det periodiske systemet med én enhet.

Alle kjerner er bygd opp av ladede protoner og uladede nøytroner. Spørsmålet er hvilke krefter som holder dem tilbake i atomkjernen, hva binder dem sammen, hva bestemmer konstruksjonen av ulike atomkjerner fra disse grunnstoffene?

Et lignende spørsmål om forbindelsen mellom kjernen og elektronene i atomet fikk et enkelt svar. Kjernens positive ladning tiltrekker negative elektroner til seg selv i henhold til elektrisitetens grunnleggende lover, akkurat som solen tiltrekker seg Jorden og andre planeter ved hjelp av tyngdekraften. Men i atomkjernen er en av bestanddelene nøytral. Hvordan er det assosiert med et positivt ladet proton og andre nøytroner? Eksperimenter har vist at kreftene som binder to nøytroner sammen er omtrent like store som kreftene som binder et nøytron til et proton og til og med 2 protoner til hverandre. Dette er ikke gravitasjonskrefter, ikke elektriske eller magnetiske interaksjoner, men krefter av spesiell karakter som følger av kvante- eller bølgemekanikk.

En av de sovjetiske forskerne, I.E. "Gamm antok at forbindelsen mellom nøytronet og protonet er gitt av elektriske ladninger - elektroner og positroner. Deres emisjon og absorpsjon burde faktisk gi noen bindende krefter mellom protonet og nøytronet. Men, som beregningene viste, er disse kreftene mange ganger svakere enn de som faktisk finnes i kjernen og gir dens styrke.

Så prøvde den japanske fysikeren Yukawa å sette problemet på denne måten: siden samspillet gjennom elektroner og positroner ikke er nok til å forklare kjernekrefter, hvilke partikler ville da gi tilstrekkelige krefter? Og han regnet ut at hvis det i kjernen var negative og positive partikler med en masse 200 ganger større enn positron p-elektronet, så ville disse partiklene gi den riktige re-masken av interaksjonskreftene.

En tid senere ble disse partiklene oppdaget i kosmiske stråler, som, som kommer fra verdensrommet, trenger inn i atmosfæren og observeres både på jordoverflaten og på høyden av Elbrus, og til og med under jorden på en ganske stor dybde. Det viser seg at kosmiske stråler, som kommer inn i atmosfæren, skaper negativt og positivt ladede partikler, med en masse på omtrent 200 ganger større enn massen til et elektron. Disse partiklene er samtidig 10 ganger lettere enn protonet og nøytronet (som er omtrent 2000 ganger tyngre enn elektronet). Dette er altså noen partikler med "gjennomsnittlig" vekt. De ble derfor kalt mesotroner, eller for kort sagt mesoner. Deres eksistens som en del av kosmiske stråler i jordens atmosfære er nå hevet over tvil.

Den samme I.E. Tamm har nylig studert lovene for bevegelse av mesoner. Det viser seg at de har særegne egenskaper, på mange måter ikke lik egenskapene til elektroner og positroner. Basert på teorien om mesoner har han sammen med L.D. Landau skapte en ekstremt interessant teori om dannelsen av nøytroner og protoner.

Tamm og Landau forestiller seg at nøytronet er et proton kombinert med en negativ meson. Et positivt ladet proton med et negativt elektron danner hydrogenatomet, velkjent for oss. Men hvis det i stedet for et negativt elektron er et negativt meson, en partikkel 200 ganger tyngre, med spesielle egenskaper, så tar en slik kombinasjon mye mindre plass og samsvarer i alle egenskapene nøye med det vi vet om nøytronet.

I følge denne hypotesen anses det at et nøytron er et proton forbundet med en negativ meson, og omvendt er et proton et nøytron forbundet med en positiv meson.

Dermed "elementære" partikler - protoner og nøytroner - før våre øyne begynner å delaminere igjen og avsløre deres komplekse struktur.

Men kanskje er det enda mer interessant at en slik teori bringer oss tilbake til den elektriske teorien om mødre, forstyrret av utseendet til nøytroner. Nå kan det igjen hevdes at alle elementene i atomet og dets kjerne, som vi fortsatt kjenner, i hovedsak er elektriske i opprinnelsen.

Man skal imidlertid ikke tro at i kjernen har vi bare å gjøre med repetisjonen av egenskapene til samme atom.

Når vi beveger oss fra erfaringen akkumulert i astronomi og mekanikk til atomets skala, til 100 milliondeler av en centimeter, befinner vi oss i en ny verden hvor tidligere ukjente nye fysiske egenskaper ved atomfysikk er manifestert. Disse egenskapene er forklart av kvantemekanikk.

Det er ganske naturlig å forvente, og tilsynelatende viser erfaring allerede dette for oss, at når vi går til neste stadium, til atomkjernen, og atomkjernen fortsatt er 100 tusen ganger mindre enn atomet, så oppdager vi her fortsatt nye, spesifikke lover kjernefysiske prosesser som ikke manifesterer seg på en merkbar måte verken i atomet eller i store legemer.

At kvantemekanikken, som perfekt beskriver for oss alle egenskapene til atomsystemer, viser seg å være utilstrekkelig og må suppleres og korrigeres i samsvar med fenomenene som finnes i atomkjernen.

Hvert slikt kvantitativt stadium er ledsaget av manifestasjonen av kvalitativt nye egenskaper. Kreftene som binder protonet og nøytronet til mesonet er ikke kreftene til elektrostatisk tiltrekning, men Coulomb-lovene som binder hydrogenkjernen til elektronet, dette er krefter av mer kompleks karakter, beskrevet av Tamms teori.

Slik ser strukturen til atomkjernen nå ut for oss. Ektefeller Pierre og Marie Curie i 1899. oppdaget radium og studerte dets egenskaper. Men observasjonsveien, uunngåelig på det første stadiet, siden vi ikke hadde noen annen vei, er en ekstremt ineffektiv vei for utvikling av vitenskap.

Rask utvikling sikres ved muligheten for aktiv påvirkning på objektet som studeres. Vi begynte å gjenkjenne atomkjernen da vi lærte hvordan vi aktivt kunne modifisere den. Dette er en ekstern. for rundt 20 år siden til den berømte engelske fysikeren Rutherford.

Det har lenge vært kjent at når to atomkjerner møtes, kunne man forvente innvirkningen av kjernene på hverandre. Men hvordan lage et slikt møte? Tross alt er kjernene positivt ladet. Når de nærmer seg hverandre, frastøter de hverandre, deres dimensjoner er så små at de frastøtende kreftene når en enorm verdi. Atomenergi er nødvendig for å overvinne disse kreftene og tvinge en kjerne til å møte en annen. For å akkumulere slik energi var det nødvendig å tvinge kjernene til å gå gjennom en potensialforskjell i størrelsesorden 1 million V. Og så, da det i 1930 ble oppnådd hule rør der det var mulig å skape potensialforskjeller på mer enn 0,5 millioner V, de ble umiddelbart brukt til å påvirke atomkjerner.

Det må sies at slike rør ikke ble oppnådd i det hele tatt av atomkjernens fysikk, men av elektroteknikk i forbindelse med problemet med å overføre energi over lange avstander.

En gammel drøm om høyspenningselektroteknikk er overgangen fra AC til DC. For å gjøre dette må du kunne konvertere høyspente vekselstrømmer til likestrømmer og omvendt.

Det var for dette formålet, fortsatt uoppnådd selv nå, at det ble opprettet rør der hydrogenkjerner passerte gjennom mer enn 0,5 millioner V og mottok en stor kinetisk energi. Denne tekniske prestasjonen ble umiddelbart tatt i bruk, og det ble gjort et forsøk på Cambridge for å lede disse raske partiklene inn i kjernene til forskjellige atomer.

Naturligvis, i frykt for at gjensidig frastøtning ikke ville tillate at kjernene møtes, tok de kjernene med den minste ladningen. Protonet har den minste ladningen. Derfor, i et hult rør, løp strømmen av hydrogenkjerner gjennom en potensialforskjell på opptil 700 tusen V. La i fremtiden energien som ladningen til et elektron eller proton mottar etter å ha passert 1 V, kalles en elektronvolt. Protonene, som fikk en energi på rundt 0,7 millioner eV, ble rettet til et preparat som inneholdt litium.

Litium rangerer på tredjeplass i det periodiske systemet. Dens atomvekt er 7; den har 3 protoner og 4 nøytroner. Når ett proton til, som kommer inn i litiumkjernen, slutter seg til den, vil vi få et system med 4 protoner og 4 nøytroner, dvs. det fjerde grunnstoffet er beryllium med en atomvekt på 8. En slik berylliumkjerne brytes ned i to halvdeler, som hver har en atompinne 4, og en ladning på 2, dvs. er en heliumkjerne.

Dette har faktisk blitt observert. Da litium ble bombardert med protoner, fløy heliumkjerner ut; dessuten kan man finne at 2 6-partikler med en energi på 8,5 millioner eV hver flyr ut i motsatte retninger.

Vi kan trekke to konklusjoner fra denne erfaringen samtidig. Først fikk vi helium fra hydrogen og litium. For det andre, etter å ha brukt ett proton med en energi på 0,5 millioner eV (og så viste det seg at 70 000 eV var tilstrekkelig), fikk vi 2 partikler, som hver har 8,5 millioner eV, dvs. 17 millioner eV.

I denne prosessen har vi derfor utført en reaksjon ledsaget av frigjøring av energi fra atomkjernen. Etter å ha brukt bare 0,5 millioner eV, fikk vi 17 millioner – 35 ganger mer.

Men hvor kommer denne energien fra? Selvfølgelig er loven om bevaring av energi ikke brutt. Som alltid har vi å gjøre med transformasjonen av en type energi til en annen. Erfaring viser at det ikke er behov for å søke etter mystiske, foreløpig ukjente kilder.

Vi har allerede sett at masse måler mengden energi i en kropp. Hvis vi frigjorde en energi på 17 millioner eV, så bør vi forvente at energireserven i atomer har sunket, noe som betyr at deres vekt (masse) har gått ned.

Før kollisjonen hadde vi en litiumkjerne, hvis nøyaktige atomvekt er 7,01819, og hydrogen, hvis atomvekt er 1,00813; derfor var det før møtet en sum av atomvekter på 8,02632, og etter kollisjonen fløy 2 partikler av helium ut, hvis atomvekt er 4,00389. Dette betyr at to heliumkjerner har en atomvekt på 8,0078. Hvis vi sammenligner disse tallene, viser det seg at i stedet for summen av atomvekter på 8,026, gjenstår 8,008; massen ble redusert med 0,018 enheter.

Fra denne massen skal det hentes en energi på 17,25 millioner eV, men det måles faktisk 17,13 millioner Vi har ingen rett til å forvente en bedre match.

Kan vi si at vi har løst problemet med alkymi - vi gjør ett grunnstoff til et annet - og problemet med å hente energi fra intraatomære reserver?

Denne p er sann og usann. Falsk i ordets praktiske forstand. Når alt kommer til alt, når vi snakker om evnen til å transformere elementer, forventer vi at det er oppnådd slike mengder materie som noe kan gjøres med. Det samme gjelder energi.

Fra en enkelt kjerne fikk vi virkelig 35 ganger mer energi enn vi brukte. Men kan vi legge dette fenomenet til grunn for teknisk bruk av intranukleære energireserver?

