Атомная физика

7.1 Класифікація кабелів за призначенням та напругою.

7.2 Конструкції та маркування силових кабелів з паперовою, пластмасовою, полівінілхлоридною та гумовою ізоляцією. Області використання.

7.3 Технологія монтажу КЛ.

7.3 Риття траншей.

7.4 Розкатка кабелю.

7.5 Укладка кабелів

7.6 Маркування кабелів

7.7 Основні етапи монтажу КЛ з використанням безнагрійної технології.

Атомная физика

* * *

Предисловие:

У меня была мечта, связанная с изучением наук: было бы здорово, если бы собрались сотни ученых и совместным трудом составили, к примеру, такой учебник по физике, чтобы любой мог подойти к полке, на которой стоит сотня томов, и с нуля дойти куда угодно. Я очень хочу, чтобы когда-нибудь такие учебники были написаны по всем наукам, и чтобы читать их было бы так же просто, как Майн Рида или Агату Кристи.

Для того, чтобы составить такой учебник, скажем, по физике, десятки профессионалов должны работать годами, а пока я сделал маленькие собственные заготовки по атомной физике, генетике и т.д. – просто для эксперимента.

* * *

Атом

Что такое «модель»

Исторический срез

Электричество и электроны

Планетарная модель атома

Атом водорода

Атом – это пустое место

Нейтрон

Общая схема атома – самая грубая

Гелий и гелион. Массовое число атома. Атомное число

Нуклеосинтез

Какие элементы нам уже знакомы

Атомная масса и атомное число

Еще немного о массе энергии и энергии массы

Другие химические элементы

Несколько слов об «элементах»

Их так много, может они на самом деле «один и тот же»?

Электронвольты и ангстремы

Энергия

Вес и масса. И Луна

Отступление в астрономию: происхождение Луны и интересов

Периодичность свойств и постепенность увеличения ядра

Электроположительность и электроотрицательность

Химические связи. Валентность и ковалентность

Совместное владение электронами

Электронные оболочки

«Липкие молекулы». Водородная связь.

Силы Ван-дер-Ваальса

Потенциальная яма

Сильное взаимодействие

Сантиметры, граммы и секунды. И джоули. И прочее

Прочность ядер

Дополнительные сведения

Изотопы водорода. Дейтерий, протий и тритий

Ядерные реакции

Термоядерный синтез

Метастабильное состояние

Нейтронная звезда

Плазма

Камера Уилсона

Исключение из правил

Период полураспада

Радиоуглеродный метод

Медленные нейтроны

Отступление… из физики!

Измерение массы заряженных частиц

Магнетизм

Масс-спектрограф

Островки стабильности – земля Санникова

История Земли Санникова

Ядерные задачки

Волны

Интерференция электронов

Еще о медузах, слонах и звуках

Как измерили заряд электрона

Супер-сверх-мега-отступление

Универсальный принцип дополнительности

Химическая основа жизни

Поляризация

Спектр. Инфракрасные и ультрафиолетовые лучи

Рентгеновские лучи

Радиоактивность

Отдельное «спасибо» от Дарвина

Фотоэффект. Кванты

Модель атома Бора

Квантование

Спектральный анализ

Кентавры

Матричная механика

Радар и диктатура пролетариата

Туннельный эффект

Желания радостные и механические

Неизменная изменчивость

Мезоны

Мезоновый зоопарк

Барионы и адроны. Барионный заряд

Мюоны. Космические лучи. Чудесные атомы будущего

Природа электрического поля

Античастицы. Аннигиляция

Взаимодействие с пустотой. Очередная нелепость?

Вероятность. Экспонента

Магнетар

Цепная реакция

Солнечный ветер. Гелиосфера

Линейный оператор. Эксперимент в математике

Множества

Физика и удовольствие от геологии

Кинетическая энергия: mv или mv² ?

Список клёвых книг

* * *

Сложная ли наука – физика? А тем более – атомная физика?

Если преследовать цель стать профессионалом, защитить докторскую и стать академиком то да – это сложно. Но любой профессионализм достигается долгим трудом. Но всем ли это надо? Скорее – очень немногим, кто решил именно зарабатывать себе на жизнь этим трудом. Но ведь науке можно найти и другое применение, а именно – получение удовольствия. И тогда любую науку можно сделать простой.

Я ставлю перед собой такую задачу – чтобы в процессе чтения моей книги любой человек, даже совершенно не знакомый с физикой, смог бы получать удовольствие от получения ясности. Я уверен, что можно так изложить материал, что читатель сможет очень ясно и точно представлять себе атомный мир, то есть получить глубокие и интересные знания на качественном уровне. Это означает, что ты будешь глубоко и ясно понимать – как там все устроено, но тебе потребуется дополнительное образование, если ты захочешь еще и заниматься вычислениями.

