Vũ trụ của chúng ta được con người chia thành nhiều thành phần khác nhau của thực tại khách quan, được phân bổ thành một số thế giới. Để thuận tiện, người ta thường sử dụng các khái niệm như megaworld, macroworld và microworld.
Để hiểu đầy đủ ý nghĩa của các thuật ngữ này, cần phải dịch từ đó sang từ vựng mà chúng ta hiểu được. Tiền tố "mega" xuất phát từ tiếng Hy Lạp μέγας , có nghĩa là "lớn". Macro - dịch từ tiếng Hy Lạp μάκρος (macro) - “lớn”, “dài”. Micro - xuất phát từ tiếng Hy Lạp μικρός và có nghĩa là "nhỏ".
Thế giới nhận thức khác nhau
Megaworld bao gồm các vật thể có kích thước vũ trụ. Ví dụ: thiên hà, hệ mặt trời, tinh vân.
Thế giới vĩ mô là không gian quen thuộc với chúng ta, hữu hình và được cảm nhận một cách tự nhiên. Nơi chúng ta có thể nhìn thấy, cảm nhận bình thường vật thể vật lý: ô tô, gỗ, đá. Nó cũng chứa các khái niệm quen thuộc như giây, phút, ngày, năm.
Giải thích theo cách khác, chúng ta có thể nói rằng vũ trụ vĩ mô là thế giới bình thường trong đó một người sống.
Có một định nghĩa thứ hai. Thế giới vĩ mô là thế giới mà chúng ta đã sống trước khi vật lý lượng tử ra đời. Với sự xuất hiện của kiến thức và hiểu biết mới về cấu trúc của vật chất, sự phân chia thành thế giới vĩ mô và thế giới vi mô đã xảy ra.
Giới thiệu một người vào những ý tưởng mới về thế giới và các bộ phận cấu thành của nó. Cô đã thiết lập một số định nghĩa, làm rõ những đối tượng nào là đặc trưng của thế giới vi mô và vĩ mô.
Định nghĩa về các đối tượng của thế giới vi mô bao gồm mọi thứ ở cấp độ nguyên tử và hạ nguyên tử. Ngoài quy mô của nó, khu vực này còn được đặc trưng bởi các định luật vật lý và triết học hoàn toàn khác nhau về cách hiểu của nó.
Tiểu thể hay sóng?
Đây là lĩnh vực mà luật tiêu chuẩn của chúng ta không có ứng dụng. ở các cấp độ này, chúng vẫn hoàn toàn ở dạng Phân tích tuyên bố của một số nhà khoa học rằng khu vực này trên thế giới được đặc trưng bởi sự biểu hiện hạt (được dịch là “hạt”) của các hạt cơ bản, chúng ta có thể nói rằng không thể có một sự rõ ràng tầm nhìn trong những vấn đề này.
Ở một mức độ nào đó, họ đúng, xét từ góc độ vĩ mô. Nếu có người quan sát, chúng hành xử giống như các hạt. Khi vắng mặt, hành vi của họ trở nên giống sóng.
Trên thực tế, lãnh thổ của khu vực thế giới vi mô được thể hiện bằng các sóng năng lượng cuộn thành vòng và hình xoắn ốc. Đối với vùng nhận thức thông thường của chúng ta, các đối tượng của thế giới vĩ mô được trình bày dưới dạng thành phần hạt (đối tượng, đối tượng) và các quá trình sóng.
Năm thế giới khác nhau
Ngày nay có năm loại thế giới của chúng ta, bao gồm ba loại đã đề cập trước đó (thường được sử dụng).
Chúng ta hãy xem xét sâu hơn tất cả các thành phần của thực tế khách quan của chúng ta.
siêu thế giới
Siêu thế giới được coi là thế giới đầu tiên, nhưng khoảnh khắc này không có bằng chứng cụ thể về sự tồn tại của nó. Nó theo giả thuyết bao gồm nhiều Đại học.
Megaworld
Megaworld đã đề cập trước đó sẽ được xem xét tiếp theo. Nó bao gồm các siêu thiên hà, các ngôi sao, các hệ thống con hành tinh, các hành tinh, vệ tinh hệ thống sao, sao chổi, thiên thạch, tiểu hành tinh, vật chất khuếch tán trong không gian và “vật chất tối và các thành phần của nó” được phát hiện gần đây.
Không gian tuyến tính có thể được đo bằng đơn vị thiên văn và phân tích cú pháp. Thời gian tính bằng hàng triệu và hàng tỷ năm. Lực chính là loại tương tác hấp dẫn.
thế giới vĩ mô
Thế giới thứ ba là một phần tính khách quan thực sự của thế giới mà con người tồn tại. Cách bạn xác định khái niệm "thế giới vĩ mô" và sự khác biệt của nó với các thành phần khác của Vũ trụ không khó. Không cần phải bận tâm tới việc hiểu biết.