Dessverre ikke. Av hele strømmen av protoner vil omtrent én av en million møte på sin vei med en litiumkjerne; 999 999 andre protopops kommer inn i kjernen, og de vil kaste bort energien sin. Faktum er at vårt "artilleri skyter" strømmer av protoner inn i atomkjernen uten et "syn". Derfor, av en million, vil bare én falle inn i kjernen; den totale balansen er ugunstig. En stor maskin brukes til å "bombarde" kjernen, forbruker en stor mengde elektrisitet, og som et resultat oppnås flere utkastede atomer, hvis energi ikke kan brukes selv for et lite leketøy.

Slik var det for 9 år siden. Hvordan utviklet kjernefysikken seg videre? Med oppdagelsen av nøytroner fikk vi et prosjektil som kan nå hvilken som helst kjerne, siden det ikke vil være noen frastøtende krefter mellom dem. Takket være dette er det nå ved hjelp av nøytroner mulig å utføre reaksjoner gjennom hele det periodiske systemet. Det er ikke et enkelt element som vi ikke kunne gjøre om til et annet. Vi kan for eksempel gjøre kvikksølv om til gull, men i ubetydelige mengder. Samtidig ble det funnet at det er mange forskjellige kombinasjoner av protoner og nøytroner.

Mendeleev forestilte seg at det er 92 forskjellige atomer, at hver celle tilsvarer én type atomer. La oss ta den 17. cellen, okkupert av klor; derfor er klor et grunnstoff hvis kjerne har 17 ladninger; tallet i den kan være lik 18 og 20; alle disse vil være ulikt konstruerte kjerner med ulik atomvekt, men siden ladningene deres er like, er disse kjerner av samme kjemiske grunnstoff. Vi kaller dem isotoper av klor. Kjemisk sett er isotoper umulig å skille; Derfor mistenkte Mendeleev for deres eksistens. Antallet forskjellige kjerner er derfor mye større enn 92. Vi kjenner nå ca 350 forskjellige stabile kjerner, som befinner seg i 92 celler i det periodiske systemet, og dessuten ca. 250 radioaktive kjerner, som når de forfaller, sender ut stråler - protoner , nøytroner, positroner, elektroner, g-stråler (fotoner), etc.

I tillegg til de radioaktive stoffene som finnes i naturen (disse er de tyngste elementene i det periodiske systemet), har vi nå muligheten til å produsere kunstig radioaktive stoffer som består av både lette atomer og middels og tunge. Spesielt kan vi få i oss radioaktivt natrium Hvis vi spiser bordsalt, som inkluderer radioaktivt natrium, så kan vi følge bevegelsen av radioaktive natriumatomer i hele kroppen. Radioaktive atomer merkes når de sender ut stråler som vi kan oppdage og med deres hjelp spore banene til et gitt stoff i enhver levende organisme.

På samme måte kan vi ved å introdusere radioaktive atomer i kjemiske forbindelser spore hele dynamikken i prosessen, kinetikken til en kjemisk reaksjon. Tidligere metoder bestemte det endelige resultatet av reaksjonen, og nå kan vi observere hele forløpet.

Dette gir et kraftig verktøy for videre forskning innen kjemi, og innen biologi, og innen geologi; i landbruket vil det være mulig å overvåke bevegelsen av fuktighet i jorda, bevegelsen av næringsstoffer, deres overføring til plantens røtter, etc. Noe blir tilgjengelig som vi ikke direkte kunne se før nå.

La oss gå tilbake til spørsmålet om det er mulig å få energi fra intranukleære reserver?

For to år siden virket dette som en håpløs oppgave. Riktignok var det klart at utenfor grensene til det kjente for to år siden eksisterte det et stort område av det ukjente, men

Vi så ikke spesifikke måter å bruke atomenergi på.

I slutten av desember 1938 ble det oppdaget et fenomen som fullstendig endret situasjonen. Dette er forfallet av uran.

Nedbrytningen av uran skiller seg kraftig fra andre prosesser med radioaktivt forfall kjent for oss før, der en partikkel flyr ut av kjernen - et proton, et positron, et elektron. Når et nøytron treffer en urankjerne, faller kjernen, kan man si, fra hverandre i 2 deler. I denne prosessen, som det viste seg, flyr noen flere nøytroner ut av kjernen. Og dette fører til følgende konklusjon.

Tenk deg at et nøytron fløy inn i en masse uran, møtte noen av kjernene, splittet det, og frigjorde en enorm mengde energi, opptil ca. 160 millioner eV, og i tillegg flyr det ut 3 nøytroner til, som vil møte nabolandet. urankjerner, splitter dem, hver vil igjen frigjøre 160 millioner eV og igjen gi 3 nøytroner.

Det er lett å forestille seg hvordan denne prosessen vil utvikle seg. Fra en delt kjerne vil 3 nøytroner dukke opp. De vil forårsake splittelse av tre nye, som hver vil gi 3 til, 9 vil dukke opp, deretter 27, deretter 81, og så videre. nøytroner. Og i løpet av en liten brøkdel av et sekund vil denne prosessen spre seg til hele massen av urankjerner.

For å sammenligne energien som frigjøres under prosessen med uranforfall med energiene vi kjenner, la meg gjøre en slik sammenligning. Hvert atom i et drivstoff eller eksplosiv frigjør omtrent 10 eV energi, og her frigjør en kjerne 160 millioner eV. Følgelig er energien her 16 millioner ganger mer enn eksplosivet slipper ut. Dette betyr at det vil skje en eksplosjon, hvis kraft er 16 millioner ganger større enn eksplosjonen til det kraftigste eksplosivet.

Ofte, spesielt i vår tid, som et uunngåelig resultat av det imperialistiske stadiet i utviklingen av kapitalismen, brukes vitenskapelige prestasjoner i krig for å utrydde mennesker. Men det er naturlig for oss å tenke på å bruke dem til beste for mennesket.

Slike konsentrerte energireserver kan brukes som en drivkraft for all vår teknologi. Hvordan dette skal gjøres er selvsagt en helt uklar oppgave. Nye energikilder har ikke ferdig teknologi for seg selv. Skal lage den på nytt. Men først av alt må du lære å utvinne energi. På veien mot dette er det fortsatt uovertruffen vanskeligheter.

Uran inntar 92. plass i det periodiske systemet, har 92 ladninger, men det er flere av dets isotoper. En har en atomvekt på 238, en annen har en atomvekt på 234, og en tredje har en atomvekt på 235. Av alle disse ulike uranene er det bare uran 235 som kan utvikle et snøskred, men det er bare 0,7 % Nesten 99 % er uran-238, som har egenskapen til å fange opp nøytroner underveis. Et nøytron som sendes ut fra en uran-235-kjerne før den når en annen uran-235-kjerne vil bli fanget opp av en uran-238-kjerne. Skredet vil ikke vokse. Men løsningen på et slikt problem er ikke så lett å forlate. En utvei er å lage uran som inneholder nesten bare uran-235.

Så langt har det imidlertid vært mulig å skille isotoper kun i brøkdeler av et milligram, og for å gjennomføre et snøskred må man ha flere tonn uran-235. Fra brøkdeler av milligram til flere tonn - stien er så langt unna at den ser ut som en fantasi, ikke en reell oppgave. Men hvis vi ikke vet nå billige og massemidler for isotopseparasjon, betyr ikke dette at alle veier til dette er stengt. Derfor er både sovjetiske og utenlandske forskere nå flittig engasjert i metoder for isotopseparasjon.

Men det er en annen måte å blande uran med et stoff som absorberer lite, men sterkt sprer og modererer nøytroner. Faktum er at langsomme nøytroner, som deler uran-235, ikke holdes tilbake av uran-238. Situasjonen for øyeblikket er slik at en enkel tilnærming ikke fører til målet, men det er fortsatt forskjellige muligheter, veldig komplekse, vanskelige, men ikke håpløse. Hvis en av disse veiene førte til målet, så, må man anta, ville det gi en revolusjon i all teknologi, som i sin betydning ville overgå utseendet til dampmaskinen og elektrisiteten.

Derfor er det ingen grunn til å tro at problemet er løst, at det eneste som gjenstår for oss er å lære å bruke energi og at all gammel teknologi kan kastes i søppelkurven. Ingenting som dette. For det første vet vi fortsatt ikke hvordan vi skal utvinne energi fra uran, og for det andre, hvis p kunne utvinnes, ville bruken kreve mye tid og arbeid. Siden disse kolossale reservene av energi finnes i kjernene, kan man tro at man før eller senere vil finne måter å bruke dem på.

På veien til å studere problemet med uran i Sovjetunionen ble det gjort en ekstremt interessant studie. Dette er arbeidet til to unge sovjetiske forskere, Komsomol-medlemmet Flerov og den unge sovjetiske fysikeren Petrzhak. Ved å studere fenomenet uran fisjon, la de merke til at uran råtner av seg selv uten ytre påvirkning. Pa 10 millioner alfastråler som sendes ut av uran, bare 6 tilsvarer fragmenter fra forfallet. Det var mulig å legge merke til disse 0 partiklene blant 10 millioner andre bare med stor observasjon og ekstraordinær eksperimentell kunst.

To unge fysikere har skapt et apparat som er 40 ganger mer følsomt enn noe kjent så langt, og samtidig så nøyaktig at de trygt kunne tildele en reell verdi til disse 6 poengene av 10 millioner. Deretter suksessivt Og de testet systematisk konklusjonene sine og etablerte et nytt fenomen, det spontane forfallet av uran.

Dette arbeidet er bemerkelsesverdig ikke bare for resultatene, men for utholdenhet, men for subtiliteten til eksperimentet, men også for oppfinnsomheten til forfatterne. Tar vi med at en av dem er 27 år og den andre 32, så kan du forvente mye av dem. Dette verket er sendt inn til Stalinprisen.

Fenomenet oppdaget av Flerov og Petrzhak viser at det 92. elementet er ustabilt. Riktignok vil det ta 1010 år for å ødelegge halvparten av alle tilgjengelige urankjerner. Men det blir klart hvorfor det periodiske systemet slutter med dette elementet.

Tyngre elementer vil være enda mer ustabile. De forverres raskere og levde derfor ikke opp til oss. At det er slik har igjen blitt bekreftet av direkte erfaring. Vi kan produsere 93 - th og 94. grunnstoffer, men de lever veldig kort tid, mindre enn 1000 år.*

Derfor, som du kan se, er dette arbeidet av grunnleggende betydning. Ikke bare ble et nytt faktum oppdaget, men en av gåtene i det periodiske systemet ble avklart.

Studiet av atomkjernen har åpnet muligheter for bruk av intraatomære reserver, men har så langt ikke gitt teknologien noe reelt. Det ser sånn ut. Men faktisk er all energien vi bruker i teknologi all atomenergi. Faktisk, hvor får vi energien fra kull, olje, hvor får vannkraftverk energien fra?

Du vet godt at energien til solstrålene, absorbert av de grønne bladene til planter, lagres i form av kull, solstrålene, fordamper vann, hever det og hell det ut i form av regn i høyden, i form av fjellelver leverer de energi til vannkraftstasjoner.

Alle typer energi vi bruker kommer fra solen. Solen utstråler en enorm mengde energi ikke bare mot jorden, men i alle retninger, og vi har grunn til å tro at solen har eksistert i hundrevis av milliarder av år. Hvis vi beregner hvor mye energi som ble sendt ut i løpet av denne tiden, så oppstår spørsmålet - hvor kommer denne energien fra, hvor er dens kilde?

