Рассказ о строении вещества - Мезенцев Владимир Андреевич (читать хорошую книгу .TXT) 📗
Так изучение строения тел природы, поиски ответа на вопрос, из чего построен мир, привели учёных к открытию и использованию грандиозной энергии, заключённой в атомных ядрах.
Чтобы представить, насколько велика эта энергия, достаточно привести хотя бы такой пример: в теле весом один килограмм содержится ядерная энергия, равная энергии, которую можно получить при сжигании трёх миллионов тонн угля!
Советские учёные и инженеры успешно решают важнейшую задачу — направить внутриядерную энергию на службу нашему народу.
«Советская наука направлена на службу делу мира и процветания нашей Родины. Если атомная энергия в руках империалистов является источником производства смертоносных орудий, средством запугивания, орудием шантажа и насилия, то в руках советских людей она может и должна служить могучим средством невиданного ещё до сих пор технического прогресса, дальнейшего быстрого роста производительных сил нашей страны» (Г. Маленков).
2. Превращения элементарных частиц
Вспомните, что при бета-распаде из ядер атомов вылетают быстрые электроны. Однако, с другой стороны, как уже говорилось, ряд серьёзных соображений — опыты и расчёты — говорит о том, что электроны не входят в состав ядра.
Откуда же берутся вылетающие из ядра электроны?
Современная наука разгадала — секрет возникновения в ядре электронов. Оказывается, электрон «рождается» в ядре в тот самый момент, когда превращается в протон один из ядерных нейтронов. При этом выделяется также особая элементарная частица — нейтрино (о ней будет ещё сказано дальше). Никаких электронов до этого превращения в ядре не существовало. Так, ядро искусственного неустойчивого изотопа натрия содержит в себе 13 нейтронов и 11 протонов. Такое ядро распадается с выделением электронов, и при этом образуется уже устойчивое ядро с 12 протонами и 12 нейтронами — это устойчивый изотоп магния, встречающийся в природе.
Если же неустойчивый изотоп имеет недостаток нейтронов, то в этом случае при превращении ядра изотопа протон превращается в нейтрон; при этом из ядра иногда выбрасывается новая частица, о которой мы ещё не говорили, — позитрон. Величина заряда, вес и размеры этой элементарной частицы таковы же, как и у электрона, но заряд позитрона — не отрицательный, а положительный. Подобное превращение может происходить также при захвате ядром одного из окружающих его электронов.
Впервые позитрон был открыт при изучении космических лучей.
Взаимное превращение нейтронов и протонов друг в друга с выделением элементарных положительных и отрицательных зарядов не говорит, однако, ничего о сложности этих частичек. Нельзя сказать, что электрон входит в состав нейтрона, а позитрон в состав протона. Они образуются, «рождаются» в момент превращения одной частички в другую.
Ясно, что такое превращение частичек происходит за счёт уменьшения энергии возбуждённого ядра.
Подобно этому элементарные частички лучистой энергии — фотоны — возникают в атоме при изменении его энергетического состояния, хотя сказать, что фотоны были запрятаны где-то в атоме раньше, нельзя.
Открытие «рождения» элементарных частиц — электрона и позитрона — в процессах распада атомных ядер заставило физиков изменить взгляд на природу всех элементарных частиц вообще.
В самом деле, до открытия новых частиц — позитронов — казалось несомненным, что все три основные элементарные частицы — электроны, протоны и нейтроны — вечны и неизменны. Движение этих частиц в пространстве обусловливает все явления нашего мира.
Но вот открывается позитрон, и оказывается, что он возникает при превращении протона в нейтрон. Более того, изучение позитрона приводит учёных к ещё более неожиданному результату. Оказывается, что «родившийся» при образовании ядра позитрон очень быстро гибнет.
Для этого ему достаточно столкнуться с электроном. Обе частички — электрон и позитрон — при таком столкновении взаимно уничтожают друг друга, «исчезают». Энергия и масса частиц переходят в совершенно другую форму — в форму световой энергии. Говоря проще, при столкновении позитрона и электрона возникает световой квант — фотон, который и уносит с собой всю энергию и всю массу столкнувшихся частиц!
Таким образом, позитрон и электрон, столкнувшись, превращаются в другие элементарные частички — фотоны.
Жизнь позитрона коротка — «родившись», он очень скоро, через миллионную долю секунды, «умирает», столкнувшись с электроном.
Было замечено физиками и другое явление — так называемое «рождение пары» — электрона и позитрона. Это происходит иногда при падении на вещество гамма-лучей.
Таким образом, теперь ясно, что и элементарные частицы, подобно атому, «смертны»!
Из этого факта реакционные физики и философы вновь сделали ненаучный вывод об исчезновении материи. Раз позитрон и электрон при столкновении «исчезают», превращаются в свет, значит, в данном случае «исчезает материя» — говорят они. Ответ этим «учёным» давно дал В. И. Ленин. Он показал, что понятие материи, как только массы, неверно. Материя несравненно богаче в своих проявлениях, чем это думают противники диалектического материализма. Нельзя смешивать чисто физическое понятие материи, как обычного вещества, связанного с массой, с общим философским понятием материи, как объективной реальности.
В действительности открытие превращения элементарных частиц говорит о другом: человек силой своего разума открывает новые формы существования и проявления материи, глубже познаёт мир.
Критики материализма атакуют великий ломоносовский закон сохранения материи и с другой стороны. Так, датский физик Н. Бор и его последователи утверждают, что в ряде случаев в процессах, происходящих внутри атома, недействителен закон сохранения энергии — энергия якобы в этих процессах возникает из ничего или превращается в ничто.
О неприемлемости закона Ломоносова в недрах атома писал также в 1936 году американский физик Шенкланд и ссылался при этом на свои опыты. Вряд ли надо говорить, что «опыты» американца были вскоре опровергнуты, в частности работами советских физиков. Более углублёнными и точными исследованиями наших учёных опровергаются и утверждения Н. Бора.
Однако и сейчас борьба за закон, открытый Ломоносовым, не окончена. И сейчас находятся люди, готовые любой ценой «доказать», что великий закон природы — закон сохранения материи — не всегда справедлив, и тем самым доказать возможность возникновения материи из ничего и превращение её в ничто.
Излишне говорить, что все такие попытки идеалистов, невежд и просто продажных писак не могут иметь успеха.
Великий закон сохранения материи, гениально установленный русским учёным 200 лет назад, закон, подтверждающий основное положение диалектического материализма и являющийся основой всех прогрессивных естественных наук, незыблем. Это — абсолютный закон природы.
Более того. В процессе развития науки о природе всё более раскрывается глубочайшее, всеобъемлющее значение великого закона. Так, в последнее время можно говорить еще об одном законе сохранения — законе сохранения электрического заряда, который имеет важнейшее значение в физике наших дней. Раскрывается новое содержание закона Ломоносова.
Ломоносовское начало сохранения, неуничтожаемости материи всегда имело и будет иметь значение не только для естествознания и техники, но и для всего нашего мировоззрения. Это — одна из основных предпосылок философии диалектического материализма. Сохранение, неразрушимость материи как объективной реальности — одно из необходимых условий её материальности и её объективности. Больше чем когда-либо начало сохранения материи служит надёжнейшим путеводителем при раскрытии тайн природы.
3. Из чего же состоит мир?
Итак, все тела природы состоят из разнообразнейших частичек вещества — молекул — комбинаций обычно небольшого числа различных по своим свойствам атомов.
Каждый атом — это по-своему большой и сложно устроенный мир.