Hãy nhìn xung quanh, thế giới vĩ mô là tất cả những gì bạn nhìn thấy và mọi thứ xung quanh bạn. Trong phần thực tại khách quan của chúng ta, có cả các đối tượng và toàn bộ hệ thống. Chúng cũng bao gồm các vật thể sống, không sống và nhân tạo.
Một số ví dụ về vật thể vĩ mô và hệ thống vĩ mô: vỏ của hành tinh (nước, khí, rắn), thành phố, ô tô và tòa nhà.
Các hệ thống vĩ mô địa chất và sinh học (rừng, núi, sông, đại dương).
Không gian được đo bằng micromm, milimét, centimet, mét và kilômét. Về thời gian, nó được đo bằng giây, phút, ngày, năm và thời đại.
Chủ yếu có một trường điện từ tương tác. Biểu hiện lượng tử - photon. Ngoài ra còn có một loại tương tác hấp dẫn.
thế giới vi mô
Thế giới vi mô là khu vực của các vật thể vi mô và trạng thái vi mô. Nó là một phần của thực tế, nơi các vật thể có kích thước cực kỳ nhỏ, ở quy mô thử nghiệm. Chúng không thể được quan sát bằng mắt người bình thường.
Chúng ta hãy xem xét một số ví dụ về các đối tượng vi mô và hệ thống vi mô. Chúng bao gồm: vi phân tử, nguyên tử, thành phần của nguyên tử (proton, electron) và nhỏ hơn Các hạt cơ bản. Cũng như lượng tử (chất mang) năng lượng và chân không “vật lý”.
Không gian được đo từ 10 đến âm 10 đến 10 đến âm 18 của mét, và thời gian được đo từ “vô cực” đến 10 đến âm 24.
Các lực sau chiếm ưu thế trong vũ trụ vi mô: tương tác tương tác yếu, trường lượng tử - boson trung gian nặng; tương tác hạt nhân mạnh, loại trường lượng tử - gluon và meson p; loại tương tác điện từ do đó các nguyên tử và phân tử tồn tại.
thế giới ngầm
Thế giới cuối cùng rất cụ thể. Ngày nay không có gì hơn ngoài lý thuyết.
Một thế giới ngầm là một thế giới giả định trong một thế giới vi mô. Nó thậm chí còn có kích thước nhỏ hơn. Các đối tượng và hệ thống được cho là tồn tại trong đó.
Ví dụ về các đối tượng và hệ thống giả: sinh vật phù du (mọi thứ mà kích thước nhỏ hơn Planck - 10 mũ âm ba mươi lăm mét), “điểm kỳ dị bong bóng”, và cũng là chân không “vật lý” cố hữu với các phần tử được cho là nhỏ hơn vi hạt và sự tồn tại của các hạt dưới của “vật chất tối” là hoàn toàn có thể chấp nhận được.
Không gian và thời gian là rời rạc, nằm trong mô hình sinh vật phù du được trình bày:
Thông số tuyến tính - 10-35 mét.
- Thời gian sinh vật phù du - 10-43 giây.
- Mật độ của thế giới hạ thế là 1096 kg/m3.
- Năng lượng sinh vật phù du - 1019 GeV.
Có lẽ trong tương lai, các thế lực mới của thế giới ngầm sẽ được thêm vào các tương tác cơ bản trong thế giới vi mô hoặc chúng sẽ được kết hợp thành một tổng thể.
Trong quá trình tìm hiểu thế giới này, các nhà khoa học, để có được sự hiểu biết đầy đủ, đã chia mọi thứ họ nghiên cứu thành các khu vực, hình cầu, phần, nhóm, bộ phận và nhiều hơn thế nữa. Chính phương pháp này cho phép bạn phân loại và hiểu rõ bản chất của thế giới xung quanh.
Khoảng sáu trăm năm trước, bất kỳ nhà khoa học nào cũng được gọi là nhà khoa học tự nhiên. Vào thời điểm đó chưa có sự phân chia khoa học vào bất kỳ lĩnh vực nào. Nhà khoa học tự nhiên nghiên cứu vật lý, hóa học, sinh học và mọi thứ ông gặp.
Nỗ lực tìm hiểu và nghiên cứu thế giới đã dẫn tới sự phân chia hữu ích và hiệu quả. Nhưng đừng quên rằng cách tiếp cận này đã được một người áp dụng. Thiên nhiên và thế giới là không thể thiếu và không thay đổi, bất kể ý tưởng của chúng ta về chúng như thế nào.
CHỦ ĐỀ-41 . Xác định các khái niệm: megaworld, macroworld, microworld, nanoworld. Họ có liên quan không? Xác định các khái niệm: megaworld, macroworld, microworld, nanoworld. Họ có liên quan không? Megaworld là các hành tinh, quần thể sao, thiên hà, siêu thiên hà - một thế giới có quy mô và tốc độ vũ trụ khổng lồ, khoảng cách được đo bằng Năm ánh sáng và thời gian sống vật thể không gian- hàng triệu và hàng tỷ năm.