Alt vi kunne tenke på før viste seg å være utilstrekkelig, og først nå ser det ut til at vi får det rette svaret. Energikilden ikke bare til solen, men også til andre stjerner (solen vår er ikke forskjellig fra andre stjerner i denne henseende) er kjernefysiske reaksjoner. I sentrum av stjernen, på grunn av tyngdekreftene, er det enormt trykk og en veldig høy temperatur - 20 millioner grader. Under slike forhold kolliderer atomkjernene ofte med hverandre, og i disse kollisjonene oppstår kjernefysiske reaksjoner, et eksempel på dette er bombardementet av litium med protoner.

En hydrogenkjerne kolliderer med en karbonkjerne med atomvekt 12, det dannes nitrogen 13, som blir til karbon 13, og sender ut et positivt positron. Så kolliderer det nye karbonet 13 med en annen hydrogenkjerne, og så videre. Til slutt viser det seg igjen det samme karbonet 12 som saken begynte med. Karbon her passerte bare gjennom forskjellige stadier og deltok bare som en katalysator. Men i stedet for 4 hydrogenkjerner dukket det opp en ny heliumkjerne og to ekstra positive ladninger på slutten av reaksjonen.

Inne i alle stjerner blir de tilgjengelige reservene av hydrogen omdannet til helium ved slike reaksjoner, her blir kjernene mer komplekse. Fra de enkleste hydrogenkjernene dannes det neste elementet - helium. Mengden energi som frigjøres i dette tilfellet, som beregningen viser, tilsvarer akkurat energien som sendes ut av stjernen. Dette er grunnen til at stjerner ikke kuler. De fyller på energiforsyningen hele tiden, selvfølgelig, så lenge det er tilførsel av hydrogen.

I forfallet av uran har vi å gjøre med desintegreringen av tunge kjerner og deres transformasjon til mye lettere.

I syklusen av naturfenomener ser vi altså to ekstreme ledd - de tyngste faller fra hverandre, de letteste forenes, selvfølgelig, under helt andre forhold.

Her har vi tatt det første skrittet mot problemet med utviklingen av grunnstoffer.

Du ser at i stedet for varmedød, som fysikken i forrige århundre forutså, forutså, som Engels påpekte, uten tilstrekkelig grunnlag, på grunnlag av lovene for termiske fenomener alene, etter 80 år ble det avslørt mye kraftigere prosesser som indikerer for oss en slags energisyklus i naturen, det faktum at noen steder er det en komplikasjon, og andre steder forfall av materie.

La oss nå gå fra atomkjernen til skallet, og deretter til store legemer som består av et enormt antall atomer.

Da vi først lærte at et atom består av en kjerne av p elektroner, så elektronene ut til å være de mest elementære, den enkleste av alle "formasjoner. Dette var negative elektriske ladninger, hvis masse og ladning var kjent. Legg merke til at massen betyr ikke mengden stoff, men mengden energi som stoffet har.

Så vi kjente ladningen til elektronet, vi visste dets masse, og siden vi ikke visste noe annet om det, så det ut til at det ikke var noe mer å vite. For å tillegge den en distribuert form, kubisk, langstrakt eller flat, måtte man ha en eller annen grunn, men det var ingen grunner. Derfor (det ble ansett som en ball som målte 2 10 "" 2 cm. Det var bare uklart hvordan denne ladningen er plassert: på overflaten av ballen eller fyller volumet?

Da vi faktisk kom over elektroner i atomet og begynte å studere egenskapene deres, begynte denne tilsynelatende enkelheten å forsvinne.

Vi har alle lest Lenins fantastiske bok «Materialism and Empirio-Criticism», skrevet i 1908, d.v.s. i en tid da elektroner så ut til å være de enkleste og videre udelelige elementære ladningene. På den tiden påpekte Lenin at elektronet ikke kan være det siste etanet i vår kunnskap om naturen, at en ny variasjon, ukjent for oss på den tiden, også vil bli oppdaget i elektronet. Denne spådommen, som alle andre spådommer laget av V.I. Lenin i denne bemerkelsesverdige boken har allerede blitt rettferdiggjort. Elektronet har et magnetisk moment. Det viste seg at elektronet ikke bare er en ladning, men også en magnet. Den hadde også et rotasjonsmoment, den såkalte spinn. Videre viste det seg at selv om elektronet beveger seg rundt kjernen, som planeter rundt solen, men i motsetning til planetene, kan det bare bevege seg langs veldefinerte kvantebaner, det kan ha veldefinerte energier og ingen mellomliggende energier.

Dette viste seg å være et resultat av det faktum at selve bevegelsen av elektroner i et atom ligner veldig på bevegelsen til en ball i bane. Bevegelseslovene til elektroner er nærmere lovene for forplantning av bølger, for eksempel lysbølger.

Bevegelsen til elektroner, viser det seg, adlyder lovene for bølgebevegelse, som er innholdet i bølgemekanikk. Den dekker ikke bare elektronenes bevegelse, men også alle tilstrekkelig små partikler.

Vi har allerede sett at et elektron med liten masse kan bli til et meson med en masse som er 200 ganger større, og omvendt forfaller en meson og et elektron vises med en masse 200 ganger mindre. Du ser at enkelheten til elektronet har forsvunnet.

Hvis et elektron kan være i to tilstander: med lav og med høy energi, så er ikke dette et så enkelt legeme. Følgelig var enkelheten til elektronet i 1908 tilsynelatende enkelhet, noe som gjenspeiler ufullstendigheten av vår kunnskap. Dette er interessant som et av eksemplene på den strålende fremsynet til en korrekt vitenskapelig filosofi, uttrykt av en så bemerkelsesverdig mester, som mestret den dialektiske metoden, som Lenin.

Men har bevegelseslovene til elektroner i et atom 100 milliondels centimeter i størrelse praktisk betydning?

Dette besvares av den elektroniske optikken som er laget de siste årene. Siden bevegelsen av et elektron skjer i henhold til lovene for forplantning av lysbølger, bør elektronstrømmene forplante seg på omtrent samme måte som lysstrålene. Slike egenskaper ble faktisk funnet i elektrop.

På denne veien har det de siste årene vært mulig å løse et svært viktig praktisk problem - å lage et elektronmikroskop. Det optiske mikroskopet ga en mann et resultat av stor betydning. Det er nok å huske at hele læren om mikrober og sykdommene de forårsaker, alle metodene for deres behandling er basert på de fakta som kan observeres under et mikroskop. De siste årene har det dukket opp en rekke grunner til å tro at den organiske verden ikke er begrenset til mikrober, at det finnes en slags levende formasjoner, hvis dimensjoner er mye mindre enn mikrober. Og her løp vi inn i det som så ut til å være et uoverkommelig hinder.

Mikroskopet bruker lysbølger. Ved hjelp av lysbølger, uansett hvilket linsesystem vi bruker, er det umulig å studere gjenstander som er mange ganger mindre enn en lysbølge.

Bølgelengden til lys er en veldig liten mengde, målt i tideler av en mikron. En mikron er en tusendels millimeter. Dette betyr at verdier på 0,0002 - 0,0003 mm kan sees med et godt mikroskop, men enda mindre kan ikke sees. Mikroskopet er ubrukelig her, og bare fordi vi ikke vet hvordan man lager gode mikroskoper, men fordi det er lysets natur.

Hva er veien ut hit? Du trenger lys med kortere bølgelengde. Jo kortere bølgelengden er, jo mindre objekter kan vi se. En rekke årsaker fikk oss til å tenke at det finnes små organismer som er utilgjengelige for mikroskopet og som likevel er av stor betydning i plante- og dyreverdenen, og forårsaker en rekke sykdommer. Dette er de såkalte virusene, filtrerbare og ikke-filtrerbare. De kunne ikke oppdages av lysbølger.

Elektroner ligner på lysbølger. De kan konsentreres på samme måte som lysstråler, og skaper et komplett utseende av optikk. Det kalles elektronisk optikk. Spesielt kan også et elektronmikroskop implementeres, dvs. den samme enheten som ved hjelp av elektroner vil skape et sterkt forstørret bilde av små gjenstander. Rollen til briller vil bli utført av elektriske og magnetiske felt, som virker på elektronenes bevegelse, som en linse på lysstråler. Men lengden på elektronbølger er 100 ganger mindre enn lysbølger, og derfor kan du ved hjelp av et elektronmikroskop se kropper som er 100 ganger mindre, ikke en 10 tusendels millimeter, men en milliondel av en millimeter, og en milliondels millimeter er allerede størrelsen på store molekyler.

Den andre forskjellen er at vi ser lys med øyet, men vi kan ikke se elektronet. Men dette er ikke en så stor defekt. Hvis vi ikke ser elektronene, så kan stedene de faller godt sees. De får skjermen til å gløde eller den fotografiske platen til å svartne, og vi kan studere fotografiet av objektet. Et elektronmikroskop ble bygget, og vi fikk et mikroskop med en forstørrelse på ikke 2000-3000, men 150-200 tusen ganger, og markerte gjenstander 100 ganger mindre enn de som er tilgjengelige for et optisk mikroskop. Virus fra en hypotese ble umiddelbart til et faktum. Du kan studere oppførselen deres. Du kan til og med se omrisset av komplekse molekyler. Dermed har vi fått et nytt kraftig verktøy for studiet av naturen.

Det er kjent hvor enorm rolle mikroskopet hadde i biologi, kjemi og medisin. Inntoget av et nytt verktøy vil kanskje føre til et enda større skritt fremover og åpne nye, hittil ukjente områder foran oss. Det er vanskelig å forutsi hva som vil bli oppdaget i denne verden av milliondeler av en millimeter, men man kan tenke at dette er et nytt stadium innen naturvitenskap, elektroteknikk og mange andre kunnskapsområder.

Som du kan se, gikk vi raskt fra spørsmål om bølgeteorien om materie med dens merkelige, uvanlige bestemmelser til virkelige og praktisk viktige resultater.

Elektronoptikk brukes ikke bare til å lage en ny type mikroskop. Verdien vokser ekstremt raskt. Jeg vil imidlertid begrense meg til å vurdere et eksempel på dens anvendelse.

Siden jeg snakker om de mest moderne problemene innen fysikk, vil jeg ikke presentere teorien om atomet, som ble fullført i 1930: det er snarere et problem fra i går.

Vi er nå interessert i hvordan atomer henger sammen, danner fysiske kropper som kan veies på en balanse, du kan føle varmen, størrelsen eller hardheten deres og som vi håndterer i livet, i teknologi, etc.

Hvordan kommer egenskapene til atomer til uttrykk i faste stoffer? Først og fremst viser det seg at kvantelovene som er oppdaget i individuelle atomer beholder sin fulle anvendelighet på hele legemer. Som i individuelle atomer, slik i hele kroppen, inntar elektroner bare helt bestemte posisjoner, har bare visse, ganske bestemte energier.

Et elektron i et atom kan bare være i en viss bevegelsestilstand, og dessuten kan det bare være ett elektron i hver slik tilstand. Et atom kan ikke ha to elektroner som er i samme tilstand. Dette er også en av hovedbestemmelsene i teorien om atomet.

Så når atomer kombineres i store mengder og danner et fast legeme - en krystall, kan det i så store kropper ikke være to elektroner som vil oppta samme tilstand.

Hvis antall tilstander tilgjengelig for elektroner er nøyaktig lik antallet elektroner, er hver tilstand okkupert av ett elektron og det er ingen frie tilstander igjen. I et slikt legeme er elektronene bundet. For at de skal begynne å bevege seg i en bestemt retning, skape en strøm av elektrisitet, eller en elektrisk strøm, slik at kroppen med andre ord leder en elektrisk strøm, er det nødvendig at elektronene endrer tilstand. Tidligere flyttet de til høyre, men nå må de for eksempel til venstre; Under påvirkning av elektriske krefter må energien øke. Følgelig må elektronets bevegelsestilstand endres, og for dette er det nødvendig å gå til en annen tilstand, forskjellig fra den forrige, men dette er umulig, siden alle tilstander allerede er okkupert. Slike kropper har ingen elektriske egenskaper. Dette er isolatorer, der det ikke kan være strøm, til tross for at det er et stort antall elektroner.

