Тайны квантового мира: О парадоксальности пространства и времени - [11]
В картине атома по Бору, таким образом, электроны переходят вниз и вверх по орбитам дискретными скачками — с одной разрешенной орбиты на другую, подобно тому, как мы поднимаемся и спускаемся по ступеням лестницы. Каждый скачок обязательно сопровождается испусканием или поглощением кванта энергии электромагнитного излучения — фотона.
Сейчас специалисты в области атомных спектров довольно легко рассчитывают характеристики этих волн и интерпретируют их для объяснения свойств самых сложных по структуре атомов. Однако первые шаги в данном направлении сделал именно Бор в далеком 1913 году, обрисовав в озарении практически все основные черты современной квантовой механики атомной физики.
Следующий судьбоносный шаг в новой науке сделал в 1924 году выдающийся французский физик, впоследствии нобелевский лауреат Луи де Бройль. Де Бройль долго раздумывал над объяснением атомных постулатов Бора и о принципах квантования атомных орбит. В итоге своих размышлений он выдвинул гипотезу о всеобщности корпускулярно-волнового дуализма. Согласно этой гипотезе, каждой частице, независимо от ее природы, надо поставить в соответствие волну, длина которой связана с импульсом частицы. То есть не только фотоны, но и все «обыкновенные частицы» (электроны, протоны и др.) обладают волновыми свойствами, которые, в частности, должны проявляться в дифракции частиц.
Модель атома Бора
С планетарной моделью атома возникли принципиальные проблемы. Прежде всего, согласно физическим законам, такой атом не мог бы просуществовать дольше доли мгновения. В соответствии с законами механики, электрон, находящийся на орбите, движется с ускорением. Следовательно, он должен излучать электромагнитную энергию и вскоре упасть на ядро. Противоречия классической модели решил Бор, в его формальной модели атома электрон движется по стационарным орбитам не излучая; излучением кванта электромагнитного поля сопровождается его переход на более низкую орбиту, а поглощением того же фотона — скачок на более высокий уровень.
Нильс Бор, основатель копенгагенской школы квантовой механики (Принстон, США, 1948)
Нильс Бор является одним из главных разработчиков современных представлений о мире атомов и элементарных частиц. Бор создал первую квантовую модель строения атома и был удостоен за это Нобелевской премии по физике 1922 года. Помимо выдающихся научных достижений, он был наставником для целого поколения физиков из всех стран мира и пользовался глубоким уважением даже у своих научных оппонентов, таких, как Эйнштейн, Гейзенберг и де Бройль, расходившихся с ним во взглядах на философские основы квантовой теории.
КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ
Со временем интуитивная гипотеза Бора уступила место строгой систематической формулировке в рамках законов квантовой механики, и в частности концепции двойственной природы элементарных частиц — корпускулярно-волновому дуализму. Сегодня электроны представляются нам не микроскопическими планетами, обращающимися вокруг атомного ядра, а волнами вероятности, плещущимися внутри своих орбит — подобно приливам и отливам в бассейне сложной формы.
Физический смысл соотношения де Бройля кроется в том, что одна из физических характеристик любой частицы — скорость. При этом физики по ряду теоретических и практических соображений предпочитают говорить не о скорости частицы как таковой, а о ее импульсе (или количестве движения), который равен произведению скорости частицы на ее массу. Волна описывается совсем другими фундаментальными характеристиками — длиной (расстоянием между двумя соседними пиками амплитуды одного знака) или частотой (величина, обратно пропорциональная длине волны, то есть число пиков, проходящих через фиксированную точку за единицу времени). Де Бройлю же удалось сформулировать соотношение, связывающее импульс квантовой частицы с длиной волны. Это соотношение гласит буквально следующее: при желании можно рассматривать квантовый объект как частицу, обладающую количеством движения; с другой стороны, его можно рассматривать и как волну. Иными словами, волновые и корпускулярные свойства квантовой частицы фундаментальным образом взаимосвязаны.
Соотношение де Бройля позволило объяснить одну из величайших загадок зарождающейся квантовой механики. Когда Нильс Бор предложил свою модель атома, она включала концепцию разрешенных орбит электронов вокруг ядра, по которым они могли сколь угодно долго вращаться без потери энергии. С помощью соотношения де Бройля мы можем проиллюстрировать это понятие. Если считать электрон частицей, то, чтобы электрон оставался на своей орбите, у него должна быть одна и та же скорость (или, вернее, импульс) на любом расстоянии от ядра.
