55. Термоядерный синтез.

Колоссальным источником энергии может служить образование из легких ядер боле тяжелых – реакция синтеза атомных ядер. Удельная энергия связи резко увеличивается при переходе от ядер тяжелого водорода к ядрам лития и особенно гелия, т.е. реакция синтеза легких ядер в более тяжелые сопровождается выделением огромного количества энергии. Энергии, приходящейся на один нуклон, в реакции синтеза значительно больше, чем в реакции деления тяжелых ядер. Синтез легких ядер возможен только при сравнительно большой их кинетической энергии, достаточной для преодоления электростатистического отталкивания и сближения их на расстоянии, при которых проявляются ядерные силы притяжения. Энергетически выгоден синтез легких ядер с небольшим электрическим зарядом (напр., изотопы водорода). Однако для осуществления реакции синтеза даже для изотопов водорода необходима чрезвычайно высокая температура - не менее 10⁷ К, и в этой связи процесс слияния ядер называется реакцией термоядерного синтеза. Искусственная реакция термоядерного синтеза осуществлена впервые в СССР в 1953г., а затем в США при взрыве водородной бомбы. Взрывчатое в-во водородной бомбы представляет собой смесь дейтерия и трития, детонатором служит обыкновенная атомная бомба, при взрыве которой достигается высокая температура, необходимая для термоядерного синтеза. Трудность практической реализации управляемого термоядерного синтеза заключается в том, что он возможен лишь при очень высокой температуре, при которой любое синтезируемое в-во находится в плазменном состоянии, и возникает техническая проблема его удержания в ограниченном объеме. Один из способов решения этой проблемы – удержание горячей плазмы в ограниченном объеме сильными магнитным полями. Управляемый термодинамический синтез – это важнейшая проблема современного естествознания, с решением которой, как предполагается, откроется новый перспективный путь развития энергетики.

56. Микро-, макро- и мегамир.

В современном естествознании множество материальных систем принято условно делить на микромир, макромир и мегамир. К микромиру относятся молекулы, атомы и элементарные частицы. Материальные объекты, состоящие из огромного числа атомов и молекул, образуют макромир. Самую крупную систему материальных объектов составляет мегамир – мир планет, звезд, галактик и Вселенной. Материальные системы микро-, макро- и мегамира различаются между собой размерами, характером доминирующих процессов и законами, которым они подчиняются. Отношение самого большого размера к самому малому, составляющее сегодня 44 порядка, возрастало и будет возрастать по мере накопления естественно-научных знаний об окружающем мире. Материальные объекты микро-, макро- и мегамира отличаются друг от друга не только своими размерами, но и другими количественными характеристиками (напр., один моль любого в-ва содержит огромное число молекул или атомов, называемое постоянной Авогадро и примерно равное 6*10²³ моль^-1. Солнце состоит из колоссального числа частиц: 8*10⁵⁶ ядер атомов водорода и

9*10⁵⁵ ядер атомов гелия). Св-ва и особенности материальных объектов микро-, макро- и мегамира описываются разными теориями, принципами и законами. При объяснении процессов в микромире используются принципы и теории квантовой механики, квантовой статистики… Изучение материальных объектов макросистем основано на законах и теориях классической механики Ньютона, термодинамики и статистической физики классической электродинамики Максвелла. Вместе с тем многие понятия концепции, введенные в классической физике для описания св-в материальных объектов макромира, с успехом используются для объяснения процессов в микро- и мегамире. Существенное различие между материальными объектами микро- и макромира заключается в тождественности микрочастиц и индивидуальности макросистем. Для микрочастиц выполняется принцип тождественности: состояния системы частиц, получающиеся друг из друга перестановкой частиц местами, нельзя различить и в каком эксперименте. Такие состояния рассматриваются как одно физическое состояние. Этот квантово-механический принцип характеризует одно из основных различий между классической и квантовой механикой. В классической механике можно проследить за движением отдельных частиц по траекториям и таким образом отличить частицы одну от другой. В квантовой механике тождественные частицы полностью лишены индивидуальности. Однако в природе не существует двух совершенно одинаковых макросистем – они все индивидуальны. Индивидуальность может проявляться и на молекулярном уровне.

Фундаментальные физические законы описывают вполне определенные объекты вне зависимости от того, где они находятся. Они применимы к объектам всего мира, доступным нашим наблюдениям с помощью самых совершенных и чувствительных приборов.