Ta en annen sak. Antall ledige plasser er mye større enn antallet elektroner som ligger der. Da er elektronene frie. Elektroner i en slik kropp, selv om det ikke er flere av dem enn i en isolator, kan endre tilstanden deres, bevege seg fritt til høyre eller venstre, øke eller redusere energien, og så videre. Slike legemer er metaller.

Dermed får vi en veldig enkel definisjon av hvilke kropper som leder elektrisk strøm, som er isolatorer. Denne forskjellen dekker alle de fysiske og fysisk-kjemiske egenskapene til et fast stoff.

I et metall råder energien til frie elektroner over den termiske energien til atomene. Elektronene har en tendens til å gå inn i tilstanden med lavest mulig energi. Dette bestemmer alle egenskapene til metallet.

Dannelsen av kjemiske forbindelser, for eksempel vanndamp fra hydrogen og oksygen, skjer i strengt definerte forhold bestemt av valens - ett oksygenatom kombineres med to hydrogenatomer, to valenser av et oksygenatom er mettet med to valenser av to hydrogenatomer.

Men i metall er ting annerledes. Legeringer av to metaller danner forbindelser ikke når mengden deres er i forhold til deres valens, men når for eksempel forholdet mellom antall elektroner i et gitt metall og antall atomer i dette metallet er 21:13. Det er ingenting som ligner valens i disse forbindelsene; forbindelser dannes når elektronene får minst energi, slik at de kjemiske forbindelsene i metaller er mye mer bestemt av elektronenes tilstand enn av atomenes valenskrefter. På nøyaktig samme måte bestemmer elektronenes tilstand alle de elastiske egenskapene, styrken og optikken til metallet.

I tillegg til de to ekstreme tilfellene: metaller, hvis elektroner er frie, og isolatorer, der alle tilstander er fylt med elektroner og ingen endringer i deres fordeling er observert, er det fortsatt et stort utvalg av kropper som ikke leder elektrisk strøm så vel som et metall, men ikke det er ikke utført helt. Dette er halvledere.

Halvledere er et veldig stort og mangfoldig felt av stoffer. Hele den uorganiske delen av naturen rundt oss, alle mineraler, alt dette er halvledere.

Hvordan skjedde det at hele dette enorme kunnskapsområdet ikke har blitt studert av noen før nå? Bare 10 år siden de begynte å drive med halvledere. Hvorfor? Fordi, hovedsakelig, at de ikke hadde noen anvendelse innen teknologi. Men for omtrent 10 år siden, for første gang, kom halvledere inn i elektroteknikk, og siden den gang har de blitt brukt med ekstraordinær hastighet i en lang rekke grener av elektroteknikk.

Forståelsen av halvledere er helt basert på selve kvanteteorien som har vist seg så fruktbar i studiet av et enkelt atom.

La meg stoppe oppmerksomheten din på en interessant side av disse materialene. Tidligere var en solid kropp representert i denne formen. Atomer er kombinert til ett system, de er ikke koblet tilfeldig, men hvert atom er kombinert med et naboatom i slike posisjoner, på slike avstander, hvor energien deres ville bli den minste.

Hvis dette er sant for ett atom, så er det sant for alle de andre. Derfor gjentar hele kroppen som helhet gjentatte ganger de samme arrangementene av atomer i en strengt definert avstand fra hverandre, slik at det oppnås et gitter av regelmessig arrangerte atomer. Det viser seg en krystall med veldefinerte ansikter, visse vinkler mellom ansiktene. Dette er en manifestasjon av indre orden i arrangementet av individuelle atomer.

Dette bildet er imidlertid bare omtrentlig. I virkeligheten fører termisk bevegelse og de virkelige betingelsene for krystallvekst til at individuelle atomer bryter av fra sine steder til andre steder, noen av atomene kommer ut og fjernes i miljøet. Dette er separate brudd på separate steder, men de fører til viktige resultater.

Det viser seg at det er nok å øke mengden oksygen som finnes i kobber(II)oksid, eller redusere mengden kobber med 1 %, slik at den elektriske ledningsevnen øker en million ganger og alle andre egenskaper endres dramatisk. Små endringer i materiens struktur medfører derfor store endringer i egenskapene deres.

Naturligvis, etter å ha studert dette fenomenet, kan vi bruke det til å bevisst endre halvledere i den retningen vi ønsker, endre deres elektriske ledningsevne, termiske, magnetiske og andre egenskaper etter behov for å løse dette problemet.

På grunnlag av kvanteteori og studiet av både laboratorie- og produksjonserfaring fra fabrikker, prøver vi å løse tekniske problemer knyttet til halvledere.

I engineering ble halvledere først brukt i AC-likerettere. Hvis en kobberplate oksideres ved høy temperatur, og skaper kobberoksid på den, har en slik plate svært interessante egenskaper. Med passering av strøm i en retning er motstanden liten, en betydelig strøm oppnås. Når strømmen går i motsatt retning, skaper det en enorm motstand, og strømmen i motsatt retning er ubetydelig.

Denne egenskapen ble brukt av den amerikanske ingeniøren Grondal for å "rette opp" vekselstrøm. Vekselstrøm endrer retning 100 ganger per sekund; hvis en slik plate er plassert i banen til strømmen, passerer en merkbar strøm i bare én retning. Det er dette vi kaller utbedring.

I Tyskland begynte man å bruke jernplater belagt med selen til dette formålet. Resultatene oppnådd i Amerika og Tyskland er gjengitt her; teknologien for fabrikkproduksjon av alle likerettere brukt av den amerikanske og tyske industrien ble utviklet. Men dette var selvfølgelig ikke hovedoppgaven. Det var nødvendig, ved å bruke vår kunnskap om halvledere, å prøve å lage bedre likerettere.

Vi lyktes til en viss grad. B.V. Kurchatov og Yu.A. Dunaev klarte å lage en ny likeretter, som går mye lenger enn det som er kjent innen utenlandsk teknologi. En kobberoksid-likeretter, som er en plate som er omtrent 80 mm bred og 200 mm lang, likeretter strømmer i størrelsesorden 10-15 A.

Kobber er et dyrt og lite materiale, og i mellomtiden trengs mange, mange tonn kobber til likerettere.

Kurchatovs likeretter er en liten aluminiumskopp, som et halvt gram kobbersulfid helles i og som er lukket med en metallkork med glimmerisolasjon. Det er alt. En slik likeretter trenger ikke å varmes opp i ovner, og den retter opp strømmer i størrelsesorden 60 A. Letthet, bekvemmelighet og lave kostnader gir den en fordel fremfor typer som finnes i utlandet.

I 1932 la Lange i Tyskland merke til at det samme kobberoksidet har egenskapen til å skape en elektrisk strøm når det er opplyst. Dette er en solid fotocelle. I motsetning til andre skaper den en strøm uten batterier. Dermed mottar vi elektrisk energi på bekostning av lys - en fotoelektrisk maskin, men mengden elektrisitet som mottas er veldig liten. I disse fotocellene blir bare 0,01-0,02 % av lysenergien omdannet til elektrisk strømenergi, men likevel bygget Lange en liten motor som snurrer når den utsettes for solen.

Noen år senere ble det oppnådd en selenfotocelle i Tyskland, som gir omtrent 3-4 ganger mer strøm enn kobberoksid, og hvis effektivitet når 0,1%.

Vi prøvde å bygge en enda mer perfekt fotocelle, som B.T. Kolomiets og Yu.P. Maslakovets. Fotocellen deres gir en strøm 60 ganger mer enn kobberoksid, og 15-20 ganger mer enn selen. Den er også interessant i den forstand at den gir strøm fra usynlige infrarøde stråler. Følsomheten er så stor at det har vist seg praktisk å bruke den til lydfilmer i stedet for de typene fotoceller som har vært brukt til nå.

Eksisterende solcelleceller har et batteri som lager strøm selv uten belysning; dette forårsaker hyppige knitring og lyder i høyttaleren, noe som ødelegger lydkvaliteten. Vår fotocelle krever ikke noe batteri, den elektromotoriske kraften skapes av belysning; Hvis det ikke er lys, er det ingen steder for strømmen å komme fra. Derfor gir lydenheter som opererer på disse fotocellene en klar lyd. Installasjonen er praktisk også i andre henseender. Siden det ikke er batteri, er det ikke nødvendig å kjøre ledninger, en rekke ekstra enheter, en fotokaskade av forsterkning, etc., forsvinner.

Tilsynelatende, for kino, tilbyr disse fotocellene noen fordeler. I omtrent et år har en slik installasjon vært i bruk i demonstrasjonsteateret ved Leningrad Cinema House, og nå, etter dette, går hovedkinoene på Nevsky Prospekt - Titan, Oktyabr, Aurora - over til disse fotocellene.

La meg legge til disse to eksemplene et tredje, som ennå ikke er ferdig i det hele tatt, som er bruken av halvledere for termoelementer.

Vi har brukt termoelementer i lang tid. De er laget av metaller for å måle temperaturen og strålingsenergien til lysende eller oppvarmede legemer; men vanligvis er strømmene fra disse termoelementene ekstremt svake, de måles med galvanometre. Halvledere gir en mye høyere EMF enn vanlige metaller, og derfor gir de spesielle fordeler for termoelementer, langt fra å bli brukt.

Vi prøver nå å bruke halvlederne vi studerer på termoelementer og har oppnådd en viss suksess. Hvis vi varmer opp den ene siden av en liten plate vi har laget med 300-400°, gir den en strøm i størrelsesorden 50 A og en spenning på omtrent 0,1 V.

Det har lenge vært kjent at høye strømmer også kan oppnås fra termoelementer, men sammenlignet med det som er oppnådd i denne retningen i utlandet, i Tyskland, for eksempel, gir halvlederne våre mye mer.

Disse tre eksemplene begrenser ikke den tekniske betydningen av halvledere. Halvledere er hovedmaterialene som automasjon, signalering, fjernkontroll osv. er bygget på. Sammen med veksten av automatisering vokser også de ulike bruksområdene for halvledere. Men selv fra disse tre eksemplene, virker det for meg, kan man se at utviklingen av teori er ekstremt gunstig for praksis.

Men teorien har fått en så betydelig utvikling bare fordi vi har utviklet den på grunnlag av å løse praktiske problemer, holde tritt med fabrikkene. Det enorme omfanget av teknisk produksjon, de presserende behovene som produksjonen legger frem, stimulerer ekstremt teoretisk arbeid, og tvinger oss til for enhver pris å komme oss ut av vanskeligheter og løse problemer som uten dette sannsynligvis ville blitt forlatt.

Hvis vi ikke har en teknisk oppgave foran oss, prøver vi, studerer det fysiske fenomenet som interesserer oss, å forstå det, sjekker ideene våre med laboratorieeksperimenter; mens det noen ganger er mulig å finne de riktige løsningene og sørge for at de er riktige. Deretter trykker vi et vitenskapelig arbeid, med tanke på at oppgaven vår er fullført. Hvis? Når en teori ikke er begrunnet eller nye fenomener oppdages som ikke passer inn i den, prøver vi å utvikle og modifisere teorien. Det er ikke alltid mulig å dekke hele forsøksmaterialet. Da anser vi arbeidet som en fiasko og publiserer ikke forskningen vår. Ofte ligger det imidlertid i disse fenomenene som vi ikke forstår noe nytt som ikke passer inn i teorien, som krever at den forkastes og erstattes med en helt annen tilnærming til spørsmålet og en annen teori.

