Фізіка
Выдавец: Народная асвета
Памер: 286с.
Мінск 1991
Рэвалюцыйнае змяненне класічных уяўленняў аб фізічнай карціне свету адбылося пасля адкрыцця квантавых уласцівасцей матэрыі. Са з’яўленнем квантавай фізікі, якая апісвае рух мікрачасціц, пачалі вырысоўвацца новыя элементы адзінай фізічнай карціны свету.
Падзел матэрыі на рэчыва, якое мае перарыўную будову і неперарыўнае поле, страціў абсалютны сэнс. Кожнаму полю адпавядаюць кванты гэтага поля: электрамагнітнаму полю — фатоны, ядзернаму — лмезоны, а на больш глыбокім узроўні — глюёны, якія ажыццяўляюць узаемадзеянне кваркаў.
У сваю чаргу ўсе часціцы валодаюць хвалевымі ўласцівасцямі. Карпускулярнахвалевы дуалізм уласцівы ўсім формам матэрыі.
Апісанне, здавалася б, узаемавыключаючых карпускулярных
263
і хвалевых уласцівасцей у рамках адной тэорыі аказалася магчымым дзякуючы таму, што законы руху ўсіх без выключэння мікрачасціц носяць статыстычны (імавернасны) характар. Гэты факт робіць немагчымым адназначнае прадказанне тых ці іншых паводзін мікрааб’ектаў.
Прынцыпы квантавай тэорыі з’яўляюцца зусім агульнымі, якія можна прымяніць для апісання руху ўсіх часціц, узаемадзеянняў паміж імі і іх узаемных ператварэнняў.
Такім чынам, сучасная фізіка з несумненнасцю дэманструе нам рысы адзінства прыроды. Аднак усё ж многае, можа, нават саму фізічную сутнасць адзінства свету, улавіць пакуль яшчэ не ўдалося. Невядома, чаму існуе так многа розных элементарных часціц, чаму яны маюць тыя ці іншыя значэнні масы, зараду і іншых характарыстык. Да гэтага часу ўсе гэтыя велічыні вызначаюцца эксперыментальна.
Аднак усё выразней вырысоўваецца сувязь паміж рознымі тыпамі ўзаемадзеянняў. Электрамагнітныя і слабыя ўзаемадзеянні ўжо аб’яднаны ў рамках адной тэорыі. Высветлена структура большасці элементарных часціц.
«Тут схаваны такія глыбокія таямніцы і такія ўзвышаныя думкі, што, нягледзячы на старанні соцень вельмі дасціпных мысліцеляў, якія працавалі на працягу тысяч гадоў, яшчэ не ўдалося пранікнуць у іх, і радасць творчых пошукаў і адкрыццяў усё яшчэ працягвае існаваць». Гэтыя словьі, сказаныя Галілеем тры з палавінай стагоддзі назад, ніколькі не ўстарэлі.
Навуковы светапогляд. Фундаментальныя законы, якія ўстанаўліваюцца ў фізіцы, па сваёй складанасці і агульнасці намнога пераўзыходзяць тыя факты, з якіх пачынаецца даследаванне любых з’яў. Але яны такія ж дакладныя і такія ж аб’ектыўныя, як і веды аб простых з’явах, назіраемых непасрэдна. Гэтыя законы не парушаюцца ніколі, ні пры якіх умовах.
Усё большы і большы лік людзей усведамляюць, што аб’ектыўныя законы, якіх прытрымліваецца прырода, выключаюць цуды, а пазнанне гэтых законаў дапаможа чалавецтву выжыць.
§ 96. ФІЗІКА I НАВУКОВАТЭХНІЧНАЯ РЭВАЛЮЦЫЯ'
У цяперашні час адбываецца найвялікшая навуковатэхнічная рэвалюцыя (НТР), якая пачалася больш за чвэрць стагоддзя назад. Яна выклікала глыбокія якасныя змяненні ў многіх галінах навукі і тэхнікі. Адна з самых старажытных навук — астраномія — перажывае рэвалюцыю, звязаную з выхадам чалавека ў касмічную прастору. Нараджэнне кібернетыкі і электронных вылічальных машын рэвалюцыйна змяніла выгляд матэматыкі, праклала шлях да новай галіны дзейнасці чалавека, якая атрымала назву інфарматыкі. Узнікненне малекулярнай біялогіі і генетыкі выклі
1 Гэты параграф напісаны В. А. Ляшкоўцавым.
264
кала рэвалюцыю ў біялогіі, а стварэнне так званай вялікай хіміі стала магчымым дзякуючы рэвалюцыі ў хімічнай навуцы. Аналагічныя працэсы адбываюцца таксама ў геалогіі, метэаралогіі, акіяналогіі і многіх іншых сучасных навуках.