Если же считать электрон волной, то, чтобы он вписался в орбиту заданного радиуса, надо, чтобы длина окружности этой орбиты была равна целому числу длин его волны. Иными словами, окружность орбиты электрона может равняться только одной, двум, трем (и так далее) длинам его волн. В противном случае электрон просто не попадет на нужную орбиту.
Главный же физический смысл соотношения де Бройля в том, что мы всегда можем определить разрешенные импульсы (в корпускулярном представлении) или длины волн (в волновом представлении) электронов на орбитах. Для большинства орбит, однако, соотношение де Бройля показывает, что электрон (рассматриваемый как частица) с конкретным импульсом не может иметь соответствующую длину волны (в волновом представлении), такую, что он впишется в эту орбиту.
Можно ли управлять окружающими, как это делал гипнотизер, ясновидец, телепат и артист оригинального жанра профессор Вольф Мессинг? Фантастика или реальность – создание приборов, подчиняющих себе человеческое сознание? Возможны ли ясновидение, телепатия, телепортация, путешествие во времени и существование параллельных миров? Какие тайны хранит история знаменитых магов, ясновидящих, колдунов, предсказателей и экстрасенсов? Что надо знать, чтобы не попасть под управление чужим разумом в обыденной жизни? Все ли нам предельно понятно или есть еще что-то, что современная наука объяснить не в состоянии? Вопросов больше, чем ответов…На страницах книги вас ждет увлекательное путешествие в мир современной науки, которая как никогда ранее близка к пониманию того, как устроен разум человека.
Супероружие. Это то, что хотят заполучить военные любой страны. Стремясь добиться стратегического превосходства, крупнейшие государства бросают на военные научные программы огромные ресурсы. Больше всего сил и средств на них тратили США и СССР. Эта книга – историко-художественное расследование отечественных и зарубежных проектов создания нового оружия, многие из которых кажутся совершенно фантастичными.
Что скрывается за таинственными изобретениями Николы Теслы? Как был связан великий изобретатель с загадкой исчезновения эсминца «Элдридж» в ходе филадельфийского эксперимента? Что за таинственные опыты ставили последователи Николы Теслы на заброшенной базе ВВС в Монтауке? Эти и многие другие захватывающие воображение вопросы автор рассматривает через призму самых последних достижений науки и техники. Книга написана в виде сборника популярных очерков — расследований темных пятен биографии выдающегося электротехника и изобретателя Николы Теслы.Книга предназначена для самого широкого круга читателей, интересующихся секретами военно-научных исследований.
Существует ли внеземной разум и не являются ли его проявления следами тщательно законспирированных испытаний новейших военных технологий? Нередко «небесные тайны» приводят нас к вполне земным секретным исследованиям ВПК – военно-промышленного комплекса США и стран НАТО. И эти тайны, начиная от проекта «Могол» и заканчивая «Ионосферной Арфой», прикрываемые уфологическими легендами, подчас превосходят самые необычные сюжеты писателей-фантастов…Книга основывается на уфологических исследованиях, освещаемых с точки зрения современной науки, и отвечает на вопросы: как возник «феномен НЛО» и какова природа «летающих тарелок»? Почему после ночной битвы над Лос-Анджелесом в 1942 г.
В книге рассказывается об истории возникновения понятия времени и о связанных с ним парадоксах современной научной картины мироздания. Описываются удивительные свойства пространства– времени в масштабах микромира и всей Вселенной. Рассматриваются теории рождения физического времени в бурных процессах возникновения сингулярности Большого взрыва. Завораживающе и увлекательно излагаются современные космологические сценарии, элементы теории относительности и квантовой космологии.Обсуждается течение потока времени вблизи гравитационных коллапсаров – черных дыр, нейтронных звезд, белых карликов и квазаров.
Книга представляет собой сборник научно-художественных очерков, рассказывающих об удивительных изобретениях выдающегося электротехника Николы Теслы. В ней описываются поразительные открытия изобретателя в области электротехники, атмосферного электричества, физики ионосферы и в радиофизике. Автор анализирует целый ряд неоднозначных экспериментов Теслы, связанных с еще неразгаданными тайнами естествознания, дальнейшим развитием электрофизической науки, а также возможность их воплощения в технике будущего.
