Быстрый поиск

Атомистический подход в физике

Конечная цель микроскопического, или атомистического, подхода состоит в том, чтобы найти эти недостающие числа, проникнуть глубже в поведение твердых тел и вывести их наблюдаемые характеристики, зная физические свойства и «способ укладки» атомов, составляющих эти тела. История этого подхода насчитывает более ста лет. Само же атомное строение материи предполагалось уже на протяжении двух тысячелетий. Однако достижения атомистического подхода оставались немногочисленными до тех пор, пока открытие дифракции рентгеновских лучей на кристаллах и создание волновой механики не проложили прямой дороги к его систематическому развитию.

Идея о том, что все вещества состоят из атомов, позволяет сразу же обрисовать различия между тремя состояниями вещества — газообразным, жидким и твердым. В газах атомы (или, возможно, молекулы, каждая из которых состоит из нескольких прочно связанных друг с другом атомов) летают в виде крошечных компактных частиц. Они движутся совершенно независимо и очень слабо воздействуют друг на друга, за исключением тех моментов, когда два атома (или две молекулы) сталкиваются и один из них увеличивает свою скорость за счет другого. Если бы газ не был заключен в сосуд, молекулы разлетелись бы во всех возможных направлениях.

Когда температура газа понижается, понижаются и средние скорости молекул, молекулы начинают «чувствовать» действие сил взаимного притяжения. При достаточно низких температурах эти силы приводят к сцеплению молекул, так что образуется жидкость. В жидкости молекулы упакованы очень плотно, но все же еще способны передвигаться. В частности, они могут перемещаться с места на место, обеспечивая тем самым текучесть жидкости.

 

При еще более низких температурах жидкость затвердевает. В твердом теле молекулы упакованы лишь немногим более плотно, чем в жидкости (а во льду даже менее плотно, чем в воде), но они уже не могут перемещаться с места на место с прежней легкостью. Их движение теперь сводится к колебаниям вокруг фиксированных положений равновесия, от которых они не могут далеко уйти. Даже при абсолютном нуле (будь эта температура достижима) молекулы продолжали бы двигаться, совершая так называемые нулевые колебания.

Представление о твердом теле как о системе плотно упакованных молекул, связанных силами взаимного притяжения и находящихся в постоянном тепловом возбуждении, объясняет, почему столь трудно построить законченную количественную атомистическую теорию твердых тел. Если развивать эту теорию, исходя из первых принципов, мы придем к математическим уравнениям, описывающим поведение системы очень большого числа частиц, какой является совокупность атомов твердого тела. Эти уравнения слишком сложны для того, чтобы их можно было решить, и не столь «прозрачны», чтобы с их помощью можно было «заглянуть внутрь» твердого тела. Характерно, что физика твердого тела по существу вынуждена отказаться от своего первоначального идеала — вывода точных количественных законов поведения твердого тела на основе первых принципов — и ставит перед собой более скромную цель.

Рекомендуем почитать!

tsarstvovanie-v-rossii-vasiliya-iii
Восхождение Василия на престол было нелегким. Он был...ДАЛЕЕ .....1049
imperator-rossijskoj-imperii-aleksandr-i
«Он был прекрасным, но тепличным цветком, который не успел...ДАЛЕЕ .....1052
vzglyady-uchenykh-fizikov
В XX в. физики дали объяснение многим прежде известным, но...ДАЛЕЕ .....131
poslednie-nakhodki-arkheologov-vereskovyj-med
Современным археологам удалось сделать то, чего не смог...ДАЛЕЕ .....821
mirovoj-rekord-po-vindserfingu
Одним из наиболее зрелищных видов спорта, вне всякого...ДАЛЕЕ .....618
kto-takie-moskity
Из других кровососущих двукрылых насекомых фауны нашей страны...ДАЛЕЕ .....1079
amerikanskie-uchenye-smogli-sozdat-po-nastoyashchemu-nepromokaemuyu-bumagu
Американским ученым удалось создать уникальную бумагу,...ДАЛЕЕ .....378
avtonomnaya-sistema-upravleniya
При автономной системе управления в самом снаряде находится...ДАЛЕЕ .....946
zaimstvovaniya-v-yazykakh
Заимствования из одного языка в другой — явление в целом...ДАЛЕЕ .....630
kak-voznik-mir
Христиане, евреи и мусульмане верят в единого бога, для...ДАЛЕЕ .....317
pochemu-goryat-ushi
Случалось ли, чтобы у вас горели...ДАЛЕЕ .....756
nauchno-tekhnicheskij-progress-dvigatel-razvitiya-dvizheniya-vpered-tsivilizatsii
Каждый день в мире осуществляются новые открытия. Эти...ДАЛЕЕ .....855
chto-takoe-lyubov-i-kakie-ee-parametry
Параметры любви. Любовь одно из самых сильных...ДАЛЕЕ .....953
primeneniya-lazera-v-nauke
С помощью лазера удалось без особых затруднений...ДАЛЕЕ .....486
soprikosnovenie-teplykh-i-kholodnykh-vozdushnykh-mass
Картина различных движений, возникающая при соприкосновении...ДАЛЕЕ .....441
guanchi
Гуанчи – это удивительный народ, очень давно живший на...ДАЛЕЕ .....429
chto-takoe-gnus
«Гнус» — образное наименование, данное народом всей...ДАЛЕЕ .....1002
kak-delayut-plavlenyj-syr
Концерн Valio состоит из материнской компании Valio Oy (она...ДАЛЕЕ .....782
dublirovanie-khranilishcha-dlya-avto
Во всем мире существует проблема нехватки гаражей....ДАЛЕЕ .....778
osnovnye-opredeleniya-tsellyulozy
Вспомним о любом волокне или волокнистом материале природного...ДАЛЕЕ .....287
teoriya-otnositelnosti-prostymi-slovami
  В статье описана теория относительности Эйнштейна...ДАЛЕЕ .....2670
oshibki-istorii-germanskie-rogatye-shlemy
Наверное, многим в фильме Сергея Эйзенштейна «Александр...ДАЛЕЕ .....1219
pochva-kak-komponent-biosfery
Почва как компонент биосферы и особенная форма природных...ДАЛЕЕ .....1164
knyaz-svyatopolk
Годы правления 1015-1019   Князь Святополк...ДАЛЕЕ .....897
znachenie-vodoroda-v-izuchenii-kosmosa
Приступая к изучению структуры нашей Галактики,...ДАЛЕЕ .....381
kultura-avstralijskikh-aborigenov
Более 40 тыс. лет назад Австралия уже была населена. В...ДАЛЕЕ .....680
zelenye-lyagushki
Как вид зеленые лягушки были описаны немецким ученым-биологом...ДАЛЕЕ .....991
nizhnij-uroven-sistemy-rasseleniya-otdelnoe-poselenie
Переходим к нижнему уровню системы расселения—...ДАЛЕЕ .....686
pogost-okrug-v-drevnej-rusi
Центром погоста-округа Важинского погоста Подпорожского...ДАЛЕЕ .....940
tekhnika-proshlogo
Необходимо снова отметить, что далеко не все известно о...ДАЛЕЕ .....833