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!

soobshcheniya-vkontakte
Вконтакте, секреты, полезные функции, оформление...ДАЛЕЕ .....574
niobij-opisanie-i-primenenie
Ниобий чрезвычайно тугоплавкий металл, плавится при температуре...ДАЛЕЕ .....252
zanyatiya-astronomiej-v-observatorii-peterburgskogo-universiteta-v-nachale-khkh-v
мае 1903 г. под руководством приват-доцента А. А. Иванова в...ДАЛЕЕ .....659
normativnoe-tozhdestvo-sootnosheniya-yazyka-i-inidualnoj-rechi
Понятие нормативного тождества лежит, например, в основе...ДАЛЕЕ .....655
kak-proiskhodit-venchanie-v-nashe-vremya-i-dlya-chego-etot-obryad
Венчание сегодня В наше время, венчаться могут только те...ДАЛЕЕ .....1145
korrektsiya-modelej
Модели — это изображения реальности (или, по крайней...ДАЛЕЕ .....393
Что такое «Религиоведение»? Самое краткое определение – это...ДАЛЕЕ .....1056
chto-takoe-gnus
«Гнус» — образное наименование, данное народом всей...ДАЛЕЕ .....1087
teoriya-otnositelnosti-prostymi-slovami
  В статье описана теория относительности Эйнштейна...ДАЛЕЕ .....2822
kosmicheskij-lift-i-nanomaterialy
Концепция космического лифта была разработана в 1895 году...ДАЛЕЕ .....1053
pervaya-poezdka-na-avtomobile-samomu
Вот и наступил этот долгожданный день, который вы ждали с...ДАЛЕЕ .....1202
kitajskie-chudesa-velikaya-kitajskaya-stena
Одним из крупнейших памятников мировой древней архитектуры...ДАЛЕЕ .....973
chto-predstavlyayut-soboj-gruppy-fosfatidov-i-steroidov
Следующей важной группой липидов являются некоторые...ДАЛЕЕ .....446
acm-r5-mekhanicheskaya-reptiliya
Тот кто смотрел Терминатор 4, наверняка сразу вспомнил сюжеты...ДАЛЕЕ .....782
electronic-key-impressioner-beregites-avtomobilisty
Все знают, что автомобильные воры очень изобретательны и...ДАЛЕЕ .....608
kakaya-byvaet-samaya-emkaya-fleshka
С каждым днем качественная и количественная составляющая IT...ДАЛЕЕ .....1641
rossijskomu-protsessoru-veleno-zhit-elbrus-2s
После развала СССР все мы стали считать, что Россия больше не...ДАЛЕЕ .....711
borba-drevnikh-grekov-s-varvarami
Греческие города часто сражались друг с другом. Но перед...ДАЛЕЕ .....1004
svadebnye-traditsii-raznykh-stran
Вот список некоторых из традиции, во всем мире, которые...ДАЛЕЕ .....502
magi-v-sredizeme
Наивно полагать, что все являются горячими почитателями...ДАЛЕЕ .....546
knyaz-igor
   Годы правления 912-945   Князь...ДАЛЕЕ .....1003
normativnye-otsenki-yazykovykh-yavlenij
Предложенное понимание динамической нормы позволяет уточнить...ДАЛЕЕ .....575
effektivnoe-izuchenie-italyanskogo-yazyka-po-skajpu
Итальянский по скайпу   В нашей стране в...ДАЛЕЕ .....745
sharp-vypustila-novyj-gigantskij-televizo
Компания Sharp продолжает создавать свои огромные телевизоры....ДАЛЕЕ .....952
kak-i-kogda-amerigo-vespuchchi-otkryl-ameriku
Веспуччи и его Америка Америго Веспуччи был итальянского...ДАЛЕЕ .....1763
dublirovanie-khranilishcha-dlya-avto
Во всем мире существует проблема нехватки гаражей....ДАЛЕЕ .....848
vrazhdebnost-podvodnogo-mira
На дне океана. Часть вторая. Прежде всего уточним, что значит...ДАЛЕЕ .....920
do-nachala-tsivilizatsij
История существования человека, по крайней мере, в 500 раз...ДАЛЕЕ .....672
Использовав эту идею, Райхман и Ревякин за короткий срок...ДАЛЕЕ .....720