Masseproduksjon tåler ikke mangler. Feilen vil umiddelbart påvirke utseendet til innfall i produksjonen. Inntil en eller annen side av saken er forstått, er det tekniske produktet verdiløst, det kan ikke frigis. For all del, vi må lære alt, omfavne de prosessene som ennå ikke har funnet en forklaring i fysisk teori. Vi kan ikke stoppe før vi finner en forklaring, og da har vi en fullstendig, mye dypere teori.

Ingen steder er det så gunstige forhold for kombinasjonen av teori og praksis, for vitenskapens blomstring, som i sosialismens første land.

Aronov R.A., Shemyakinsky V.M. To tilnærminger til problemet med forholdet mellom geometri og fysikk // Vitenskapsfilosofi. Utgave. 7: Dannelse av det moderne naturvitenskapelige paradigmet - M .: , 2001

Moderne fysikk er dominert av den oppfatningen som W. Heisenberg tydeligst uttrykker i artikkelen «The Development of Concepts in Physics of the 20th Century»: Einsteins tilnærming til problemet med forholdet mellom geometri og fysikk «overestimerte mulighetene til det geometriske punktet. av utsikten. Materiens granulære struktur er en konsekvens av kvanteteori, ikke geometri; kvanteteori angår en veldig grunnleggende egenskap ved vår beskrivelse av naturen, som ikke var inneholdt i Einsteins geometrisering av kraftfelt.

Selvfølgelig kan man krangle om hvorvidt Einsteins tilnærming overvurderte muligheten for et geometrisk synspunkt eller ikke overvurderte det. Men det virker udiskutabelt at Heisenbergs utsagn: «den granulære strukturen til materie er en konsekvens av kvanteteori, ikke geometri» – er unøyaktig. Materie har en struktur før, utenfor og uavhengig av enhver teori overhodet. Når det gjelder geometri, selv om det ikke er klart fra konteksten til Heisenbergs artikkel hva som eksakt diskuteres - om det epistemologiske aspektet av problemet (om geometri som et fragment av matematikk eller om ontologisk (om geometrien til det virkelige rommet), men, i begge tilfeller er strukturen til materie ikke en konsekvens av geometri, i det første av samme grunn som det ikke er en konsekvens av kvanteteori, i det andre fordi geometrien til det virkelige rommet i seg selv er et av aspektene ved strukturen til saken.

Det er selvfølgelig sant at kvanteteori reflekterer slike egenskaper ved naturen, informasjon om hvilke ikke var inneholdt i Einsteins geometrisering av kraftfelt. Men det geometriske synspunktet og den konkrete formen det presenteres i i Einsteins forsøk på å geometrisere kraftfelt er på ingen måte det samme. Til syvende og sist var det sistnevnte omstendighet som forårsaket det faktum at den vellykkede implementeringen av det geometriske synspunktet i den generelle relativitetsteorien (GR) stimulerte søket etter en fysisk teori som ved å bruke de metriske og topologiske egenskapene til virkelig rom og tid , kunne gjenskape (og dermed forklare) oppførselen og egenskapene til elementærpartikler.

kvantefenomener. De fleste fysikere vil utvilsomt svare med et rungende «nei», fordi de mener at kvanteproblemet må løses på en fundamentalt annen måte. Uansett, Lessings ord forblir for oss som en trøst: "Jakten på sannheten er mer verdifull, mer dyrebar enn den trygge besittelsen av den."

Faktisk kan matematiske vanskeligheter i seg selv ikke tjene som et argument mot retningen i utviklingen av fysikk som Einstein holdt seg til. Andre områder står overfor lignende vanskeligheter, siden (som Einstein også bemerket) fysikk nødvendigvis går fra lineære teorier til i hovedsak ikke-lineære teorier. Hovedproblemet er om det geometriske feltbildet av den fysiske verden kan forklare den atomistiske strukturen til materie og stråling, samt kvantefenomener, om det i prinsippet kan være et tilstrekkelig grunnlag for en adekvat refleksjon av kvantefenomener. Det ser ut til at en historisk-vitenskapelig og filosofisk analyse av potensialene i tilnærmingene til Poincaré og Einstein kan kaste lys over noen aspekter ved dette problemet.

PS Laplaces fantastiske setning er viden kjent om at menneskesinnet møter færre vanskeligheter når det beveger seg fremover enn når det går dypt inn i seg selv. Men fremskritt på en eller annen måte henger sammen med sinnets dypere inn i seg selv, med en endring i grunnlaget, stilen og metodene, med en revisjon av verdi-målsettingene for vitenskapelig kunnskap, med overgangen fra det vanlige paradigmet til en ny, mer kompleks, og nettopp derfor i stand til å gjenopprette den tapte korrespondansen, fornuft og virkelighet.

Et av de første skrittene på denne veien var som kjent den ikke-empiriske begrunnelsen av ikke-euklidiske geometrier, gitt av F. Kleins "Erlangen-program", som var en av forutsetningene for å frigjøre fysisk tenkning fra lenkene. av det romlige bildet av verden og forståelse av den geometriske beskrivelsen ikke som en beskrivelse av arenaen for fysiske prosesser, men som en adekvat forklaring av dynamikken i den fysiske verden. Denne nytenkningen av geometriens rolle i fysisk kunnskap førte til slutt til konstruksjonen av et program for geometrisering av fysikk. Veien til dette programmet lå imidlertid gjennom konvensjonalismen til Poincaré, som utvidet Kleins invariantgruppemetode til fysikk.

For å løse problemet med forholdet mellom geometri og fysikk, stolte Poincaré på konseptet "Erlangen-programmet", basert på ideen om geometri som en abstrakt vitenskap, som i seg selv

selv gjenspeiler ikke lovene i den ytre verden: «Matematiske teorier har ikke som mål å avsløre for oss tingenes sanne natur; en slik påstand ville være hensynsløs. Deres eneste formål er å systematisere de fysiske lovene som vi lærer av erfaring, men som vi ikke engang kunne uttrykke uten hjelp av matematikk.

Med denne tilnærmingen unngår geometrien tydelig eksperimentell verifikasjon: «Hvis Lobachevsky-geometrien er gyldig, så vil parallaksen til en stjerne være helt fjern; hvis Riemann-geometrien er gyldig, vil den være negativ. Disse resultatene ser ut til å egne seg til eksperimentell verifisering; og man kunne håpe at astronomiske observasjoner kunne avgjøre valget mellom de tre geometriene. Men det som kalles en rett linje i astronomi er ganske enkelt banen til en lysstråle. Hvis det derfor over all forventning var mulig å oppdage negative parallakser, eller å bevise at alle parallakser er større enn en kjent grense, så ville et valg bli presentert mellom to konklusjoner: vi kunne enten forlate euklidisk geometri, eller endre lovene til optikk og anta at lys ikke forplanter seg. nøyaktig i en rett linje."

Den første forutsetningen for fysisk kunnskap - fysikk studerer materielle prosesser i rom og tid - Poincaré tolker ikke som et investeringsforhold (rom og tid, ifølge Newton, er beholdere for materielle prosesser), men som et forhold mellom to klasser av begreper: geometrisk , som ikke er direkte verifisert i erfaring, og faktisk fysisk, logisk avhengig av det geometriske, men sammenlignbare med resultatene av eksperimenter. For Poincare er det eneste objektet for fysisk kunnskap materielle prosesser, og rommet tolkes som en abstrakt mangfoldighet, som er gjenstand for matematisk forskning. Akkurat som geometri i seg selv ikke studerer den ytre verden, så studerer ikke fysikk abstrakt rom. Men uten hensyn til geometri er det umulig å forstå fysiske prosesser. Geometri er et premiss for en fysisk teori, uavhengig av egenskapene til objektet som beskrives.

I eksperimentet er bare geometrien (Г) og fysiske lover (Ф) verifisert, og følgelig er en vilkårlig inndeling i (Г) og (Ф) mulig innenfor de samme eksperimentelle fakta. Derav Poincarés konvensjonalisme: det ubestemte forholdet mellom geometri og erfaring fører til fornektelse av den ontologiske statusen til både geometri og fysiske lover og tolkningen av dem som konvensjonelle konvensjoner.

Da Einstein konstruerte den spesielle relativitetsteorien (SRT), gikk Einstein ut fra en kritisk holdning til det klassiske begrepet materie som substans. Denne tilnærmingen bestemte tolkningen av konstanten til lyshastigheten som en attributt karakteristikk av feltet. Fra Einsteins synspunkt, ikke prinsippet om konstanthet

lysets hastighet trenger en mekanisk begrunnelse, og den tvinger fram en kritisk revisjon av begrepene til klassisk mekanikk. En slik epistemologisk formulering av problemet førte til realiseringen av vilkårligheten til antakelsene om absolutt rom og tid, som kinematikken til klassisk mekanikk er basert på. Men hvis for Poincaré er vilkårligheten i disse antakelsene åpenbar, så er det for Einstein en konsekvens av begrensningene i hverdagserfaringen som disse antakelsene er basert på. For Einstein er det meningsløst å snakke om rom og tid, uavhengig av de fysiske prosessene som bare gir dem et konkret innhold. Derfor bør fysiske prosesser som ikke kan forklares ut fra de vanlige klassiske ideene om rom og tid uten ytterligere kunstige hypoteser føre til en revisjon av disse ideene.

Dermed deltar erfaring i løsningen av Poincaré-problemet: «Det er nettopp omstendighetene som tidligere forårsaket oss smertefulle vanskeligheter som fører oss til rett vei etter at vi får mer handlefrihet, og forlater disse vilkårlige forutsetningene. Det viser seg at nettopp de to, ved første øyekast, inkompatible postulat, som erfaringen peker oss på, nemlig: relativitetsprinsippet og prinsippet om konstant lyshastighet, fører til en helt bestemt løsning på problemet med transformasjoner av koordinater og tid. Følgelig er ikke en reduksjon til det vanlige, men en kritisk holdning til det, inspirert av erfaring, en betingelse for riktig løsning av et fysisk problem. Det var denne tilnærmingen som gjorde det mulig for Einstein å gi Lorentz-transformasjonene en adekvat fysisk mening, noe verken Lorentz eller Poincaré la merke til: den første ble hindret av den epistemologiske settingen av metafysisk materialisme, basert på en ukritisk holdning til den fysiske virkeligheten, den andre av konvensjonalisme, som kombinerer en kritisk holdning til rom-tids-representasjonene til klassisk mekanikk med en ukritisk holdning til dens oppfatning av materie.

"Emansipasjonen av konseptet om et felt fra antakelsen om dets forbindelse med en mekanisk bærer ble reflektert i de psykologisk mest interessante prosessene for utviklingen av fysisk tanke," skrev Einstein i 1952, og minnet om prosessen med dannelsen av SRT. Fra og med verkene til M. Faraday og J.K. Maxwell og slutter med verkene til Lorentz og Poincare, var fysikernes bevisste mål å styrke det mekaniske grunnlaget for fysikk, selv om denne prosessen objektivt sett førte til dannelsen av en uavhengig idé om feltet.