Настоящее удовольствие, настоящее творчество возможно только тогда, когда есть полная ясность. В процессе обучения в университетах люди никогда не добиваются ясности – они стремятся поскорее зазубрить и сдать экзамен и забыть. От этого не бывает удовольствия, а только отравление. Так что если ты ничего не знаешь о физике – порадуйся этому – у тебя есть возможность получить удовольствие. Мы начнем с самого простого, и будем постепенно усложнять и усложнять материал, при этом моя цель – сделать так, чтобы изложение всегда было легко понятным.

Нет никакой спешки. Никто тебя не гонит прочесть эту книгу за год или полгода или месяц – в общем ее можно читать хоть всю жизнь по параграфу в месяц, если именно такой темп приносит тебе наибольшее удовольствие. Удовольствие – главная цель. Удовольствие от ясности, от изумления от того – как устроен мир, от чувства тайны, красоты.

В книге я буду иногда прибегать к использованию идей и образов, взятых из других книг, популяризирующих физику, поскольку такие образы сами по себе не являются объектом авторской собственности.

Обычно физику начинают преподавать с механики, оптики, электричества, гидродинамики и так далее, и уже в самом конце приходят к атомной физике. Я не знаю – кто это придумал, и почему с тех пор все так и делают, но я считаю это очень неудачным. Я вряд ли окажусь исключением из правил, если скажу, что мне почти совсем неинтересна механика, гидростатика и прочее, в то время как атомная физика сразу же вводит изучающего в мир очень интересных явлений. Поэтому я хочу начать именно с атомной физикой, а уже потом – по желанию, ты можешь изучать и другие отрасли физики.

Один из первых читателей написал мне: «когда я читаю твою книгу, возникает легкость, хочется узнавать дальше. Удивительно, что у меня «ниоткуда» возникает интерес, а ведь я был совершенно уверен в том, что физика мне никогда не может быть интересна. А сегодня я проснулся с предвкушением и радостной мыслью о том, что «сегодня буду этим заниматься».

Да, таково свойство человека: ясность всегда приводит к появлению ярких интересов. Поэтому школьное и институтское образование – это без преувеличения убийство, полная кастрация интересов человека, ведь когда человек учится в школе и институте, в условиях этой бесконечной гонки независимо ни от чего и в соответствии с «учебным планом», по этим ужасающе серым и запутанным учебникам, ему вообще почти никогда и почти ничего не ясно, а что такое человек без ясности и без интересов? Это человек без интересной жизни, потенциальный мракобес, садист и мазохист, у которого деструктивные стремления многократно перевешивают созидательные и творческие инстинкты.

Вот если бы ВСЕ учебники сделать интересными! Да, я понимаю, что все-таки не каждому человеку так интересна физика, чтобы он прочел мою книгу от корки до корки, но ведь такие же живые и предельно понятные книги можно написать и по биологии клетки, органической и неорганической химии, геологии, материаловедению, ботанике, зоологии, анатомии… представь себе – перед тобой шкаф. Одна полка – сплошь тома физики, причем ты знаешь – если ты откроешь самую первую книгу, то будет так интересно и так понятно, что тебе трудно будет оторваться и не прочесть все 30-40 книг одну за другой. А на соседней полке – геология, а еще ниже – история, а там - археология… и везде – предельно понятно, интересно, захватывающе, информация выстраивается и запоминается легко, курсы во многом перекликаются, картина мира складывается в удивительной полноте и красоте, у тебя постоянно рождаются идеи, ты бросаешься их развивать и записывать, и если тебе надо углубить свои знания – ты открываешь специальную книгу по интересующей тебя теме, и понимаешь ее легко и быстро, ведь у тебя есть главное – глубокое понимание, которое с легкостью проникает в частности. Ну разве это не привлекательно? Я уверен, что рано или поздно я или сам сделаю все это, или с помощью тех, кто захочет поучаствовать в этом проекте, но рано или поздно эта часть новой культуры будет построена, и мир людей, стремящихся к озаренным восприятиям, станет еще богаче, светлее, радостнее.

Интерес и ясность – мощные озаренные восприятия (ОзВ), которые сильно резонируют с большим количеством других ОзВ и радостных желаний. Моя цель - построение новой культуры людей, стремящихся к ОзВ, прочь от тупости и негативных эмоций, я бы даже сказал – эволюция Homo sapiens в Человека Озаренного, и создание курсов наук будет одним из кирпичиков нового мира.

