Физика для самых маленьких
Jul. 5th, 2012 08:49 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
elisapeyronВсе гудят про открытие и, разумеется, дети спросили меня что такое найденный бозон. Я, вероятно, многих разочарую, но я не рассказывала им ни про историю зарождения квантовой физики, ни про абсолютно черное тело, эксперименты и парадоксы. Потому что моей задачей было построить им может и не совсем верную но зато простую картинку. Для начала, да =)
Итак, большинство того что мы видим вокруг состоит из разных вещест имеющих массу. Что такое масса? Я спросила Яркого, что будет если мне вздумается встать на весы на Луне? От посчитал, что я весила бы как Вовка-младший.
Если вам интересно, можете быстро узнать свой вес на разных планетах с помощью калькулятора.
Тогда я спросила - "а влезу ли я в Вовкины штаны?". "Никак!" - Вынужден был признать Яркий. Так мы поняли, что количество вещества во мне(то есть масса) не изменилось бы. Увы...
Но ближе к теме.
- Дети, - спросила я, - вы чувствуете как печет солнце?
- Еще бы, - отозвался Яркий обгоревший в Крыму.
- Но можем ли мы потрогать солнечный свет?
- Нет!
- Значит массы у него нет.
Я в курсе про давление света, но решила не сбивать детей с толку =)
- Но почему? Чем свет отличается от других веществ. Если мы возьмем любой предмет из чего он состоит? Из молекул. А молекулы состоят из атомов. А атомы, в свою очередь, состоят из частиц. Что же находится между ними? Пустота! То есть если бы у нас был супер-волшебный микроскоп и он уменьшал наш предмет показывая во всех подробностях мы бы увидели, что в конечном итоге там на предметном "стекле" ничего нет. Почему же мы можем трогать, видеть и взаимодействовать с предметом? Потому что хоть там и нет никаких шариков вещества, там есть силы, вроде гравитации, которые мы не видим, но здорово ощущаем, стоит нам подскользнуться на банановой кожуре.
В макромаштабах мы чувствуем самую слабую силу - гравитацию.
- Почему же она слабая! - Не верит Яркий. - Целые метеориты притягивает Земля.
- Да. А теперь возьми и повесь на холодильник магнит. Смотри, всей массы земли недостаточно, чтоб преодолеть магнитную силу и уронить магнитик на пол. Если бы гравитация была посильнее, ты бы видел как мама притягивает к себе пылинки, а ручки вращались бы по орбитам вокруг тебя.
Стандартная модель предсказывает что за гравитацию должны отвечать частицы гравитоны. Они переносят эту силу. Так же как силу электромагнетизма переносят фотоны. Она намного сильнее гравитации и если бы большинство вещества во вселенной не было бы электрически нейтрально мы бы наблюдали намного больше электрических эффектов. Эти силы действуют на макромасштабах, мы не можем их увидеть, но можем наблюдать их действие. "Увидеть", к примеру, магнитное поле легко, воздействуя на железную стружку магнитом.
Но возникает вопрос. Если электрон имеет отрицательный заряд, а протон в ядре положительный, понятно почему он удерживается на его орбите и вращается вокруг ядра в виде неоднородного по плотности облака(а не как планеты вокруг солнца). Вращается на разных уровнях энергии и при столкновении испускает или поглощает фотоны. Но почему тогда протоны имеющие положительный заряд не отталкиваются друг от друга и не вылетают из ядра? А вот тут играет свою роль, так называемое, сильное ядерное взаимодействие. Оно так сильно прижимает протоны друг к другу, что разорвать их очень сложно! Так почему тогда все протоны во Вселенной не слиплись в один огромный протон? Оттого что сильное взаимодействие имеет очень маленький радиус действия и работает только внутри ядра. А переносят сильное взаимодействие глюоны. Еще на меньших маштабах работает слабое взаимодействие, оно позволяет сильно сблизившимся кваркам превратится из одного в другой. Что такое кварки? Это очень маленькие частицы из которых состоят, например, протоны и нейтроны. Но по отдельности их увидеть нельзя, они замурованы в протоне. Слабое взаимодействие может превратить нейтрон в протон при бета-распаде. При этом испускается электрон.
Частиц существует безумное множество, некоторые состоят из кварков с разными цветами и ароматами, а еще есть у каждой частицы античастицы... Жуть! Но все они поделены на семьи и описаны Стандартной моделью. Которая предсказывает их поведение и описывает комбинации. И вот согласно этой модели должна существовать частица, бозон, которая отвечала бы за создание массы, объясняла бы почему у фотона ее нет, а у протона, например, есть. Ее назвали бозон Хиггса и теперь ищут все физики мира.