Thế giới vĩ mô là thế giới có hình thái và số lượng ổn định tương xứng với con người, cũng như các phức hợp kết tinh của phân tử, sinh vật, quần xã sinh vật; thế giới của các vật thể vĩ mô, kích thước của nó tương quan với quy mô kinh nghiệm của con người: đại lượng không gian được biểu thị bằng milimét, centimét và kilômét, và thời gian – tính bằng giây, phút, giờ, năm.
Thế giới vi mô là các phân tử, nguyên tử, hạt cơ bản - thế giới của những vật thể vi mô cực kỳ nhỏ, không thể quan sát trực tiếp, kích thước không gian của chúng dao động từ 10-8 đến 10-16 cm và thời gian tồn tại của chúng - từ vô cực đến 10 - 24 giây.
Thế giới nano là một phần của thế giới thực, quen thuộc, chỉ có điều phần này có kích thước nhỏ đến mức không thể nhìn thấy được bằng máy thông thường. tầm nhìn của con người hoàn toàn không thể.
Chúng có liên quan chặt chẽ với nhau.
^ 2. Xác định chân không.
Máy hút bụi(từ lat. máy hút bụi- void) - môi trường chứa khí ở áp suất thấp hơn đáng kể so với khí quyển. Chân không được đặc trưng bởi mối quan hệ giữa đường đi tự do của các phân tử khí λ và kích thước đặc trưng của quá trình d. Chân không cũng là trạng thái của khí trong đó chiều dài đường đi trung bình của các phân tử của nó tương đương với kích thước của vật chứa hoặc lớn hơn các kích thước này.
3. Thế giới nano là gì? Công nghệ nano là gì? Thế giới nano khác với công nghệ nano như thế nào?
Công nghệ nano là một lĩnh vực liên ngành mang tính cơ bản và khoa học ứng dụng và các kỹ thuật xử lý tổng thể biện minh lý thuyết, phương pháp thực hành nghiên cứu, phân tích và tổng hợp cũng như các phương pháp sản xuất và ứng dụng các sản phẩm có cấu trúc nguyên tử nhất định thông qua thao tác có kiểm soát của từng nguyên tử và phân tử riêng lẻ.
Nanoworld là một phần của thế giới thực, quen thuộc, chỉ có điều phần này có kích thước nhỏ đến mức hoàn toàn không thể nhìn thấy nó bằng tầm nhìn bình thường của con người.
Công nghệ nano đề cập cụ thể đến mô hình thu nhỏ, mặc dù nanomet là lũy thừa 10 mũ -9 của mét. Và thế giới nano là một thế giới vi mô. Cấu trúc của thế giới nano là cấu trúc của ether vô tuyến Faraday-Maxwell. Các phần tử của nó có kích thước từ 10 đến 35 độ mét, tức là nhỏ hơn 25 bậc độ lớn so với nguyên tử hydro.
4. Máy hút bụi được sử dụng ở đâu?
4 . Nghiên cứu thực nghiệm bay hơi và ngưng tụ, hiện tượng bề mặt, một số quá trình nhiệt, nhiệt độ thấp, hạt nhân và phản ứng nhiệt hạchđược thực hiện trong lắp đặt chân không. Công cụ chính của thời hiện đại vật lý nguyên tử- không thể tưởng tượng được máy gia tốc hạt tích điện nếu không có chân không. Hệ thống chân không được sử dụng trong hóa học để nghiên cứu tính chất của chất tinh khiết, nghiên cứu thành phần và tách các thành phần của hỗn hợp, tốc độ phản ứng hóa học Ứng dụng kỹ thuật chân không không ngừng mở rộng, nhưng từ cuối thế kỷ trước cho đến ngày nay, ứng dụng quan trọng nhất của nó vẫn là công nghệ điện tử. Trong các thiết bị chân không điện, chân không được Yếu tố kết cấu Và điều kiện tiên quyết hoạt động của chúng trong suốt thời gian sử dụng. Độ chân không thấp và trung bình được sử dụng trong các thiết bị chiếu sáng và thiết bị xả khí. Độ chân không cao - trong các ống khuếch đại thu và máy phát điện. Các yêu cầu cao nhất về chân không được áp dụng trong sản xuất ống tia âm cực và thiết bị vi sóng. Cho công việc thiết bị bán dẫn không cần chân không, nhưng công nghệ chân không được sử dụng rộng rãi trong quá trình sản xuất. Công nghệ chân không đặc biệt được sử dụng rộng rãi trong sản xuất vi mạch, trong đó quá trình lắng đọng phim mỏng, khắc ion, in thạch bản điện tử cung cấp các nguyên tố mạch điện Trong luyện kim, việc nấu chảy và nấu chảy lại kim loại trong chân không sẽ giải phóng chúng khỏi khí hòa tan, nhờ đó chúng có được độ bền cơ học, độ dẻo và độ dẻo dai cao. Nóng chảy trong chân không tạo ra các