Читая тот или иной параграф, у тебя могут возникнуть вопросы по тем темам, которые упоминаются во время изложения. И это вполне естественно – ведь я не могу излагать сразу все вопросы одновременно. Я вынужден каких-то вопросов касаться кратко и неполно, возвращаясь к ним позже. Я предлагаю тебе делать так: не тормозиться на этом месте, если сама тема параграфа тебе понятна, выписывать возникающие попутные вопросы, и затем постепенно вычеркивать те из них, на которые ты получишь ответ в процессе последующего чтения. Если какие-то вопросы остаются неясными – пиши мне на bomorda@hotmail.com - и я постараюсь внести в книгу дополнительные разъяснения. Также ты можешь искать ответы на эти вопросы в других источниках, ведь сколько бы вопросов у тебя не возникло, найти на них ответы и понять эти ответы тебе будет намного легче после чтения моей книги.

Не забывай пользоваться поиском по тексту – например в программе Word это сочетание кнопок «Ctrl+F».

Атом

Атом – это минимальная порция химического элемента, которая несет в себе его химические и физические свойства. Если мы возьмем кусок любого элемента – скажем, натрия (порядковый номер 11-й в таблице Менделеева – легко запомнить, если представить две боковые вертикальные палочки в букве «N» как единички), то мы можем дробить его на все более и более мелкие кусочки, растирать в пыль, потом дробить на еще более мелкие кусочки, и все они – даже самый наимельчайший – будут обладать химическими и физическими свойствами натрия, то есть вступать в одни и те же химические реакции с другими веществами, иметь одну и ту же температуру кипения и плавления и так далее. Продолжая дробить кусочки, мы, наконец, рано или поздно доберемся до атома натрия.

(Каждый элемент имеет свое собственное буквенное обозначение. Натрий обозначается латинскими буквами «Na»).

Если каким-то образом нам удастся раздробить атом натрия, тогда получившиеся кусочки уже будут иметь химические и физические свойства других элементов – это уже не будет натрий.

Что такое «модель»

Для начала мы введем самое простое описание того, как выглядит атом – это описание называется «модель атома». Необходимо ясно понимать, что «атом» и «модель атома» - это принципиально разные вещи. Если не понимать этой разницы, то ты никогда не сможешь глубоко понимать физику, поэтому необходимо разобраться с этим с самого начала.

Никто не может уменьшиться до размера атома и посмотреть на него своими глазами – как он устроен. Атом слишком, слишком маленький. Например, человеческий волос по толщине в миллион раз больше атома углерода. Еще можно представить себе размеры атома из такого сравнения: если яблоко увеличить до размеров Земли, то атом стал бы как раз размером с яблоко.

Так как атомы такие маленькие, то и доказали их существование не так давно. Только в 1911 году новозеландец, работавший в Кембридже, Эрнест Резерфорд предложил планетарную модель атома, о которой речь будет ниже. Сейчас уровень наших технологий таков, что в туннельный микроскоп мы можем увидеть отдельный атом, но по некоторым причинам, которые станут ясны позднее, мы не можем даже с помощью очень-очень мощного микроскопа рассмотреть атом так же ясно, как свой волос или бактерию. Поэтому на самом деле никто не знает – что же на самом деле из себя представляет атом. Тем не менее, мы можем изучать поведение атомов, даже не зная в точности - как они устроены. Мы можем сталкивать их друг с другом, можем сталкивать их с другими частицами, можем их нагревать, разгонять до высоких скоростей, помещать в разные электрические и магнитные поля и так далее. То есть мы можем кое-что делать с атомами и смотреть – как они при этом себя ведут. И на основании анализа этого поведения мы можем представлять себе – как именно устроены атомы, то есть создавать модели их устройства, воображаемые схемы.

Моделей атома можно придумать сколько угодно – можно вообразить себе, что они представляют собой что-то вроде солнечной системы, или бублик, или пудинг, или велосипед – что угодно. Но разные модели будут по-разному сочетаться с наблюдениями. Например, физик Томсон на заре исследований атомов предложил модель, в которой атом представляет собой нечто вроде пудинга, где вместо теста – равномерно размазанная положительно заряженная материя без каких-либо плотных и тяжелых комков, а в ней – что-то вроде мелких и легчайших изюминок отрицательно заряженных частиц. И в течение нескольких лет эта модель считалась вполне приемлемой. Но эксперименты, поставленные Резерфордом, выявили, что эта модель не может объяснить наблюдаемые эффекты, и именно поэтому Резерфорд придумал новую модель – планетарную, которая все объясняла очень хорошо.

С тех пор прошло много лет, были проведены сотни тысяч, миллионы опытов, в которых подтвердилось, что планетарная модель атома очень хорошо объясняет наблюдаемые эффекты. Конечно, эту модель пришлось усложнить и дополнить, развить, но общая ее схема осталась неизменной – представляя себе атом наподобие солнца с планетами, мы можем объяснить наблюдаемые явления. Поэтому мы считаем эту модель верной, или, во всяком случае, наиболее верной из всего того, что мы придумали, и все-таки это не значит, что атом и на самом деле такой, каким мы его себе представляем.