Riemannsk begrep om geometri med variabel metrikk. Riemanns idé om sammenhengen mellom metrikk og fysiske årsaker inneholdt en reell mulighet for å konstruere en fysisk teori som utelukket ideen om et tomt rom som har en gitt metrikk og er i stand til å påvirke materielle prosesser uten å bli utsatt for en omvendt handling.

Ved å legemliggjøre denne ideen om Riemann direkte i den fysiske teorien, ved å bruke riemannsk geometri, som utelukker den fysiske betydningen av koordinater, gir generell relativitet bare en fysisk tolkning av den riemannske metrikken: "I følge den generelle relativitetsteorien, de metriske egenskapene til rom-tid er kausalt uavhengig av hva denne rom-tiden er fylt, men bestemt av denne sistnevnte. Med denne tilnærmingen er rom som noe fysisk med forhåndsbestemte geometriske egenskaper generelt ekskludert fra den fysiske representasjonen av virkeligheten. Elimineringen av årsaksavhengigheten mellom materie og rom og tid tok fra "rom og tid den siste rest av fysisk objektivitet". Men dette betydde ikke en fornektelse av deres objektivitet: "Rom og tid ble fratatt ... ikke deres virkelighet, men deres kausale absolutthet (påvirke, men ikke bli påvirket)". Generell relativitetsteori beviste objektiviteten til rom og tid ved å etablere et entydig forhold mellom de geometriske egenskapene til rom og tid og de fysiske egenskapene til gravitasjonsinteraksjoner.

Konstruksjonen av generell relativitet er i hovedsak basert på den filosofiske posisjonen til materiens forrang i forhold til rom og tid: «I samsvar med klassisk mekanikk og i henhold til den spesielle relativitetsteorien, eksisterer rom (rom-tid) uavhengig av materie ( dvs. substans - R.A ., V.Sh.) eller felt... På den annen side, ifølge den generelle relativitetsteorien, eksisterer ikke rommet separat, som noe motsatt av "det som fyller rommet"... Tomt rom , dvs. plass uten et felt eksisterer ikke. Rom-tid eksisterer ikke av seg selv, men bare som en strukturell egenskap ved feltet. Dermed spiller Einsteins negasjon av tomme rom en konstruktiv rolle, siden den henger sammen med introduksjonen av en feltrepresentasjon i det fysiske verdensbildet. Derfor understreker Einstein at tankegangen som førte til konstruksjonen av generell relativitet er "i hovedsak basert på konseptet om feltet som et uavhengig konsept." Denne tilnærmingen til forfatteren av GR skiller seg ikke bare

For å løse problemet med forholdet mellom geometri og fysikk innenfor rammen av konvensjonalisme, bør to aspekter skilles. På den ene siden er geometriens språk nødvendig for utformingen av fysiske lover. På den annen side er den geometriske strukturen ikke avhengig av egenskapene til den fysiske virkeligheten. For Poincaré spiller det ingen rolle hva geometrien som brukes i fysikk er; det eneste viktige er at uten det er det umulig å uttrykke fysiske lover. En slik forståelse av geometriens rolle i fysikk fører til fornektelse av dens kognitive funksjon, og dette er uakseptabelt for Einstein. For ham er valget av geometri i konstruksjonen av en fysisk teori underordnet fysikkens høyeste mål - kunnskapen om den materielle verden. Overgangen fra euklidisk geometri til Minkowski-geometri, og fra sistnevnte til Riemann-geometri i overgangen fra klassisk mekanikk til SRT, og deretter til GR skyldtes ikke bare og ikke så mye bevisstheten om den nære sammenhengen mellom geometrien som brukes i fysikk. og problemet med den fysiske virkeligheten. Fra Einsteins synspunkt bestemmer geometri i fysikk ikke bare strukturen til fysisk teori, men bestemmes også av strukturen til den fysiske virkeligheten. Bare den fysiske geometriens felles utførelse av disse to funksjonene gjør det mulig å unngå konvensjonalisme.

"I kraft av naturlig utvalg," skrev Poincaré, "har sinnet vårt tilpasset seg forholdene i den ytre verden, det har assimilert geometrien som er mest fordelaktig for arten, eller, med andre ord, den mest praktiske ... Geometri er ikke sant, men bare nyttig." Det menneskelige sinnet har faktisk tilpasset seg forholdene i den ytre verden, inkludert de metriske egenskapene til virkelig rom og tid til det tilsvarende området i den ytre verden, og har derfor assimilert geometrien som viste seg å være tilstrekkelig til virkeligheten og bare på grunn av dette mer praktisk. En annen ting er geometri som et element i teorien. Det kan reflektere de metriske egenskapene til virkelig rom og tid, eller kanskje ikke reflektere dem, men være geometrien til et eller annet abstrakt rom, ved hjelp av hvilket egenskapene til materielle interaksjoner gjenskapes i teorien. I det første tilfellet avgjøres spørsmålet om sannheten eller usannheten, i det andre lønnsomheten. Absolutiseringen av den andre løsningen, reduksjonen til den av problemet med forholdet mellom geometri og virkelighet er en konsekvens av den illegitime identifiseringen av abstrakt rom og virkelig rom og tid (en av manifestasjonene av det som senere ble kjent som Pythagoras syndrom - identifikasjonen

visse elementer i teoriens matematiske apparat med de tilsvarende elementene av virkeligheten som eksisterer før, utenfor og uavhengig av enhver teori).

I hovedsak er dette nettopp det Einstein skriver om i sin artikkel "Geometry and Experience", og bemerker at Poincarés tilnærming til problemet med forholdet mellom geometri og fysikk bygger på det faktum at "geometri (G) ikke sier noe om oppførselen til virkelige ting", i den "direkte forbindelsen mellom geometri og fysisk virkelighet er ødelagt. Alle andre vurderinger er at "denne oppførselen er kun beskrevet av geometri sammen med et sett av fysiske lover (Ф) ... at bare summen (Г) + (Ф) er gjenstand for eksperimentell verifikasjon", at "man kan vilkårlig velg som (Г ), og individuelle deler (Ф)» – som det er lett å forstå, følg fra disse innledende antakelsene. Begge er imidlertid falske. Geometrien til det virkelige rommet "snakker" om oppførselen til virkelige ting, de metriske egenskapene til rom og tid og egenskapene til de tilsvarende materielle interaksjonene er forbundet med hverandre i objektiv virkelighet. I fysikalsk teori, i henhold til de metriske egenskapene til rom og tid til et visst rom-temporalt område av objektiv virkelighet, bedømmer man de tilsvarende egenskapene til de materielle interaksjonene som er rådende i denne regionen, man bedømmer fysikk etter geometri, man bedømmer (F) etter (D).

Imidlertid er prosessen med å rekonstruere egenskapene til materialinteraksjoner i henhold til de tilsvarende metriske egenskapene til rom og tid ikke en eksperimentell, men en rent teoretisk prosedyre. Som en rent teoretisk prosedyre skiller den seg ikke i prinsippet fra prosessen med å gjenskape i teorien de samme egenskapene til materielle interaksjoner ved hjelp av metriske egenskaper, ikke til virkelig rom og tid, men av passende organiserte abstrakte rom. Derav, på den ene siden, a) illusjonen om at bare summen av (Г) og (Ф) er gjenstand for eksperimentell verifikasjon, at teoretikeren vilkårlig kan velge geometri som bakgrunn for å studere materialinteraksjoner; på den annen side, b) den rasjonelle delen av Poincares begrep om forholdet mellom geometri og fysikk: geometrier som komponenter i en teori, ved hjelp av hvilke teoretikeren gjenskaper egenskapene til materialinteraksjoner, kan virkelig være annerledes, og i denne sans, inneholder teorien et element av konvensjonalitet.

for å vilkårlig velge geometrien i teorien, velger vi den alltid på en slik måte at vi ved hjelp av den tilsvarende geometrien (G) gjenskaper i teorien egenskapene til reelle interaksjoner (F). For det andre, fordi spørsmålet om hvilken av geometriene, ved hjelp av hvilke egenskapene til materielle interaksjoner gjenskapes i teorien, i tilstrekkelig grad representerer de metriske egenskapene til virkelig rom og tid, kan ikke løses innenfor teorien; det går utover teorien, inn i eksperimentets rike. Og det er hele poenget.

Å appellere til ideen om "utrolig enkelhet" ved nærmere undersøkelse viser seg å være et veldig vanskelig argument. Allerede Einstein, som kritiserte Poincares enkelhetsprinsipp, som han brukte for å rettferdiggjøre valget av euklidisk geometri når han konstruerte en fysisk teori, bemerket at «det er ikke avgjørende at geometri alene er ordnet på den enkleste måten, men at all fysikk er ordnet på den enkleste måten. måte (inkludert geometri).

Artikkelen til Ya.B. Zel'dovich og L.P. Grischuk "Gravity, general relativity and alternative theories" understreker at hovedmotivet som førte til at Logunov avviste den einsteinske tilnærmingen til problemet med forholdet mellom geometri og fysikk – uavhengig av den subjektive intensjoner til RTG-forfatteren, - ikke så mye fysisk som psykologisk natur. Faktisk, i hjertet av RTG-forfatterens kritiske tilnærming til GR er ønsket om å forbli innenfor rammen av det vanlige (og derfor enkle)

tenkestil. Men når alt kommer til alt, den rigide forbindelsen mellom det kjente og det enkle, rettferdiggjørelsen av enkelhet av det kjente - dette er idealet for den psykologiske tankestilen.

Fysikkens utvikling beviser overbevisende at det som er kjent og enkelt for en generasjon fysikere kan være uforståelig og vanskelig for en annen generasjon. Den mekaniske eterhypotesen er et godt eksempel på dette. Avvisningen av det kjente og det enkle er en uunngåelig følgesvenn av utvidelse av erfaring, utvikling av nye naturområder og kunnskap. Alle store fremskritt innen vitenskapen har blitt ledsaget av tapet av det kjente og det enkle, og deretter av en endring i selve ideen om dem. Kort sagt, det kjente og det enkle er historiske kategorier. Derfor er ikke reduksjon til det vanlige, men ønsket om å forstå virkeligheten vitenskapens høyeste mål: «Vårt konstante mål er en stadig bedre og bedre forståelse av virkeligheten ... Jo enklere og mer grunnleggende våre antakelser blir, jo mer komplekse matematisk verktøy for resonnementet vårt; veien fra teori til observasjon blir lengre, tynnere og mer kompleks. Selv om det høres paradoksalt ut, kan vi si: moderne fysikk er enklere enn den gamle fysikken, og derfor virker den vanskeligere og mer forvirrende.

Den største ulempen med den psykologiske tankestilen er forbundet med å ignorere det epistemologiske aspektet av vitenskapelige problemer, der bare en kritisk holdning til intellektuelle vaner er mulig, unntatt en klar separasjon av opprinnelsen og essensen til vitenskapelige ideer. Faktisk går klassisk mekanikk foran kvantemekanikk og STR, og sistnevnte går foran fremveksten av GR. Men dette betyr ikke at tidligere teorier er overlegne påfølgende i klarhet og distinkthet, slik det antas innenfor rammen av den psykologiske tenkemåten. Fra et epistemologisk synspunkt er SRT og kvantemekanikk enklere og mer forståelig enn klassisk mekanikk, og GR er enklere og mer forståelig enn SRT. Det er derfor «på vitenskapelige seminarer... en uklar plass i et klassisk spørsmål plutselig blir illustrert ved at noen bruker et velkjent kvanteeksempel, og spørsmålet blir ganske «gjennomsiktig» .