Извините, кому не понятно, но я больше не могу, устала =)
Вот вам разные интересные ссылки:
квантовая физика для чайников
плюшевые модели элементарных частиц
И последнее бозон Хиггса на примере Джорджа Клуни
З.Ы. Начнете придираться и швырять тапками не буду больше ничего писать =P
Итак, большинство того что мы видим вокруг состоит из разных вещест имеющих массу. Что такое масса? Я спросила Яркого, что будет если мне вздумается встать на весы на Луне? От посчитал, что я весила бы как Вовка-младший.
Если вам интересно, можете быстро узнать свой вес на разных планетах с помощью калькулятора.
Тогда я спросила - "а влезу ли я в Вовкины штаны?". "Никак!" - Вынужден был признать Яркий. Так мы поняли, что количество вещества во мне(то есть масса) не изменилось бы. Увы...
Но ближе к теме.
- Дети, - спросила я, - вы чувствуете как печет солнце?
- Еще бы, - отозвался Яркий обгоревший в Крыму.
- Но можем ли мы потрогать солнечный свет?
- Нет!
- Значит массы у него нет.
Я в курсе про давление света, но решила не сбивать детей с толку =)
- Но почему? Чем свет отличается от других веществ. Если мы возьмем любой предмет из чего он состоит? Из молекул. А молекулы состоят из атомов. А атомы, в свою очередь, состоят из частиц. Что же находится между ними? Пустота! То есть если бы у нас был супер-волшебный микроскоп и он уменьшал наш предмет показывая во всех подробностях мы бы увидели, что в конечном итоге там на предметном "стекле" ничего нет. Почему же мы можем трогать, видеть и взаимодействовать с предметом? Потому что хоть там и нет никаких шариков вещества, там есть силы, вроде гравитации, которые мы не видим, но здорово ощущаем, стоит нам подскользнуться на банановой кожуре.
В макромаштабах мы чувствуем самую слабую силу - гравитацию.
- Почему же она слабая! - Не верит Яркий. - Целые метеориты притягивает Земля.
- Да. А теперь возьми и повесь на холодильник магнит. Смотри, всей массы земли недостаточно, чтоб преодолеть магнитную силу и уронить магнитик на пол. Если бы гравитация была посильнее, ты бы видел как мама притягивает к себе пылинки, а ручки вращались бы по орбитам вокруг тебя.
Стандартная модель предсказывает что за гравитацию должны отвечать частицы гравитоны. Они переносят эту силу. Так же как силу электромагнетизма переносят фотоны. Она намного сильнее гравитации и если бы большинство вещества во вселенной не было бы электрически нейтрально мы бы наблюдали намного больше электрических эффектов. Эти силы действуют на макромасштабах, мы не можем их увидеть, но можем наблюдать их действие. "Увидеть", к примеру, магнитное поле легко, воздействуя на железную стружку магнитом.
Но возникает вопрос. Если электрон имеет отрицательный заряд, а протон в ядре положительный, понятно почему он удерживается на его орбите и вращается вокруг ядра в виде неоднородного по плотности облака(а не как планеты вокруг солнца). Вращается на разных уровнях энергии и при столкновении испускает или поглощает фотоны. Но почему тогда протоны имеющие положительный заряд не отталкиваются друг от друга и не вылетают из ядра? А вот тут играет свою роль, так называемое, сильное ядерное взаимодействие. Оно так сильно прижимает протоны друг к другу, что разорвать их очень сложно! Так почему тогда все протоны во Вселенной не слиплись в один огромный протон? Оттого что сильное взаимодействие имеет очень маленький радиус действия и работает только внутри ядра. А переносят сильное взаимодействие глюоны. Еще на меньших маштабах работает слабое взаимодействие, оно позволяет сильно сблизившимся кваркам превратится из одного в другой. Что такое кварки? Это очень маленькие частицы из которых состоят, например, протоны и нейтроны. Но по отдельности их увидеть нельзя, они замурованы в протоне. Слабое взаимодействие может превратить нейтрон в протон при бета-распаде. При этом испускается электрон.
Частиц существует безумное множество, некоторые состоят из кварков с разными цветами и ароматами, а еще есть у каждой частицы античастицы... Жуть! Но все они поделены на семьи и описаны Стандартной моделью. Которая предсказывает их поведение и описывает комбинации. И вот согласно этой модели должна существовать частица, бозон, которая отвечала бы за создание массы, объясняла бы почему у фотона ее нет, а у протона, например, есть. Ее назвали бозон Хиггса и теперь ищут все физики мира.
Извините, кому не понятно, но я больше не могу, устала =)
Вот вам разные интересные ссылки:
квантовая физика для чайников
плюшевые модели элементарных частиц
И последнее бозон Хиггса на примере Джорджа Клуни
З.Ы. Начнете придираться и швырять тапками не буду больше ничего писать =P
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2012-07-05 06:07 pm (UTC)no subject
Date: 2012-07-05 06:09 pm (UTC)спасибо! постараюсь когда-нибудь еще набраться храбрости.
no subject
Date: 2012-07-05 06:14 pm (UTC)Пиши ещё, интересно!
no subject
Date: 2012-07-05 06:18 pm (UTC)no subject
Date: 2012-07-05 06:46 pm (UTC)ничего не поняла, ничегошеньки!