loại sắt không chứa cacbon dùng cho động cơ điện, đồng dẫn điện cao, magie, canxi, tantalum, bạch kim, titan, zirconi, berili, kim loại quý hiếm và hợp kim của chúng. Hút chân không được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thép chất lượng cao. Thiêu kết chân không bột kim loại chịu lửa, như vonfram và molypden, là một trong những quy trình công nghệ chính luyện kim bột. Các chất siêu tinh khiết, chất bán dẫn và chất điện môi được sản xuất trong các thiết bị kết tinh chân không. Hợp kim với bất kỳ tỷ lệ thành phần nào có thể thu được bằng phương pháp epitaxy phân tử chân không. Tinh thể nhân tạo Kim cương, hồng ngọc và saphia được sản xuất trong các đơn vị chân không. Hàn khuếch tán chân không giúp có thể thu được các mối nối kín vĩnh viễn của vật liệu với nhiệt độ nóng chảy rất khác nhau. Bằng cách này, gốm sứ được nối với kim loại, thép với nhôm, v.v. Sự kết hợp chất lượng cao của các vật liệu có đặc tính đồng nhất được đảm bảo bằng hàn chùm tia điện tử trong chân không. Trong kỹ thuật cơ khí, chân không được sử dụng để nghiên cứu các quá trình đông kết vật liệu và ma sát khô, phủ lớp phủ làm cứng cho dụng cụ cắt và lớp phủ chống mài mòn cho các bộ phận máy, để gắp và vận chuyển các bộ phận trong máy tự động và dây chuyền tự động hóa công nghiệp. sử dụng thiết bị sấy chân không để sản xuất sợi tổng hợp, polyamit, aminoplast, polyetylen, dung môi hữu cơ. Bộ lọc chân không được sử dụng trong sản xuất bột giấy, giấy và dầu bôi trơn. Thiết bị chân không kết tinh được sử dụng trong sản xuất thuốc nhuộm và phân bón. Trong ngành điện, ngâm tẩm chân không là phương pháp tiết kiệm nhất được sử dụng rộng rãi trong sản xuất máy biến áp, động cơ điện, tụ điện và dây cáp. Tuổi thọ và độ tin cậy của các thiết bị điện chuyển mạch khi hoạt động trong chân không được tăng lên. Ngành quang học, trong sản xuất gương quang học và gương gia dụng, đã chuyển từ mạ bạc hóa học sang aluminizing chân không. Quang học được phủ, lớp bảo vệ và bộ lọc nhiễu thu được bằng cách phun các lớp mỏng trong chân không trong ngành công nghiệp thực phẩm để bảo quản và đóng hộp lâu dài. sản phẩm thực phẩm sử dụng sấy đông lạnh chân không. Đóng gói chân không các sản phẩm dễ hỏng giúp kéo dài thời hạn sử dụng của trái cây và rau quả. Sự bay hơi chân không được sử dụng trong sản xuất đường, khử muối nước biển, làm muối. Máy vắt sữa chân không được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Trong cuộc sống hàng ngày, máy hút bụi đã trở thành trợ thủ đắc lực không thể thiếu của chúng ta. Trong giao thông vận tải, máy hút bụi được dùng để cung cấp nhiên liệu cho bộ chế hòa khí và bộ trợ lực chân không của hệ thống phanh ô tô. Mô phỏng không gian bên ngoài trong điều kiện khí quyển của Trái đất cần thiết để thử nghiệm Vệ tinh nhân tạo và tên lửa. Trong y học, chân không được sử dụng để bảo quản hormone, huyết thanh thuốc, vitamin khi thu được kháng sinh, các chế phẩm giải phẫu và vi khuẩn.
^ 5. Định nghĩa và giải thích khái niệm: CÔNG NGHỆ.
Công nghệ- một tập hợp các biện pháp tổ chức, hoạt động và kỹ thuật nhằm sản xuất, bảo trì, sửa chữa và/hoặc vận hành một sản phẩm với chất lượng danh nghĩa và chi phí tối ưu trong trường hợp: - thuật ngữ sản phẩm nên được hiểu là bất kỳ sản phẩm cuối cùng nào của lao động ( vật chất, trí tuệ, đạo đức, chính trị, v.v.); - thuật ngữ chất lượng danh nghĩa nên được hiểu là chất lượng có thể dự đoán được hoặc được xác định trước, ví dụ như đã được thỏa thuận. điều khoản tham chiếu và được đề xuất kỹ thuật đồng ý; - thuật ngữ chi phí tối ưu nên được hiểu là chi phí tối thiểu có thể không gây ra sự suy giảm điều kiện làm việc, tiêu chuẩn vệ sinh và môi trường, tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn phòng cháy, hao mòn quá mức của dụng cụ lao động, như cũng như các rủi ro về tài chính, kinh tế, chính trị và các rủi ro khác.