Det er derfor «villmarkene i Riemannsk geometri» bringer oss nærmere en adekvat forståelse av den fysiske virkeligheten, mens «Minkowski-rommets overraskende enkelhet» beveger oss bort fra det. Einstein og Hilbert "entret" disse "villene" og "dradde" "neste generasjoner av fysikere" inn i dem nettopp fordi de var interessert ikke bare og ikke så mye i hvor enkelt eller komplekst.

metriske egenskaper til et abstrakt rom, ved hjelp av hvilke det er mulig å beskrive virkelig rom og tid i teorien, hvor mye, hva er de metriske egenskapene til disse sistnevnte. Til syvende og sist er dette nettopp grunnen til at Logunov er tvunget til å ty til det "effektive" rommet til Riemannsk geometri for å beskrive gravitasjonseffekter i tillegg til Minkowski-rommet som brukes i RTG, fordi bare det første av disse to rommene representerer tilstrekkelig i RTG (så vel som i generell relativitetsteori) virkelig rom og tid .

De epistemologiske feilene til RTG oppdages lett med en filosofisk tilnærming til det. Logunov skriver at "selv etter å ha oppdaget Riemannsk geometri ved erfaring, bør man ikke skynde seg å trekke en konklusjon om strukturen til geometri, som må tas som grunnlag for teorien". Dette resonnementet ligner på Poincares resonnement: akkurat som grunnleggeren av konvensjonalismen insisterte på å bevare euklidisk geometri uavhengig av resultatene av eksperimenter, så insisterer forfatteren av RTG på å bevare den gitte Minkowski-geometrien som grunnlaget for enhver fysisk teori. Grunnlaget for denne tilnærmingen er til syvende og sist Pythagoras syndrom, ontologiseringen av Minkowskis abstrakte rom.

Vi snakker ikke om det faktum at eksistensen av rom-tid som en beholder av hendelser, som har en merkelig evne til å forårsake treghetseffekter i materien uten å bli utsatt for den motsatte effekten, blir et uunngåelig postulat. En slik representasjon i sin kunstighet overgår til og med hypotesen om en mekanisk eter, som vi allerede har lagt merke til ovenfor, sammenlignet klassisk mekanikk og SRT. Det motsier generell relativitet i prinsippet, siden "en av prestasjonene til den generelle relativitetsteorien, som, så langt det er kjent, unnslippet fysikernes oppmerksomhet," er at "et eget rombegrep ... blir overflødig. I denne teorien er rommet ingenting annet enn feltets firdimensjonalitet, og ikke noe som eksisterer i seg selv. Å gå ut fra geometrien til Minkowski når man beskriver tyngdekraften og samtidig bruke Riemannsk geometri for Einstein betyr å vise inkonsistens: «Å forbli med en smalere gruppe og samtidig ta en mer kompleks struktur av feltet (det samme som generelt sett) relativitetsteori) betyr naiv inkonsekvens. Synd forblir synd, selv om den er begått av ellers respektable menn.

Generell relativitetsteori, der egenskapene til gravitasjonsinteraksjoner gjenskapes i henhold til de metriske egenskapene til Riemanns buede rom-tid, er fri fra disse epistemologiske inkonsekvensene: "Vakker

elegansen til generell relativitet ... følger direkte av den geometriske tolkningen. Takket være den geometriske begrunnelsen har teorien fått en bestemt og uforgjengelig form... Erfaring enten bekrefter eller avkrefter den... Tolker man tyngdekraften som kraftfeltenes virkning på materien, bestemmer man kun en meget generell referanseramme, og ikke en enkelt teori. Det er mulig å konstruere et sett med generelle kovariante variasjonsligninger og... bare observasjoner kan fjerne slike absurditeter som en gravitasjonsteori basert på en vektor og et skalarfelt eller på to tensorfelt. I motsetning til dette, innenfor rammen av Einsteins geometriske tolkning, viser slike teorier seg å være absurde helt fra begynnelsen. De elimineres av de filosofiske argumentene som denne tolkningen er basert på. Psykologisk tillit til sannheten til GR er ikke basert på nostalgi for den vanlige tenkemåten, men på dens monisme, integritet, isolasjon, logiske konsistens og fraværet av epistemologiske feil som er karakteristiske for RTG.

En av de viktigste epistemologiske feilgrepene til RTG er, etter vår dype overbevisning, dens opprinnelige epistemologiske setting, ifølge hvilke intrateoretiske kriterier er tilstrekkelige til å avgjøre hvilke av teoriens abstrakte rom som adekvat representerer virkelig rom og tid i den. Denne epistemologiske settingen, uforenlig med den som ligger til grunn for generell relativitet, tilskrives med Heisenbergs lette hånd ... til Einstein, som i en samtale med ham våren 1926 i Berlin formulerte den i en enda mer generell form. som et utsagn om at det ikke er eksperimenter, men teori som bestemmer hva som er observerbart.

I mellomtiden, uansett hvor paradoksalt det kan virke ved første øyekast, i motsetning til den rådende oppfatningen i det vitenskapelige miljøet (inkludert meningen til Heisenberg selv), fortalte Einstein ham faktisk ikke om dette, men om noe helt annet. La oss gjengi det relevante avsnittet fra rapporten "Møter og samtaler med Albert Einstein" (laget av Heisenberg 27. juli 1974 i Ulm), der Heisenberg husket denne samtalen med Einstein, der han protesterte mot prinsippet om observerbarhet formulert av Heisenberg: «Hver observasjon, hevdet han, forutsetter en sammenheng som er utvetydig fastsatt av oss mellom fenomenet vi vurderer og den sansefornemmelsen som oppstår i vår bevissthet. Imidlertid kan vi snakke med tillit om denne forbindelsen bare under forutsetning av at naturlovene som den bestemmes av er kjent. Hvis imidlertid, noe som tydeligvis er tilfellet i det moderne atom

fysikk - selve lovene stilles spørsmålstegn ved, da mister også begrepet "observasjon" sin klare betydning. I en slik situasjon må teorien først avgjøre hva som er observerbart.

Den innledende epistemologiske innstillingen til RTG Logunov er en konsekvens av en relativt enkel paralogisme - identifiseringen av den nødvendige betingelsen for tilstrekkeligheten av de teoretiske strukturene til objektiv virkelighet med dens tilstrekkelige tilstand. Som det er lett å forstå, forklarer dette til syvende og sist de logiske og epistemologiske feilene som ligger til grunn for RTG og dens motstand mot generell relativitetsteori - bruken av kun intrateoretiske kriterier for å avgjøre hvilke av de abstrakte rommene i teorien som representerer tilstrekkelig. reelt rom og tid i det, og dets illegitime identifikasjon med dem, er i hovedsak de samme logisk-epistemologiske feilene som ligger til grunn for Poincarés tilnærming til problemet med forholdet mellom geometri og fysikk.

Uansett hva som sies om Einsteins tilnærming til problemet med forholdet mellom geometri og fysikk, viser vår analyse at spørsmålet om mulighetene for denne tilnærmingen i dannelsen av det moderne naturvitenskapelige paradigmet forblir åpent. Den forblir åpen til bevist

eksistensen av slike egenskaper ved materielle fenomener som på ingen måte er forbundet med egenskapene til rom og tid. På den annen side skyldes de gunstige utsiktene for Einsteins tilnærming til syvende og sist at sammenhengen mellom de metriske og topologiske egenskapene til rom og tid og ulike ikke-rom-temporelle egenskaper til materielle fenomener blir oppdaget mer og mer. Samtidig fører den historiske, vitenskapelige og filosofiske analysen av Poincares tilnærming til problemet med forholdet mellom geometri og fysikk til den konklusjon at den ikke har noen utsikter som et alternativ til Einsteins tilnærming. Dette er også bevist av analysen av forsøk på å gjenopplive ham, utført i verkene til Logunov og hans kolleger.

Notater

Aronov R.A. Om problemet med rom og tid i elementærpartikkelfysikk // Philosophical problems of elementary partikkelfysikk. M., 1963. S. 167; Han er. Problemet med rom-tidsstrukturen til mikrokosmos // Filosofiske spørsmål om kvantefysikk. M., 1970. S. 226; Han er. På spørsmålet om mikroverdenens logikk // Vopr. filosofi. 1970. nr. 2. S. 123; Han er. Generell relativitetsteori og fysikk i mikroverdenen // Klassisk og kvanteteori om gravitasjon. Mn., 1976. S. 55; Aronov R.A. Til det filosofiske grunnlaget for superforeningsprogrammet // Logic, Methodology and Philosophy of Science. Moskva, 1983. S. 91.

cm.: Aronov R.A. Om problemet med forholdet mellom rom, tid og materie // Vopr. filosofi. 1978. nr. 9. S. 175; Han er. Om metoden for geometrisering i fysikk. Muligheter og begrensninger // Metoder for vitenskapelig kunnskap og fysikk. M., 1985. S. 341; Aronov R.A., Knyazev V.N.. Om problemet med forholdet mellom geometri og fysikk // Dialektisk materialisme og naturvitenskapenes filosofiske spørsmål. M., 1988. S. 3.

cm.: Aronov R.A. Refleksjoner over fysikk // Spørsmål om naturvitenskapens og teknologiens historie. 1983. nr. 2. S. 176; Han er. To tilnærminger til evaluering av de filosofiske synspunktene til A. Poincaré // Dialektisk materialisme og naturvitenskapelige filosofiske spørsmål. M., 1985. S. 3; Aronov R.A., Shemyakinsky V.M. Filosofisk underbyggelse av programmet for geometrisering av fysikk // Dialektisk materialisme og naturvitenskapelige spørsmål. M., 1983. S. 3; De er. På grunnlaget for geometriseringen av fysikk // Moderne naturvitenskaps filosofiske problemer. Kiev, 1986. V. 61. S. 25.

Heisenberg V. Utvikling av konsepter i fysikk fra XX-tallet // Vopr. filosofi. 1975. Nr. 1. S. 87.