детям про бозон не скажу
no subject
Date: 2012-07-06 06:03 am (UTC)no subject
Date: 2012-07-05 06:46 pm (UTC)no subject
Date: 2012-07-06 06:03 am (UTC)no subject
Date: 2012-07-05 07:54 pm (UTC)no subject
Date: 2012-07-06 06:03 am (UTC)no subject
Date: 2012-07-05 08:19 pm (UTC)no subject
Date: 2012-07-06 06:04 am (UTC)no subject
Date: 2012-07-05 08:39 pm (UTC)клево, пойду по ссылкам изучать)))))
no subject
Date: 2012-07-06 06:06 am (UTC)спасибо!
no subject
Date: 2012-07-05 09:05 pm (UTC)Давно в эту область не смотрел и напрочь забыл про сильное взаимодействие.
no subject
Date: 2012-07-06 06:06 am (UTC)no subject
Date: 2012-07-05 10:00 pm (UTC)положительных эмоций" которая у Вас не меняется, то было бы классно...Впрочем, все это тапочки...
no subject
Date: 2012-07-06 06:07 am (UTC)no subject
Date: 2012-07-05 10:53 pm (UTC)no subject
Date: 2012-07-06 06:08 am (UTC)там походу сами экспериментаторы ничего не понимают. но это отдельная песТня.
no subject
Date: 2012-07-06 04:19 am (UTC)no subject
Date: 2012-07-06 06:17 am (UTC)вообще есть сильно большая разница между технологией и теорией. технология развивается подгоняя вычисления под эксперимент. так отдельно от теории относительности развилась квантовая механика. но пока экспериментаторы разбирались со статистикой, теоретиков бесили некрасивые формулы. да, они худо-бедно работают. но только описывают то что УЖЕ видно в эксперименте и не предсказывают ничего нового. поэтому понять из них, а верны ли наши представления о материи - фиг.
стандартная модель не больно то красива. просто сборная солянка из наблюдаемых явлений. но лучше чем ничего. если бозон найдут это будет косвенным подтверждением что товарищи идут верной дорогой.
ничего божественного не существует, просто журналисты любят слоганы. а портал не возможен по физическим законам. потому что одно дело принцип неопределенности на КВАНТОВОМ уровне и совсем другое в макромаштабе. открытие квантовых парадоксов классическую механику на планете Земля не отменило. сквозь стены никто проходить не сможет и летать сверхскорости света тоже. хотя мечтать никто не запрещает =)
no subject
Date: 2012-07-06 11:15 am (UTC)no subject
Date: 2012-07-06 05:54 am (UTC)no subject
Date: 2012-07-06 06:05 am (UTC)no subject
Date: 2012-07-06 06:24 am (UTC)Что говорит самый мелкий.
no subject
Date: 2012-07-06 07:06 am (UTC)no subject
Date: 2012-07-06 07:20 am (UTC)Спасибо за ликбез, и за ссылки тоже =)
no subject
Date: 2012-07-06 07:24 am (UTC)пожалуйста!
no subject
Date: 2012-07-06 07:40 am (UTC)ну, где-то она точно была ))
no subject
Date: 2012-07-06 08:05 am (UTC)Были какие-то главы ядерной физики, но на уровне: Е = mc^2 и не дальше :)))
и это дополнялось теорией относительности на уровне летающих линеек...
no subject
Date: 2012-07-06 08:33 am (UTC)а может в вузе что-то давали, тоже в общих чертах
а может мне и по работе примелькалось, будто когда-то я это всё сама изучала )
no subject
Date: 2012-07-06 08:02 am (UTC)(обобщение: из кварков состоят все адроны...)
no subject
Date: 2012-07-06 09:30 am (UTC)да, но я посчитала что слово адрон не так привычно как нейтрон, протон и поэтому написала, "например, протон" =)
а про адроны побоялась, потому что и так куча названий частиц, думаю запутается народ.
no subject
Date: 2012-07-06 09:40 am (UTC)спасибо, исправила.
no subject
Date: 2012-07-06 08:22 am (UTC)no subject
Date: 2012-07-06 09:31 am (UTC)no subject
Date: 2012-07-06 12:15 pm (UTC)no subject
Date: 2012-07-06 12:19 pm (UTC)надо будет почитать =)
no subject
Date: 2012-07-14 06:20 pm (UTC)Теперь буду знать, как объяснять такие вещи ребёнку, когда подрастёт :)
no subject
Date: 2012-07-14 06:22 pm (UTC)