6. Xác định chân không vật lý.
Dưới chân không vật lý trong vật lý lượng tử hiểu trạng thái năng lượng (mặt đất) thấp nhất của một trường lượng tử hóa, có động lượng, động lượng góc và các số lượng tử khác bằng 0. Hơn nữa, trạng thái như vậy không nhất thiết phải tương ứng với tính trống rỗng: ví dụ, trường ở trạng thái thấp nhất có thể là trường của các giả hạt trong chất rắn hoặc thậm chí trong hạt nhân nguyên tử, nơi có mật độ cực cao. Chân không vật lý còn được gọi là không gian hoàn toàn không có vật chất, chứa đầy một trường ở trạng thái này. Điều kiện này không sự trống rỗng tuyệt đối . Lý thuyết trường lượng tử cho biết rằng, theo quy định nguyên tắc bất định, trong chân không vật chất liên tục sinh ra và biến mất hạt ảo: cái gọi là không có biến động lĩnh vực. Trong một số lý thuyết trường cụ thể, chân không có thể có những đặc tính tôpô không tầm thường. Về lý thuyết, có thể tồn tại một số chân không khác nhau, khác nhau về mật độ năng lượng hoặc các đặc điểm khác. thông số vật lý(tùy thuộc vào các giả thuyết và lý thuyết được sử dụng). Sự thoái hóa chân không ở sự phá vỡ tính đối xứng tự phát dẫn đến sự tồn tại của một phổ liên tục các trạng thái chân không khác nhau về số lượng Boson Goldstone. Năng lượng tối thiểu địa phương tại những nghĩa khác nhau của bất kỳ trường nào có năng lượng khác với mức tối thiểu toàn cầu đều được gọi là chân không giả; những trạng thái như vậy là siêu bền và có xu hướng phân rã khi giải phóng năng lượng, di chuyển vào chân không thực sự hoặc vào một trong những chân không giả cơ bản. Một số dự đoán lý thuyết trường này đã được xác nhận thành công bằng thực nghiệm. Vì vậy, hiệu ứng Casimir Và ca cừu cấp độ nguyên tử giải thích bằng dao động điểm 0 trường điện từ trong chân không vật lý. Các lý thuyết vật lý hiện đại dựa trên một số ý tưởng khác về chân không. Ví dụ, sự tồn tại của một số trạng thái chân không (chân không giả đã đề cập ở trên) là một trong những cơ sở chính lý thuyết lạm phát Vụ nổ lớn.
7. Fullerene, bóng Bucky hoặc bóng Bucky - hợp chất phân tử, thuộc lớp các dạng cacbon đẳng hướng (các loại khác là kim cương, cacbine và than chì) và là các khối đa diện khép kín lồi bao gồm số chẵn nguyên tử cacbon ba phối trí.
Fullerite (tiếng Anh fullerite) là một tinh thể phân tử, trong các nút mạng có các phân tử fullerene.
Tinh thể Fullerite C60
Bột fullerite C60 tinh thể thô trong kính hiển vi điện tử quét
Tại điều kiện bình thường(300 K) các phân tử fullerene tạo thành mạng tinh thể lập phương tâm mặt (fcc). Chu kỳ của mạng như vậy là a = 1,417 nm, đường kính trung bình của một phân tử fullerene C60 là 0,708 nm, khoảng cách giữa các phân tử C60 lân cận là 1,002 nm [nguồn không xác định 258 ngày] Mật độ của fullerite là 1,7 g/cm3. , điều này có ý nghĩa mật độ ít hơn than chì (2,3 g/cm3), và hơn nữa là kim cương (3,5 g/cm3). Điều này là do thực tế là các phân tử fullerene nằm ở vị trí mạng tinh thể fullerite là rỗng.
Thật hợp lý khi cho rằng một chất bao gồm các phân tử tuyệt vời như vậy sẽ có tính chất bất thường. Một tinh thể fullerite có mật độ 1,7 g/cm3, nhỏ hơn đáng kể so với mật độ của than chì (2,3 g/cm3) và thậm chí còn hơn cả kim cương (3,5 g/cm3). Vâng, điều này có thể hiểu được - xét cho cùng, các phân tử fullerene đều rỗng.
Fullerite không được phân biệt bởi độ cao hoạt động hóa học. Phân tử C60 vẫn ổn định trong môi trường khí argon trơ ở nhiệt độ khoảng 1200 K. Tuy nhiên, với sự có mặt của oxy, quá trình oxy hóa đáng kể đã được quan sát thấy ở 500 K với sự hình thành CO và CO2. Quá trình này kéo dài vài giờ, dẫn đến sự phá hủy mạng fcc của fullerite và hình thành cấu trúc rối loạn trong đó có 12 nguyên tử oxy trên mỗi phân tử C60 ban đầu. Trong trường hợp này, fullerene hoàn toàn mất hình dạng. Tại nhiệt độ phòng quá trình oxy hóa chỉ xảy ra khi chiếu xạ photon có năng lượng 0,5 - 5 eV. Nhớ rằng năng lượng của các photon ánh sáng khả kiến nằm trong khoảng 1,5 - 4 eV, chúng ta đi đến kết luận: fullerite nguyên chất phải được bảo quản trong bóng tối.
