11. Вещество, физическое поле и вакуум.

Вещество? — форма материи, в отличие от поля, обладающая массой покоя. Вещество  состоит из частиц, среди которых чаще всего встречаются электроны, протоны и нейтроны. Последние два образуют атомные ядра, а все вместе — атомы (атомное вещество), из которых - молекулы, кристаллы и т. д. В биологии Вещество? — форма материи, образующая ткани организмов, входящая в состав клеток. Физическое определение: Вещество - энергосистема из фрагментов материи. Поле в физике —  одна из форм материи, характеризующая все точки пространства и времени, и  поэтому обладающая бесконечным числом степеней свободы. Нужно уметь различать вакуум в земных условиях, космический вакуум и физический вакуум.  В земных условиях вакуум это пространство, где нет воздуха, либо максимально разряженный воздух. Космический вакуум насыщен газом, пылью, космическими лучами, т.е. он неоднороден. ФИЗИЧЕСКИЙ ВАКУУМ – вид материи, в котором отсутствуют энергетические поля и в котором параллельно отсутствуют части-цы(виртуальные частицы, т.к. они то появляются, то пропадают). Этот вакуум не открыт, он является научной гипотезой как объяснение того, из чего возникла Вселенная. Запас отрицательной энергии (отталкивание), который затем был компенсирован положи-тельной энергией гравитационных полей. - Концепция начального состояния Вселенной. Отрицательный вакуум неустойчив и стремится к распаду. Когда распад осуществляется, отталкивание исчезает. Это значит, что инфляция исчезает и Вселенная переходит к во власть обычного гравитационного притяжения. благодаря полученному первоначальному импульсу, приобретенному в процессе инфляции, расширение Вселенной, которое мы сейчас наблюдаем, продолжается и неуклонно снижается. Постепенное замедление расширения Вселенной - это единственный след, который сохранился до настоящего времени от момента Большого взрыва. В конце фазы инфляции Вселенная была пустой и холодной. Но с окончанием фазы инфляции произошло высвобождение огромных запасов энергии, сосредоточенных в исходном физическом вакууме. Когда вакуум распался, колоссальная энергия высвободилась в виде в виде излучения, которое мгновенно нагрело Вселенную до температуры  большой. С этого момента и начинается эволюция "горячей Вселенной". Благодаря энергии возникло вещество и антивещество, затем Вселенная стала остывать и постепенно стали "кристаллизовываться" все ее элементы, наблюдаемые сегодня. Несмотря на то что инфляционная модель разработана пока только частично, тем не менее она позволяет успешно объяснить ряд фундаментальных космологических закономерностей. Большой взрыв перестал быть загадкой, лежащей за пределами естествознания.

12. Кванты и элементарные частицы. Эл. частицы участвуют в электронном, слабом, сильном и гравитационном взаимодействиях. Существование эл. частиц обнаружили при учении ядерных процессов. Главная задача эл.частиц - это исследование природы, свойств и взаимных превращений. Из-за малых масс эл.частицы гравитационное взаимодействие обычного не учитывается. Все эл.частицы разделяют на 3 основных группы:1-базоны- переносчики электрослабого взаимодействия. Сюда относятся фотон или квант электромагнитного излучения. Масса покоя фотона равна нулю. 2-лептоны,учавствующие в электромагнитных и слабых взаимодействиях. Известно 6 лепидов: электрон, лионы, электронное нейтрино..и.т.д. 3-эл.частицы,которым присуще сильное взаимодействие называются андронами. К андронам относятся : протоны, нейтроные и более тяжелые частицы гипероны (все они объединяются общим названием- барионы).Эл.частицы характеризуются своей массой, электрическим зарядом, собственным моментом количества движения. Основные свойства эл.частиц:  каждая эл.частица описывается набором дискретных значений физ.величин.В зависимости от времени жизни эл.частицы делятся на стабильные, квазистабильные, нестабильные. Кванты - неделимая порция какой-либо величины в физике в основе понятия лежит представление квантовой механики о том, что некоторые физические величины могут принимать только отдельные значения. Термин квант был введен Максом Планком. Широко принимается термин кванти-рование, означающий построение квантовой теории некоторой системы или переход от её классического описания к квантово-му.Кванты некоторых полей имеют специальные названия: фотон-квант электромагнитного поля, фотон-кварт колебательного движения атомов кристалла.

Количественной характеристикой теплового состояния тела является число микроскопических способов, которое это состояние может быть осуществлено. Это число называется статистическим весом состояния. Тело, предоставленное самому себе, стремится перейти в состояние с большим статистическим весом. Принято пользоваться не самим числом, а его логарифмом, которое умножается на постоянную Больцмана, определенную таким образом величину называют энтропий тела. Энтропия сложной системы равна сумме энтропий ее частей.

Энтропия характеризует состояние не только энергии, но и вещества. Мы извлекаем энергии из глюкозы, которая получает из окружающей среды, в результате окислительного метаболизма ее в клетке. Конечные продукты ее биотрансформации - углекислый газ и Н2О - возвращаются в окружающую среду. При этом процессе сам организм остается в стационарном состоянии и степень его внутренней упорядоченности не изменяется. Энтропия же окружающей среды возрастает, так как увеличивается число молекул вместо семи в пространство возвращается двенадцать молекул, а, следовательно, увеличивается и степень их молекулярной неупорядоченности.

Итак, энтропия - мера беспорядка, хаотичности системы. С ростом энтропии возрастает, усиливается беспорядок в системе. И тогда, согласно второму закону термодинамики, энтропия замкнутой системы, то есть системы, которая не обменивается с окружающей средой ни энергией, ни веществом, постоянно возрастает. Однако же история эволюции Вселенной свидетельствует о постоянном развитии от низших форм организации к высшим. Теория эволюции Дарвина утверждает, что естественный отбор направлен на выживание более совершенных организмов и усложнение их организации. Впервые проблема этого противоречия в рамках сравнения свойств живых и неживых систем была сформулирована в книге Эрвина Шредингера «Что такое жизнь?». Он подчеркивал то, что законы физики лежат в основе образования биологических структур, показал, что живые системы, вопреки второму закону термодинамики, способны поддерживать упорядоченность, то есть живые системы могут проявлять тенденцию как к разрушению упорядоченности, так и к ее сохранению. За неживой же природой тогда было признано лишь право разрушать любую упорядоченность.