Наполеон притягивает и отталкивает, завораживает и вызывает неприятие, но никого не оставляет равнодушным. В 2019 году исполнилось 250 лет со дня рождения Наполеона Бонапарта, и его имя, уже при жизни превратившееся в легенду, стало не просто мифом, но национальным, точнее, интернациональным брендом, фирменным знаком. В свое время знаменитый писатель и поэт Виктор Гюго, отец которого был наполеоновским генералом, писал, что французы продолжают то показывать, то прятать Наполеона, не в силах прийти к окончательному мнению, и эти слова не потеряли своей актуальности и сегодня.
Монография доктора исторических наук Андрея Юрьевича Митрофанова рассматривает военно-политическую обстановку, сложившуюся вокруг византийской империи накануне захвата власти Алексеем Комнином в 1081 году, и исследует основные военные кампании этого императора, тактику и вооружение его армии. выводы относительно характера военно-политической стратегии Алексея Комнина автор делает, опираясь на известный памятник византийской исторической литературы – «Алексиаду» Анны Комниной, а также «Анналы» Иоанна Зонары, «Стратегикон» Катакалона Кекавмена, латинские и сельджукские исторические сочинения. В работе приводятся новые доказательства монгольского происхождения династии великих Сельджукидов и новые аргументы в пользу радикального изменения тактики варяжской гвардии в эпоху Алексея Комнина, рассматриваются процессы вестернизации византийской армии накануне Первого Крестового похода.
Виктор Пронин пишет о героях, которые решают острые нравственные проблемы. В конфликтных ситуациях им приходится делать выбор между добром и злом, отстаивать свои убеждения или изменять им — тогда человек неизбежно теряет многое.
«Любая история, в том числе история развития жизни на Земле, – это замысловатое переплетение причин и следствий. Убери что-то одно, и все остальное изменится до неузнаваемости» – с этих слов и знаменитого примера с бабочкой из рассказа Рэя Брэдбери палеоэнтомолог Александр Храмов начинает свой удивительный рассказ о шестиногих хозяевах планеты. Мы отмахиваемся от мух и комаров, сражаемся с тараканами, обходим стороной муравейники, что уж говорить о вшах! Только не будь вшей, человек остался бы волосатым, как шимпанзе.
Настоящая монография посвящена изучению системы исторического образования и исторической науки в рамках сибирского научно-образовательного комплекса второй половины 1920-х – первой половины 1950-х гг. Период сталинизма в истории нашей страны характеризуется определенной дихотомией. С одной стороны, это время диктатуры коммунистической партии во всех сферах жизни советского общества, политических репрессий и идеологических кампаний. С другой стороны, именно в эти годы были заложены базовые институциональные основы развития исторического образования, исторической науки, принципов взаимоотношения исторического сообщества с государством, которые определили это развитие на десятилетия вперед, в том числе сохранившись во многих чертах и до сегодняшнего времени.
Эксперты пророчат, что следующие 50 лет будут определяться взаимоотношениями людей и технологий. Грядущие изобретения, несомненно, изменят нашу жизнь, вопрос состоит в том, до какой степени? Чего мы ждем от новых технологий и что хотим получить с их помощью? Как они изменят сферу медиа, экономику, здравоохранение, образование и нашу повседневную жизнь в целом? Ричард Уотсон призывает задуматься о современном обществе и представить, какой мир мы хотим создать в будущем. Он доступно и интересно исследует возможное влияние технологий на все сферы нашей жизни.
Вирусы многолики. Они способны вызывать не только острые, но и скрытые, в частности и так называемые медленные, инфекции: врожденную краснуху, СПИД, вирусные гепатиты, бешенство, подострый склерозирующий панэнцефалит и многие другие. Вторжение вирусов в организм людей порой вовсе не сопровождается проявлениями признаков болезни: мы продолжаем ощущать себя здоровыми. И тем не менее скрытая вирусная инфекция может привести к самым неожиданным, а иногда и трагическим последствиям. Новые данные о возбудителях медленных инфекций (в том числе и не вирусных), о масштабах распространения их по миру и механизмах развития, а также, что самое главное, о мерах по предупреждению этих смертельно опасных заболеваний читатель узнает непосредственно «из первых рук» – от выдающегося ученого-вирусолога В. А. Зуева.
Климат на нашей планете меняется, причем весьма интенсивно. С этим уже не поспоришь… Растет число природных катастроф, и эти изменения касаются каждого жителя Земли, лишая его возможности занять удобную позицию стороннего наблюдателя. А потому как никогда актуальна задача разобраться в причинах происходящего: ведь если установить механизмы, определяющие поведение климатической системы Земли, мы сможем прогнозировать будущие изменения климата, а со временем и направлять их в желаемое русло.