6 . Будущее Вселенной - проблема темной энергии и темной материи (“скрытой массы”).

Будет ли разлет галактик продолжаться всегда или расширение сменится сжатием из−за действия гравитации? Для этого необходимо рассчитать, хватит ли сил гравитации остановить расширение (расширение идет по инерции, действуют лишь силы тяготения). Однако наблюдательные исследования далеких вспышек сверхновых звезд указывают, что они удаляются друг от друга со все большей скоростью. Ученые считают, что динамикой космологического расширения управляет антигравитация. Вывод: Вселенная будет расширяться неограниченно долго.

Во Вселенной доминирует вакуум: по плотности энергии он превосходит все «обычные» формы космической энергии, вместе взятые.

Относительная плотность вакуума - 0.7.Относительная плотность темного вещества (скрытой массы) - 0.3. Относительная плотность светящегося вещества (звезды и галактики) - 0.02.Относительная плотность излучения - 10-5.

В Галактиках много темной, скрытой массы. Этой массы почти в 10 раз больше (90 %), чем "видимой», светящейся массы. Что же это за невидимое вещество? Во-первых, это масса черных дыр. Во-вторых, необходимо учитывать массу элементарных частиц, которых очень много. Например, нейтрино, масса которых очень мала (составляет одну тридцатимилионную массы протона) − и в этом случае -99% всей массы Вселенной скрыто в виде массы нейтрино.

7. Строение атома: почему электрон не падает на ядро? Что находится “между электроном и ядром” в атоме водорода?

Атом - наименьшая частица химического элемента, состоит из атомного ядра и электронов. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных (незаряженных) нейтронов. Число протонов совпадает с числом электронов, поэтому атом в целом оказывается электрически нейтральным. Число протонов определяет принадлежность атома определенному химическому элементу, а число нейтронов может изменяться и образуются изотопы химического элемента. Структура атома определяется балансом электрических сил отталкивания (между электронами) и притяжения (между электронами и положительно заряженным ядром).

Простейший атом водорода содержит 1 электрон и ядро из 1 протона. Атом урана - 92 электрона, «вращающихся» вокруг ядра из 92 протонов и 143 нейтронов. Атомы различного вида в разных количествах, связанные межатомными связями, образуют молекулы.

Положительный заряд ядра и отрицательный — электрона находятся в состоянии баланса, оттого электрон на ядро не падает и не улетает от него.

Все частицы делятся на два класса: (1) фермионы, которые составляют вещество; и (2) бозоны, через которые осуществляется взаимодействие. Фермионы подразделяются на лептоны и кварки.

8. Для чего необходима квантовая механика? Соотношение неопределенности.

В микромире законы обычной механики уже "не работают", характерной особенностью микромира является своеобразная двойственность, дуализм корпускулярных и волновых свойств, который не может быть понят в рамках классической физики.

Гейзенберг в 1927г. сформулировал принцип неопределенности: частица не может иметь одновременно определенную координату х и определенный импульс р.

Принцип неопределенности говорит о том, что не следует пытаться вычислить точную траекторию электрона вокруг ядра. Можно лишь указать вероятность нахождения электрона в том или ином участке пространства около ядра в любой момент времени. Эта вероятность поддается вычислению с помощью математических методов.

Вероятностный и статистический характер описания объектов микромира, невозможность наглядного описания поведения микрочастиц - все это затрудняет восприятие квантовой механики.