Материал:

Третий вопрос, который в наше время тоже фактически решен, - это нагревание плазмы в высоких, "термоядерных" температур. Решить эту проблему можно разными путями: пропусканием сильных токов через плазму, введением в плазму высокочастотной электромагнитной энергии или инжекцией быстрых частиц, разогнанных до высоких скоростей в специальных устройствах.

Как будет выглядеть термоядерный реактор?

В результате слияния ядер дейтерия рождается ядро гелия (альфа-частица) и нейтрон. Термоядерная энергия, которая выделяется в виде кинетической энергии продуктов реакции, распределяется между ними обратно пропорционально их массам, так что 80% энергии синтеза приходится на нейтроны. Альфа-частицы будут оставаться внутри плазмы, тратя свою кинетическую энергию на ее "подогрев". Нейтроны же практически беспрепятственно (магнитное и электрическое поля на них не действуют) будут выходить с плазменной объема наружу. Таким образом, задача использования энергии сводится, в основном, к использованию энергии быстрых нейтронов.

Чтобы достичь этой цели, реагирующую плазму нужно окружить специальной оболочкой, в которой энергия нейтронов будет поглощаться и превращаться в тепло. Эту оболочку принято называть Бланкет (на английском - "одеяло"). В Бланкет должны быть каналы для циркуляции теплоносителя, который снимает энергию, выделяемую в результате торможения нейтронов. В первых реакторах будет использоваться обычный пароводяной способ преобразования тепловой энергии в электрическую, то есть энергия теплоносителя в теплообменнике будет передаваться воде, циркулирующей во втором контуре, превращать ее в пар под давлением, которая, соответственно, будет вращать турбины и генераторы, вырабатывающие электроэнергию. Позже, возможно, будут разработаны другие способы преобразования термоядерной энергии в электрическую, в том числе способы прямого преобразования.

Обобщая сказанное, отметим, что задача создания промышленной термоядерной электростанции сводится в настоящее время к решению инженерных задач, которые хотя и являются чрезвычайно сложными и дорогими, однако не могут стать принципиальными препятствиями на пути к решению проблемы. По прогнозам, которые учитывают мнение как оптимистов, так и пессимистов, проблему создания термоядерной энергетики, возможно, удастся решить в первой четверти нового века. Природа может расставить на пути к термоядерному Эльдорадо лишь ограниченное количество трудностей, и после того, как человек, благодаря своей неустанной творческой активности, сможет их преодолеть, природа уже не сможет придумать новые.

современной астрофизики и космологии

Эволюция вселенной

Классическая космология

Современная научная космология берет начало от Николая Коперника. Поместив Солнце в центр Вселенной и сделав Землю рядовой планетой Солнечной системы, гениальный польский ученый XVI века был, однако, далек от правильного понимания бесконечности Вселенной. По его убеждению, за орбитами известных в то время пяти планет располагалась сфера неподвижных звезд, звезды на этой сфере были ровно-удаленными от Солнца. Однако их природа для Коперника не была ясна. Ученый не догадывался, что эти тела подобные Солнцу, и, будучи служителем церкви, склонялся к мысли, что за сферой находится жилище богов. "Сфера неподвижных звезд, - писал Коперник, - включая саму себя и все остальное. Поэтому она неподвижна как место во Вселенной, по которому определяется движение и расположение всех других светил".

Прошло несколько десятилетий, и Джордано Бруно развил коперниковой "Сферу неподвижных звезд". Бесстрашный борец за новое мировоззрение, сожжен в Риме в 1600 году, он считал звезды далекими солнцами, согревающие бесчисленные планеты других планетных систем. Впервые прозвучала беспредельно смелая по тем временам мысль о пространственной бесконечности Вселенной. "Я считаю, что Вселенная бесконечна, - писал Бруно. - Я утверждаю, что существует бесчисленное количество миров, подобных миру Земли. Я считаю, что Земля является светило и подобными ей является Луна и другие светила, число которых бесконечно большая, и все эти небесные тела образуют бесконечность миров. Они составляют бесконечное целое в бесконечном пространстве, бесконечная Вселенная, то есть Вселенная, сочетающий в себе бесконечное множество миров ".

Прошли десятилетия, и Галилео Галилей с помощью изобретенного им телескопа увидел горы на Луне, спутники Юпитера, изменение фаз Венеры и, наконец, множество невидимых глазом звезд - все это подтверждало учение Бруно.

Современник и друг Галилея Иоганн Кеплер уточнил законы движения планет, а большой Исаак Ньютон доказал, что все тела во Вселенной взаимно притягиваются. Космология Ньютона вместе с успехами астрономии в XVIII и XIX веках определила то мировоззрение, которое называют классическим. Суть его сводится к тому, что Вселенная бесконечна в пространстве и времени. Он вечен. Основным законом, который управляет движением и развитием небесных тел, является закон всемирного тяготения. Пространство никак не связан с телами, находящихся в нем. Он играет только пассивную роль "вместилище" для небесных тел. Количество звезд, планет и звездных систем бесконечно велика. Каждое небесное тело проходит длительный жизненный путь. Вместо угасших звезд вспыхивают новые светила. Подробности возникновения и гибели небесных тел, однако, оставались непонятными.