Ва ўсім свеце назіраюцца глыбокія якасныя перамены ў асноўных галінах тэхнікі. Рэвалюцыя ў энергетыцы звязана з пераходам ад цеплавых электрастанцый, якія працуюць на арганічным паліве, да атамных электрастанцый. Стварэнне індустрыі штучных матэрыялаў з незвычайнымі, але вельмі важнымі для практыкі ўласцівасцямі выклікала рэвалюцыю ў матэрыялазнаўстве. Комплексная механізацыя і аўтаматызацыя вядуць нас да рэвалюцыі ў прамысловасці і сельскай гаспадарцы. Транспарт, будаўніцтва, сувязь становяцца прынцыпова новымі, значна больш прадукцыйнымі і ўдасканаленымі галінамі сучаснай тэхнікі. Падсумоўваючы ўсё гэта, можна сцвярджаць, што НТР рыхтуе рэвалюцыю ў вытворчых сілах грамадства, якая патрабуе больш кваліфікаваных работнікаў.
НТР карэнным чынам змяніла ролю навукі ў жыцці грамадства. Навука стала непасрэднай вытворчай сілай. Цяпер і ў будучым лёс вытворчасці неабходных людзям матэрыяльных даброт непасрэдна будзе залежаць ад дасягненняў навукі. НТР непазбежна вядзе чалавецтва да грандыёзнай перабудовы і ўдасканалення ўсіх сфер вытворчасці.
Адначасова НТР робіць незвычайна актуальнай праблему аховы навакольнага асяроддзя.
Фізіка і астраномія. У сучасным прыродазнаўстве фізіка з’яўляецца адной з лідзіруючых навук. Яна аказвае велізарны ўплыў на розныя галіны навукі, тэхнікі і вытворчасці. Разгледзім на некалькіх прыкладах, як фізіка ўплывае на іншыя галіны сучаснай навукі і тэхнікі.
На працягу тысячагоддзяў астраномы атрымлівалі толькі тую інфармацыю аб нябесных з’явах, якую ім прыносіла святло. Можна сказаць, што яны вывучалі гэтыя з’явы праз вузенькую шчыліну ў шырокім спектры электрамагнітных выпраменьванняў. Тры дзесяцігоддзі таму назад дзякуючы развіццю радыёфізікі ўзнікла радыёастраномія, якая незвычайна пашырыла нашы ўяўленні аб Сусвеце. Яна дапамагла даведацца аб існаванні многіх касмічньіх аб’ектаў, аб якіх раней не было вядома. Дадатковай крыніцай астранамічных ведаў стаў участак электрамагнітнай шкалы, які ляжаў у дыяпазоне дэцыметровых і сантыметровых радыёхваль.
Велізарны паток навуковай інфармацыі прыносяць з космасу іншыя віды электрамагнітнага выпраменьвання, якія не дасягаюць паверхні Зямлі, паглынаючыся ў яе атмасферы. 3 выхадам чалавека ў касмічную прастору нарадзіліся новыя раздзелы астраноміі: ультрафіялетавая і ультрачырвоная астраномія, рэнтгенаўская і гамаастраномія. Незвычайна пашырылася магчымасць даследавання першасных касмічных часціц, якія падаюць на мяжу зямной атмасферы: астраномы могуць даследаваць усе віды
265
часціц і выпраменьванняў, якія прыходзяць з касмічнай прасторы. Аб’ём навуковай інфармацыі, атрыманай астраномамі за апошнія дзесяцігоддзі, намнога перавысіў аб’ём інфармацыі, здабытай за ўсю мінулую гісторыю астраноміі. Метады даследавання, якія пры гэтьш выкарыстоўваюцца, і рэгіструючая апаратура запазычваюцца з арсенала сучаснай фізікі; старажытная астраномія ператвараецца ў маладую астрафізіку, якая бурна развіваецца.
Цяпер ствараюцца асновы нейтрыннай астраноміі, якая будзе дастаўляць вучоным звесткі аб працэсах, што адбываюцца ў нетрах касмічных цел, напрыклад у глыбінях нашага Сонца. Стварэнне нейтрыннай астраноміі стала магчымым толькі дзякуючы поспехам фізікі атамных ядзер і элементарных часціц.