Mối quan tâm thực tế về fullerene nằm ở chỗ Những khu vực khác nhau. Từ quan điểm tính chất điện tử, fullerene và các dẫn xuất của chúng trong pha ngưng tụ có thể được coi là chất bán dẫn loại n (có độ rộng dải khoảng 1,5 eV trong trường hợp C60). Chúng hấp thụ tốt bức xạ ở vùng UV và vùng khả kiến. Đồng thời, hệ thống liên hợp hình cầu của fullerene xác định khả năng hút electron cao của chúng (ái lực điện tử của C60 là 2,7 eV; ở nhiều fullerene cao hơn, nó vượt quá 3 eV và thậm chí có thể cao hơn ở một số dẫn xuất). Tất cả điều này gây ra sự quan tâm đến fullerene từ quan điểm ứng dụng của chúng trong quang điện; quá trình tổng hợp các hệ thống cho-chấp dựa trên fullerene để sử dụng trong quang điện đang được tiến hành tích cực. năng lượng mặt trời(đã biết các ví dụ có hiệu suất 5,5%), cảm biến quang và các thiết bị điện tử phân tử khác. Đặc biệt, cũng được nghiên cứu rộng rãi là các ứng dụng y sinh của fullerene như chất chống vi trùng và kháng vi-rút, tác nhân cho liệu pháp quang động, v.v.
8. Chân không (từ tiếng Latin chân không - sự trống rỗng) là một không gian không có vật chất. Trong kỹ thuật và vật lý ứng dụng, chân không được hiểu là môi trường chứa chất khí ở áp suất thấp hơn đáng kể so với khí quyển. Trong thực tế, khí có độ tinh khiết cao được gọi là chân không kỹ thuật. Trong các thể tích vĩ mô, chân không lý tưởng là không thể đạt được trong thực tế, vì ở nhiệt độ hữu hạn, mọi vật liệu đều có mật độ khác 0. hơi bão hòa. Ngoài ra, nhiều vật liệu (bao gồm kim loại dày, thủy tinh và các thành bình khác) cho phép khí đi qua. Tuy nhiên, ở thể tích vi mô, về nguyên tắc có thể đạt được chân không lý tưởng.
9. Kim cương. Kim cương (từ tiếng Ả Rập ألماس, 'almās, dịch sang tiếng Ả Rập từ tiếng Hy Lạp cổ ἀδάμας - "không thể phá hủy") là một khoáng chất, một dạng thù hình lập phương của cacbon. Trong điều kiện bình thường, nó có thể di chuyển được, tức là có thể tồn tại vô thời hạn. Trong chân không hoặc trong khí trơở nhiệt độ cao nó dần dần biến thành than chì
Mạng kim cương rất chắc chắn: các nguyên tử carbon nằm trong đó tại các nút của hai mạng hình khối có các mặt ở giữa, chèn rất chặt vào nhau.
Than chì có thành phần tương tự như carbon, nhưng cấu trúc mạng tinh thể của nó không giống như kim cương. Trong than chì, các nguyên tử cacbon được sắp xếp thành từng lớp, trong đó liên kết của các nguyên tử cacbon tương tự như tổ ong. Các lớp này được kết nối với nhau lỏng lẻo hơn nhiều so với các nguyên tử carbon trong mỗi lớp. Vì vậy, than chì dễ bong tróc thành từng mảng và bạn có thể viết bằng nó. Nó được sử dụng để sản xuất bút chì và cũng là chất bôi trơn khô thích hợp cho các bộ phận máy hoạt động ở nhiệt độ cao.
Mọi người đều biết rằng vật liệu cứng nhất trên thế giới là kim cương. Cho đến nay điều này là đúng, nhưng hiện nay các nhà khoa học khẳng định rằng trong tự nhiên có một chất cứng hơn kim cương. Khoáng chất quý hiếm được hình thành trong quá trình phun trào núi lửa.
Một hợp chất hiếm gọi là lonsdaleite, giống như kim cương, bao gồm các nguyên tử carbon, đồng thời là khoáng chất cứng hơn kim cương 58%.
Một vật liệu gọi là boron nitrat wurtzite cứng hơn kim cương thông thường 18% và kim cương lonsdaleite hoặc hình lục giác cứng hơn 58%.
Khoáng vật quý hiếm lonsdaleite được hình thành khi một thiên thạch chứa than chì rơi xuống đất và boron nitrat wurtzite được sinh ra trong các vụ phun trào núi lửa.
Nếu giả định của các nhà khoa học được xác nhận thì điều quan trọng nhất tài liệu hữu ích trong số ba người đó có thể là anh ta, bởi vì nếu nhiệt độ caoà wurtzite boron nitride vẫn bền hơn. Vật liệu này có thể được sử dụng trong các dụng cụ cắt và khoan ở nhiệt độ cao.
Điều này thật nghịch lý nhưng lại đúng: wurtzite boron nitride có được độ cứng nhờ tính linh hoạt của các liên kết nguyên tử. Khi áp lực tác dụng lên cấu trúc của vật liệu, một số liên kết nguyên tử được sắp xếp lại 90% để giảm áp lực lên vật liệu.