Важно подчеркнуть, что по классическим представлениям рождения и гибели миров в целом не меняет вида Вселенной. Сегодня, миллиарды лет назад и через миллиарды лет в будущем он останется таким же.

Парадоксы Шезо-драматург и Зеелигера

Первый прорыв в этой спокойной классической космологии было сделано в XVIII веке. В 1744 году астроном Р. Шезо выразил сомнение в пространственной бесконечности Вселенной. Если предположить, утверждал Р. Шезо, что в бесконечной Вселенной существует множество звезд и они распределены в пространстве равномерно, то тогда в любом направлении взгляд земного наблюдателя непременно натыкался бы на какую-нибудь звезду. Легко подсчитать, что небосвод, сплошь усеянный звездами, имел бы такую яркость, что даже Солнце на его фоне выглядело 6, как черное пятно! Независимо от Шезо в 1823 году к таким же выводам пришел немецкий астроном Ф. Ольберс. Это парадоксальное утверждение получило в астрономии название фотометрического парадокса Шезо-драматург.

Решить его пытались по-разному. Когда стало понятно, что межзвездное пространство не пустой, а заполнения разреженными газово-пылевыми облаками, некоторые ученые стали считать, что такие облака, поглощая свет звезд, спасают нас от фотометрического парадокса. Однако в 1938 году академик В. Г. Фесенков доказал, что, поглотив свет звезд, газо-пылевые туманности вновь излучают поглощенную ими энергию, следовательно, это не спасает от фотометрического парадокса.

В конце XIX века немецкий астроном К. Зеелигер обратил внимание и на другой парадокс, что неизбежно вытекает из представлений о бесконечном Вселенная с равномерно распределенными в нем небесными телами: сила тяжести, действующая со стороны всех тел Вселенной на это тело, бесконечно большой. При этом относительные скорости небесных тел тоже могли быть бесконечно большими. Так как ничего подобного не наблюдается, то К. Зеелигер сделал вывод, что количество небесных тел ограничено, а Вселенная не является бесконечным.

Парадоксы Зеелигера и Шезо-драматург подорвали уверенность в бесконечности Вселенной. Эти космические парадоксы оставались без ответа до двадцатых годов нашего века, когда на смену классической космологии пришла гипотеза о конечный Вселенная, который расширяется. Эту гипотезу в 1917 году выдвинул Альберт Эйнштейн.

Неевклидовы геометрии

Мы привыкли, что сумма углов в любом треугольнике равна 180 °; что через точку, лежащую вне прямой, можно провести только одну прямую, параллельную данной. Это - постулаты евклидовой геометрии, присущие двумерном пространства, то есть плоскости. По аналогии мы считаем, что и наш трехмерное пространство - евклидово пространство, и все аксиомы плоскостной геометрии сбываются и для пространства трех измерений. Но в XIX веке независимо друг от друга русский математик Николай Лобачевский и немецкий ученый ГеоргРиман доказали, что могут существовать и другие геометрии, отличные от евклидовой, и столь же внутренне непротиворечивые.

Так, пятый постулат Евклида утверждает, что через точку вне прямой можно провести только одну прямую, параллельную данной. Однако, оказалось, что возможны и другие варианты:

через точку вне прямой нельзя провести ни одной прямой, которая была бы параллельна данной (постулат Римана)

через точку вне прямой можно провести бесчисленное количество прямых, параллельных данной (постулат Лобачевского).

Эти постулаты вызывают некоторое недоумение. На плоскости они действительно неправильные. Но, кроме плоскости, в природе есть и другие поверхности, а для них исполняются уже постулаты Лобачевского и Римана, а евклидова геометрия неприменима.

Представим себе, например, поверхность сферы. На ней кратчайшее расстояние между двумя точками отсчитывается не по прямой (их нет на сфере), а по дуге большого круга (так называют окружности, радиусы которых равны радиусу сферы). На сфере выполняется своя, сферическая геометрия, для которой исполняется такое утверждение: сумма углов треугольника всегда больше 180 °. Представим себе треугольник на сфере, образованный двумя меридианами и дугой экватора. Углы между меридианами и экватором равны 90 °, а к их сумме прибавляется угол между меридианами с вершиной в полюсе (геометрия Римана).

Существуют и такие поверхности, для которых справедливым оказывается постулат Лобачевского. Такой поверхностью оказалась седловидная поверхность (поверхность, похожая на седло лошади). Такая поверхность называется псевдосфере. На ней сумма углов треугольника меньше 180 °.

Есть наше пространство евклидовым, римановым или пространством Лобачевского - однозначного ответа на этот вопрос нет. ,

Космологический принцип

Итак, современная космология берет начало с открытия, что Земля не является центром Вселенной. Развенчание особой роли нашей планеты породило космологический принцип, который утверждает, что в целом Вселенная выглядит одинаково, в каком бы месте мы его не наблюдали.

Источник: https://studbooks.net/7244/estestvoznanie/kontseptsii_sovremennogo_estestvoznaniya

Смотрите также:








ЦЕНОВАЯ ПОЛИТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ НА ПРИМЕРЕ ООО «ДНС РИТЕЙЛ»
_archivetempпротивовоспалительные
_Роджерс Карл, Брак и его альтернативы