Фізіка і біялогія. Рэвалюцыю ў біялогіі звычайна звязваюць з узнікненнем малекулярнай біялогіі і генетыкі, якія вывучаюць жыццёвыя працэсы на малекулярным узроўні. Асноўныя сродкі і метады, якія выкарыстоўваюцца малекулярнай біялогіяй для выяўлення, вылучэння і вывучэння сваіх аб’ектаў (электронныя і пратонныя мікраскопы, рэнтгенаструктурны аналіз, электронаграфія, нейтронны аналіз, мечаныя атамы, ультрацэнтрыфугі і да т. п.), запазычаны ў фізікі. He маючы гэтых сродкаў, якія нарадзіліся ў фізічных лабараторыях, біёлагі не змаглі б ажыццявіць прарыў на якасна новы ўзровень даследавання працэсаў, што адбываюцца ў жывых арганізмах.
Важную ролю сучасная фізіка адыгрывае ў рэвалюцыйнай перабудове хіміі, геалогіі, акіяналогіі і іншых навуках.
Фізіка і тэхніка. Фізіка стаіць таксама ў вытоках рэвалюцыйных ператварэнняў ва ўсіх галінах тэхнікі. На аснове яе дасягненняў перабудоўваюцца энергетыка, сувязь, транспарт, будаўніцтва, прамысловая і сельскагаспадарчая вытворчасць.
Энергетыка. Рэвалюцыя ў энергетыцы выклікана ўзнікненнем атамнай энергетыкі. Запасы энергіі, якія захоўваюцца ў атамным паліве, намнога перавышаюць запасы энергіі ў яшчэ не зрасходаваным звычайным паліве. Вугаль, нафта і прыродны газ у нашы дні ператварыліся ва унікальную сыравіну для вялікай хіміі. Спальваць іх у вялікіх колькасцях — значыць наносіць непапраўную шкоду гэтай важнай галіне сучаснай вытворчасці. Таму вельмі важна выкарыстоўваць для энергетычных мэт атамнае паліва (уран, торый). Цеплавыя электрастанцыі аказваюць небяспечнае ўздзеянне на навакольнае асяроддзе, выкідваючы вуглякіслы газ. У той жа час атамныя электрастанцыі пры належным узроўні кантролю могуць быць бяспечнымі.
Тэрмаядзерныя электрастанцыі ў будучым назаўсёды пазбавяць чалавецтва ад клопатаў аб крыніцах энергіі. Як мы ўжо ведаем, навуковыя асновы атамнай і тэрмаядзернай энергетыкі цалкам абапіраюцца на дасягненні фізікі атамных ядзер.
Стварэнне матэрыялаў з зададзенымі ўласцівасцямі. Тэхніка будучыні будзе стварацца ў значнай ступені не з гатовых прыродных матэрыялаў, якія ўжо ў нашы дні не могуць зрабіць яе дастат
266
кова надзейнай і даўгавечнай, а з сінтэтычных матэрыялаў з наперад зададзенымі ўласцівасцямі. У стварэнні такіх матэрыялау разам з вялікай хіміяй усё ўзрастаючую ролю будуць адыгрываць фізічныя метады ўздзеяння на рэчыва (электронныя, юнныя і лазерныя пучкі; звышмоцныя магнітныя палі; звышвысокія ціскі і тэмпературы; ультрагук і да т. п.). У іх закладзена магчымасць атрымання матэрыялаў з гранічнымі характарыстыкамі і стварэння прынцыпова новых метадаў апрацоўкі рэчыва, якія карэнным чынам змяняюць сучасную тэхналогію.
Аўтаматызацыя вытворчасці. Чакаецца вялікая работа па стварэнню комплекснааўтаматызаваных прадпрыемстваў, якія ўключаюць у сябе гібкія аўтаматычныя лініі, прамысловыя робаты, кіруемыя мікракамп’ютэрамі, а таксама разнастайную электронную кантрольнавымяральную апаратуру. Навуковыя асновьі гэтай тэхнікі арганічна звязаны з радыёэлектронікай, фізікай цвёрдага цела, фізікай атамнага ядра і радам іншых раздзелаў сучаснай фізікі.
Фізіка і інфарматыка. Фізіка ўносіць рашаючы ўклад у стварэнне сучаснай вылічальнай тэхнікі, якая ўяўляе сабой матэрыяльную аснову інфарматыкі. Усе пакаленні электронных вылічальных машын (на вакуумных лямпах, паўправадніках і інтэгральных схемах1), створан’ыя да нашых дзён, нарадзіліся ў фізічных лабараторыях. Сучасная фізіка адкрывае новыя перспектывы для далейшай мініяцюрызацыі, павелічэння хуткадзеяння і надзейнасці электронных вылічальных машын. Прымяненне лазераў і галаграфіі, якая развіваецца на іх аснове, змяшчае ў сабе велізарныя рэзервы для ўдасканалення вылічальнай тэхнікі.
КНІГІ ОНЛАЙН