Một loại kim cương hoàn toàn mới được tạo ra nhờ phát hiện ra điều kiện hình thành kim cương thiên thạch
ba chính cấp độ cấu trúc vấn đề theo quy mô đại diện.
Ở một giai đoạn nhất định trong quá trình phát triển sự sống trên Trái đất, trí thông minh nảy sinh, nhờ đó trình độ cấu trúc xã hội của vật chất xuất hiện. Ở cấp độ này có: cá nhân, gia đình, tập thể, nhóm xã hội, giai cấp và dân tộc, nhà nước, nền văn minh, nhân loại nói chung.
Theo một tiêu chí khác - thang biểu diễn - trong khoa học tự nhiên có ba cấp độ cấu trúc chính của vật chất:
- thế giới vi mô- thế giới của các vật thể vi mô cực kỳ nhỏ, không thể quan sát trực tiếp, kích thước không gian của chúng được tính từ 10-8 đến 10-16 cm và thời gian tồn tại từ vô cực đến 10-24 giây;
- thế giới vĩ mô- thế giới của những vật thể vĩ mô tương xứng với con người và trải nghiệm của anh ta. Số lượng không gian của các vật thể vĩ mô được biểu thị bằng milimét, centimet và kilômét (10-6-107 cm) và thời gian - tính bằng giây, phút, giờ, năm, thế kỷ;
- siêu thế giới- một thế giới có quy mô và tốc độ vũ trụ khổng lồ, khoảng cách được đo bằng đơn vị thiên văn, năm ánh sáng và phân tích (lên tới 1028 cm), và tuổi thọ của các vật thể không gian là hàng triệu tỷ năm
Các cấp độ cấu trúc của thế giới vi mô.
1. Máy hút bụi. (trường có năng lượng tối thiểu.)
2. Các hạt cơ bản.
Các hạt cơ bản là những “khối xây dựng” cơ bản tạo nên cả vật chất và trường. Hơn nữa, tất cả các hạt cơ bản đều không đồng nhất: một số trong chúng là hỗn hợp (proton, neutron), trong khi những hạt khác là không tổng hợp (electron, neutrino, photon). Các hạt không phải là hợp phần được gọi là cơ bản.
3. nguyên tử. Nguyên tử là một hạt vật chất kích thước hiển vi và khối lượng, phần nhỏ nhất nguyên tố hóa học, là người mang các thuộc tính của nó.
Một nguyên tử được tạo thành từ hạt nhân nguyên tử và các electron. Nếu số lượng proton trong hạt nhân trùng với số lượng electron thì toàn bộ nguyên tử trung hòa về điện.
4. Phân tử. Phân tử - một hạt trung hòa về điện được hình thành từ hai hoặc nhiều liên kết liên kết hóa trị nguyên tử, hạt nhỏ nhất của một chất hóa học
5. Vi thể.
Những khám phá mới đã cho phép:
1) bộc lộ sự tồn tại trong thực tại khách quan của không chỉ thế giới vĩ mô mà còn cả thế giới vi mô;
2) xác nhận ý tưởng về tính tương đối của sự thật, đây chỉ là một bước trên con đường dẫn đến hiểu biết về các đặc tính cơ bản của tự nhiên;
3) chứng minh rằng vật chất không bao gồm một “nguyên tố sơ cấp không thể phân chia” (nguyên tử), mà bao gồm vô số hiện tượng, loại và dạng vật chất cũng như mối quan hệ qua lại của chúng.
cấp độ cấu trúc của tổ chức vật chất trong megaworld và mô tả đặc điểm của chúng.
Mô tả ngắn gọn về megaworld
Các yếu tố cấu trúc chính của megaworld là 1) thiên thể, 2) các hành tinh và hệ thống hành tinh; 3) Cụm sao 4) Thiên hà. Chuẩn tinh, nhân thiên hà 5) Nhóm thiên hà 6) Siêu đám thiên hà 7) Siêu thiên hà 8) Vũ trụ.
Ngôi sao - chính đơn vị cấu trúc megaworld. Cái này nguồn mạnh mẽ năng lượng, lò phản ứng nhiệt hạch tự nhiên trong đó xảy ra quá trình tiến hóa hóa học. Chia thành bình thường (Mặt trời) và nhỏ gọn (lỗ đen)
Hành tinh là một ngôi sao lang thang, chúng đều quay quanh Mặt trời và quanh trục của chúng (các hành tinh hệ mặt trời Ví dụ). hành tinh lùn: Sao Diêm Vương, Charon, Ceres, Seine, Sedna.
CỤM SAO là các nhóm sao bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn có cùng độ tuổi và nguồn gốc chung. Phân biệt cụm sao cầu và cụm mở
Thiên hà (tiếng Hy Lạp cổ Γαλαξίας - màu trắng đục, màu trắng đục) - một hệ thống khổng lồ, bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn của các ngôi sao và cụm sao, khí và bụi liên sao và vật chất tối. Theo hình dạng của chúng, chúng được chia thành các hình dạng bất đối xứng tròn, xoắn ốc và không đối xứng.