Utdannings- og vitenskapsdepartementet i den russiske føderasjonens føderale utdanningsbyrå Jaroslavskij stat universitet dem.<...>S.P. Zimin © Jaroslavskij stat universitet, 2007 2 Innhold TIL SPØRSMÅLET OM KVALITETSVURDERING GJENVUNNET BILDER 7 <...>T.K. Artyomova, A.S. Gvozdarev, E.A. Kuznetsov ................................... 14 OM PÅVIRKNINGEN AV ELEKTRISK LADNING PÅ BETINGELSENE FOR UTVIKLING AV TERMISK KONVEKSJON INN LIQUIDCOM LAG MED FRI OVERFLATE<...>A.A. Abdulloev, E.Yu. Sautov∗ Merknad restaurert Bilder. <...>For øyeblikket er det mest populære objektive tiltaket topp holdning signal/støy (SNR) .<...>P.G. Demidova SIMULERING AV OBJEKTET I NÆRHETEN RADIOHOLOGRAFI FRA DET BISTATISKE SPREDNINGSDIAGRAM<...>T.K. Artyomova, A.S. Gvozdarev, E.A. Kuznetsov Abstract Muligheten for å identifisere et objekt ved dets spredte felt for oppgaver nær radioholografi. <...>hvor (ψ~hs ) er de nye ekspansjonskoeffisientene, ahs er tensor spredning, og basisfunksjonene (H hs ) velges slik at det resulterende feltet tilfredsstiller Sommerfeld-strålingsbetingelsen: 16 lim<...>Siden sylinderen antas å være perfekt ledende, tensor spredning kan representeres som en diagonal matrise:  a ρ Ar 0 0   hs<...>P.G. Demidova OM PÅVIRKNINGEN AV ELEKTRISK LADNING PÅ BETINGELSENE FOR UTVIKLING AV TERMISK KONVEKSJON I LIQUIDCOM LAG MED FRI OVERFLATE<...>Innledning Spørsmålet om å bestemme betingelsene for utvikling av termisk konveksjon i en oppvarmet nedenfra væske lag har gjentatte ganger blitt undersøkt i forskjellige formuleringer, inkludert de som tar hensyn til muligheten for å utvikle en deformasjon av formen til den frie overflaten til en væske.<...>bevegelse i en væske med et hastighetsfelt U (x, t) og bølgeforvrengning av relieff av væskens frie overflate ξ (x, t) , og har det samme rekkefølge litenhet, som ξ , nemlig: T ~ ρ ~ ​​​​p ~ U ~ ξ ~ kT γ .<...>E = − grad (Φ 0 (z) + Φ(x, z, t)), der den lille korreksjonen Φ(x, z, t) assosiert med bølgedeformasjonen av den frie overflaten<...>

Faktiske_fysikkproblemer._Utgave_6_Samling_av_vitenskapelige_verk_av_unge_vitenskapsmenn,_postgraduates_and_students.pdf

Utdannings- og vitenskapsdepartementet i den russiske føderasjonen Federal Agency for Education Yaroslavl State University. P.G. Demidov Faktiske fysikkproblemer Samling av vitenskapelige arbeider fra unge forskere, doktorgradsstudenter og studenter Utgave 6 Yaroslavl 2007 1

Side 1

UDC 53 BBK V3ya43 A 44 Anbefalt av redaksjons- og publiseringsrådet ved universitetet som vitenskapelig publikasjon. Plan for 2005 Faktiske fysikkproblemer: Lør. vitenskapelig tr. 44 unge forskere, hovedfagsstudenter og studenter. Utgave 6 / Rev. for utstedelse Dr. Phys.-Math. Sciences S.P. Zimin; Yaroslavl stat un-t. - Yaroslavl: YarGU, 2007. -262 s. Samlingen inneholder artikler om ulike områder av fysikk skrevet av unge forskere, doktorgradsstudenter og studenter ved fakultetet for fysikk ved Yaroslavl State University. P.G. Demidov. UDC 53 BBK В3я43 Doctor of Physical and Mathematical Sciences S.P. Zimin © Yaroslavl State University, 2007 2

Side 2

Innhold OM SPØRSMÅLET OM KVALITETEN PÅ GJENNONNTE BILDER 7 А.А. Abdulloev, E.Yu. Sautov ................................................... ............... 7 SIMULERING AV ET OBJEKT I NÆR RADIOHOLOGRAFI VED HJELP AV DET BISTATISKE SPREDNINGSDIAGRAM Т.К. Artyomova, A.S. Gvozdarev, E.A. Kuznetsov ................................................... 14 OM PÅVIRKNINGEN AV ELEKTRISK LADNING PÅ BETINGELSENE FOR UTVIKLING AV TERMISK KONVEKSJON I ET VÆSENDE LAG MED FRI OVERFLATE D.F. Belonozhko, A.V. Kozin ................................................... ............... 22 UNDERSØKELSE AV SPREDINGSEGENSKAPERNE TIL EN PASSIV KONTROLLERT REFLEKTOR FOR PROBLEMER MED RADIOHOLOGRAFI AV FOKUSERT BILDER М.А. Bokov, A.S. Leontiev ................................................. ................. 31 IKKE-LINEÆRE IKKE-AKSESYMMETRISKE OSCILLASJONER AV EN LADET JET AV EN DIELEKTRISK VÆSKE N.V. Voronina ................................................... ................................................................ ............ 39 I OFDM SYSTEMS I.A.Denezhkin, V.A.Chvalo............................. ........................................................ ................ 48 INSTALLASJON AV MIKROKONTROLLER FOR Å FÅ HODOGRAFER AV UTGANGSSPENNINGEN TIL RØRSTRØMSOMformer А.Е. Gladun ................................................. ................................................................ ................ 59 BEREGNING AV EN DATASTYRT LABORATORIEMAGNET S.A. Golyzina ................................................. ................................................................ ........... 65 FUNKSJONER VED MIKRELIEVEN TIL EPITAXIAL PbSe-FILMER ETTER BEHANDLING I ARGON PLASMA E.S. Gorlachev, S.V. Kutrovskaya ................................................... .......... 72 3

Side 3

ØKT PÅLITELIGHET OPTISK LASERTREANGULERINGSSYSTEM......................................... ............................... ....... 78 E.V. Davydenko ................................................... ......................................... 78 ABSORPTION AV ELEKTROMAGNETISK STRÅLING AV MENNESKER SKULDER I FREKVENSBÅNDENE TIL CELLULAR OG RADIORELÆKOMMUNIKASJON V.V. Deryabina, T.K. Artyomova ................................................... ........... 86 PÅVIRKNING AV FASE-FRONT KURVATUREN PÅ SVEKKELSEN AV FELT UNDER DIFRAKSJON PÅ SETT AV ABSORBENDE SKJERMER А.V. Dymov ................................................... ................................................................ ............ 94 PÅVIRKNING AV TEMPERATURREGIMENE PÅ OSCILLASJONER BOBOLE I VÆSKE I.G. Zharova ..................................................................... ................................................................ ............ 102 OPTIMERING AV FRAKTALGORITMEN FOR STATISK BILDEKOMPRESSERING D.A. .Zaramensky ......................... ........................................................ ..................... 110 ANALYSE AV PÅVIRKNINGEN AV EFFEKTIVITETEN AV ESTIMERING AV BÆREFREKVENS OG INNLEDENDE FASE PÅ GJENNOMFØRING AV KONSTELLASJONEN AV FASENØKLING O INN. Campingvogn................................................. ................................................................ .......... 118 IKKE-LINEÆRE PERIODISKE BØLGER I ET TYNT LAG AV VISKØS VÆSKE A. IN. Klimov, A.V. Svoren ................................................... ........... .......... 124 KLASSIFISERING AV IMMUNITETSKODER I INFORMASJONSOVERFØRINGSSYSTEMER O.O. Kozlova ................................................... ............................................ 133 UNDERSØKELSE AV DEN MEKANISKE EGENSKAPER TIL EN VÆSKE VED DEN OPTISKE METODE E.N. Kokomova ..................................................................... ................................. 138 ALGORITMME FOR GJENNOMFØRING AV KOMMANDOER MED ET BEGRENSET ORDFORLÅR A.V. Konovalov ................................................. ................................... 144 4

Side 4

ANALYSE AV KAOTISK FASE-SYNKRONISERING AV KOBLEDE PLL-SYSTEMER VED BRUK AV KONTINUERLIG WAVELET TRANSFORM Yu.N. Konovalova, A.A. Kotochigov, A.V. Khodunin .............................. 151 TA HENSYN TIL EFFEKTET AV MAGNETRONROTASJON Yu.V. Kostrikin ................................................ ........................................................... ...... 159 IKKE-LINEÆRE OSCILLASJONER AV ET LADET LAG AV EN IDEELL VÆSKE PÅ OVERFLATEN AV EN FAST Sfærisk KJERNE I FLUKTUASJONSKRAFTEN О. С. Kryuchkov............... ................................................................... .............................. 164 UNDERSØKELSE AV OPTISKE EGENSKAPER TIL CrOx/Si-STRUKTURER M. Yu. Kurashov ..... ............................................................ ............................................ 172 FEIL I DESIGNET AV FOKUSELEMENTER OG DERES EFFEKT PÅ RADIOBILDEKVALITET А.S. Leontiev ................................................. ................................................ 176 STRØMMER VIDEO OVER IP-NETTVERK MED HØY KANALBELASTNING VED HJELP AV GJENOPPRETTINGSALGORITME QoS V.G. Medvedev, V.V. Tupitsyn, E.V. Davydenko ................................................... 181 FJERNING AV STØY FRA BILDENE PÅ BASIS AV WAVELET TRANSFORM A.A. Moiseev, V.A. Volokhov ................................................... ............... 189 SYNTESE AV EN ALGORITMME FOR EVALUERING AV DETALJERT FORSTYRRELSE I SIGNALSPEKTRUMET TIL EN HØYSTABIL FREKVENS ΔΣ-SYNTHESIZER M.V. Nazarov, V.G. Shushkov ................................................... .............. 198 STATISTISK DYNAMIKK TIL EN PULSE PLL-RING MED EN STROBOSKOPISK FASEDETEKTOR V.Yu. Novikov, A.S. Teperev, V.G. Shushkov ................................................... 209 ANVENDELSE AV KONSISTENTE EN-DIMENSJONELLE WAVELET-FILTRE I PROBLEMET MED GJENNELSE AV TALESIGNAL S.A. Novoselov ................................................... ........................................................... 217 5

Side 5

STUDIE AV UREGLEMLIGHETER I EN VÆSKE Perminov ................................................... ................................................................ 224 DIGITALT TERMISK BILDER BASERT PÅ FUR-129L FOTODETEKTOR A.I. Topnikov, A.N. Popov, A.A. Selifontov .................................... 231 FLUKTUASJONER AV MILLIMETER BØLGER I OVERFLATE TURBULENT ABSORBENDE ATMOSFÆRE Ye.N. Turkina ................................................... ............................................ 239 BRUK AV TALE ANERKJENNING OG SYNTESE-ALGORITMER FOR Å SKAPE EN EFFEKTIV TALE KODEKA S.V. Uldinovich ................................................... ........................................................... ........... 246 PARAMETRISK ELEKTROSTATISK USTABILITET AV GRENSESNITTET TIL TO MEDIER S.V. Chernikova, A.S. Golovanov ................................................... ...... 253 6

Side 6

PÅ SPØRSMÅLET OM GJENNOTTET BILDEKVALITET A.A. Abdulloev, E.Yu. Sautov∗ Annotering Problemet med å vurdere kvaliteten på rekonstruerte bilder vurderes. For å vurdere visuelle forvrengninger foreslås det å bruke en universell kvalitetsindeks. I motsetning til lignende algoritmer basert på root-mean-square feilkriteriet, tar den foreslåtte tilnærmingen hensyn til lysstyrke og kontrastforvrengninger, samt graden av korrelasjon mellom referansen og rekonstruerte bilder. Simuleringsresultatene viser en god korrelasjon av dette kriteriet med den visuelt oppfattede bildekvaliteten. Innledning Til nå er den mest pålitelige vurderingen av bildekvalitet ansett for å være den gjennomsnittlige ekspertvurderingen. Men det krever mye arbeid av flere personer og er derfor dyrt og for tregt til praktiske formål. I denne forstand er objektive (algoritmiske) bildekvalitetskriterier mer å foretrekke, som tillater automatiske evalueringer. For øyeblikket stilles følgende krav til objektive kvalitetsmål. For det første bør disse beregningene være så pålitelige som mulig når det gjelder visuell persepsjon, det vil si at de skal være i god overensstemmelse med resultatene av subjektive vurderinger. For det andre bør de ha lav beregningskompleksitet, noe som øker deres praktiske betydning. For det tredje er det ønskelig at disse metrikkene har en enkel analytisk form, og de kan brukes som optimalitetskriterier ved valg av parametere til et bildebehandlingssystem. For øyeblikket er det mest populære objektive målet peak signal-to-noise ratio (SNR). Det brukes ofte til å sammenligne forskjellige behandlingsalgoritmer. * Arbeidet ble utført under tilsyn av V.V. Khrjasjtsjov. 7