Физика / Реферат: Периодическая система материи

Реферат: Периодическая система материи

В последние два столетия в науке происходило бурное размежевание научных дисциплин. В физике помимо классической механики Ньютона появились электродинамика, термодинамика, ядерная физика, физика различных агрегатных состояний, специальная и общая теории относительности, квантовая механика и многое другое. Произошла узкая специализация. Физики перестали понимать друг друга. Теорию суперструн, например, понимают лишь насколько сот человек во всем мире. Чтобы профессионально разбираться в теории суперструн, нужно заниматься только теорией суперструн, на остальное просто не хватит времени.

Не следует однако забывать, что столь разные научные дисциплины изучают одну и ту же физическую реальность - материю. Наука, а особенно физика, вплотную подошла к тому рубежу, когда дальнейшее развитие возможно только на путях интегрирования (синтеза) различных научных направлений.

Рассмотрим периодическую систему измерения физических величин (-систему) - первый шаг в этом направлении. В отличие от международной системы единиц СИ, имеющей 7 основных и 2 дополнительные единицы измерения, в периодической системе единиц измерения используется одна единица - метр. Переход к размерностям периодической системы измерения осуществляется по правилам:

Где: L , T и М - размерности длины, времени и массы соответственно в системе СИ.

Размерности всех остальных физических величин установлены на основании так называемой "пи-теоремы", утверждающей, что любая верная зависимость между физическими величинами с точностью до постоянного безразмерного множителя соответствует какому-либо физическому закону. Результаты расчета для всех основных, вспомогательных и части производных единиц системы СИ представлены в таблице.

- система обладает рядом замечательных свойств. Например, физические величины образуют цикл, в котором (энергия) замыкается на (абсолютное ньютоново время), поэтому энергия и ньютоново время - физические синонимы. На время, как носитель энергии впервые еще в середине прошлого века указал Козырев Н.А.

- система позволяет проводить неожиданные физические параллели. Так механическая сила, постоянная Планка, электрическое напряжение и энтропия имеют одинаковую размерность: , а это означает, что законы механики, квантовой механики, электродинамики и термодинамики - инвариантны.

Например, второй закон Ньютона и закон Ома для участка электрической цепи имеют одинаковую формальную запись:

~ ~

В химии тоже существуют циклы, связанные с числом 7. В атомах различают до 7 электронных оболочек K , L , M , N , O , P , Q и до 7 подуровней оболочек s , p , d , f , h , i . До последнего времени загадка числа 7 оставалась неразгаданной. Объяснение нашлось в - системе. В L - системе нет физических величин с размерностью более 7. Связано это с тем, что физика изучает либо замкнутые системы, и тогда выполняется закон сохранения энергии , либо открытые системы, и тогда взаимодействие оценивается мощностью ~.

Существенное влияние на химические свойства атомов оказывают первые 4 подуровня s , p , d , f , определяющие форму электронных облаков (см. рис).

Количество химических элементов в цикле:

Где: - порядковый номер цикла.

Так как - это сумма ряда нечетных чисел 1, 3, 5, 7 …, то максимальное количество химических элементов системы равно

и оно опять связано с числом 7 в ряде нечетных чисел.

Известно, что Д.И. Менделеев считал, что периодическая система химических элементов должна начинаться с нулевого ряда и с нулевой группы, а не с первого ряда и с первой группы. В этом случае в начале таблицы находилось место для двух дополнительных элементов, которые ученый предложил назвать "ньютонием" и "коронием".

Если под номером 0 в первом цикле поместить ньютоний, а под номером 1 - короний, то под номером 3 окажется водород. Если вспомнить теперь, что номер в периодической системе соответствует элементарному заряду (1 = 3/3), то легко установить, что у ньютония заряд равен нулю, у корония - 1/3 (как у и кварков), а у элемента, занимающее место перед водородом - 2/3 (как у кварка). Таким образом, нам удалось установить место кварков в периодической системе.

Исключив из таблицы кварки и присвоив водороду первый порядковый номер, приходим к выводу, что количество химических элементов периодической системы не может быть больше, чем 118.

Менделеев отождествлял ньютоний с эфиром, который у него был похож скорее на физический вакуум Дирака.

Коронием должна начинаться и коронием должна заканчиваться периодическая система элементов материи. Д.И. Менделеев утверждал, что "… периодическому закону - будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает ". Спустя 100 лет мы можем констатировать, что ученый не ошибся.

Обозначе-ние	Наименование физической величины	Размер-ность
	Постоянная электрическая.
	Емкость электрическая.
	Проводимость электрическая.
	Магнитное сопротивление.
	Время, плотность эл. заряда поверхностная, заряд удельный.
	Абсолютное ньютоново пространство и время, плоский угол, телесный угол, плотность эл. заряда линейная, плотность эл тока.
	Длина, эл заряд, термодинамическая температура, частота, угловая скорость, напряженность магнитного поля, магнитная постоянная, намагниченность
	Масса, сила эл тока, количество вещества, площадь, скорость, угловое ускорение, динамическая вязкость, магнитодвижущая сила, индуктивность, магнитная индукция.
	Объем, ускорение, давление, кинематическая вязкость, теплоемкость удельная, освещенность, гравитационная постоянная, эл. сопротивление.
	Момент инерции, импульс, поверхностное натяжение, теплопроводность, магнитный момент эл. тока, поток магнитный, спектральная плотность энергетической светимости.
	Сила, сила света, момент импульса, энергетическая яркость, энтропия, постоянная Планка, постоянная Больцмана, эл. напряжение.
	Работа, энергия, количество теплоты, момент силы.
	Мощность.