Chuẩn tinh (tiếng Anh quasar) là một hạt nhân thiên hà hoạt động mạnh mẽ và ở xa. Chuẩn tinh là một trong những vật thể sáng nhất trong Vũ trụ - năng lượng bức xạ của chúng đôi khi lớn gấp hàng chục, hàng trăm lần tổng năng lượng của tất cả các ngôi sao trong các thiên hà như của chúng ta.
Các cụm thiên hà là hệ thống thiên hà bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn và là một trong những cấu trúc lớn nhất trong vũ trụ. Kích thước của các cụm thiên hà có thể đạt tới 108 năm ánh sáng.
Megagalaxy là một phần của Vũ trụ có thể quan sát được (cả với sự trợ giúp của kính thiên văn và bằng mắt thường).
Thế giới vĩ mô là thế giới của các vật thể vĩ mô, chiều kích của nó tương quan với quy mô trải nghiệm của con người. Các đại lượng không gian được biểu thị bằng milimét, cm, mét và kilômét, và thời gian - tính bằng giây, phút, giờ, ngày và năm. Thế giới vĩ mô có nhiều cấp độ tổ chức (vật lý, hóa học, sinh học và xã hội).
Như đã đề cập trước đó, thế giới vĩ mô có một tổ chức khá phức tạp. Phần tử nhỏ nhất của nó là nguyên tử và phần tử lớn nhất của nó là hệ thống lớn- hành tinh Trái đất. Nó bao gồm cả hệ thống phi sống và hệ thống sống ở nhiều cấp độ khác nhau. Mỗi cấp độ tổ chức của thế giới vĩ mô đều chứa đựng cả cấu trúc vi mô và cấu trúc vĩ mô. Ví dụ, các phân tử dường như thuộc về thế giới vi mô, vì chúng ta không thể quan sát trực tiếp chúng. Nhưng một mặt, điều quan trọng nhất cấu trúc lớn thế giới vi mô - nguyên tử. Và bây giờ chúng ta có cơ hội quan sát với sự trợ giúp của kính hiển vi thế hệ mới nhất thậm chí là một phần của nguyên tử hydro. Mặt khác, có những phân tử khổng lồ có cấu trúc cực kỳ phức tạp, chẳng hạn như DNA của nhân có thể dài gần một cm. Giá trị này khá tương đương với kinh nghiệm của chúng tôi và nếu phân tử dày hơn, chúng ta sẽ nhìn thấy nó bằng mắt thường.
Tất cả các chất được tìm thấy ở dạng rắn hoặc trạng thái lỏng, bao gồm các phân tử. Các phân tử hình thành và lưới tinh thể và quặng, đá và các vật thể khác, tức là những gì chúng ta có thể cảm nhận, nhìn thấy, v.v. Tuy nhiên, bất chấp sự hình thành khổng lồ như núi và đại dương, đây đều là những phân tử được kết nối với nhau. Phân tử - cấp độ mới các tổ chức, tất cả chúng đều bao gồm các nguyên tử, trong các hệ thống này được coi là không thể phân chia, tức là các yếu tố của hệ thống.
Cả cấp độ tổ chức vật lý của thế giới vĩ mô và mức độ hóa học xử lý các phân tử và các trạng thái khác nhau của vật chất. Tuy nhiên, mức độ hóa học phức tạp hơn nhiều. Nó không bị quy giản về mặt vật lý nếu xét đến cấu trúc của các chất, tính chất vật lý, chuyển động (tất cả điều này đã được nghiên cứu trong vật lý cổ điển) ít nhất là về độ phức tạp quá trình hóa học Và khả năng phản ứng vật liệu xây dựng.
Ở cấp độ tổ chức sinh học của thế giới vĩ mô, ngoài các phân tử, chúng ta thường không thể nhìn thấy tế bào nếu không có kính hiển vi. Nhưng có những tế bào đạt kích thước khổng lồ, chẳng hạn như sợi trục của tế bào thần kinh bạch tuộc dài một mét hoặc thậm chí hơn. Đồng thời, tất cả các tế bào đều có một số đặc điểm giống nhau: chúng bao gồm màng, vi ống, nhiều tế bào có nhân và bào quan. Lần lượt, tất cả các màng và bào quan đều bao gồm các phân tử khổng lồ (protein, lipid, v.v.) và các phân tử này bao gồm các nguyên tử. Do đó, cả các phân tử thông tin khổng lồ (DNA, RNA, enzyme) và tế bào đều ở cấp độ vi mô. cấp độ sinh học tổ chức vật chất, bao gồm các thành tạo khổng lồ như biocenoses và sinh quyển.
TRÊN cấp độ xã hội các tổ chức của thế giới vĩ mô (xã hội) cũng khác nhau cấp độ khác nhau các tổ chức. Như vậy, nhân cách là tính xã hội của cá nhân; gia đình, tập thể - xã hội giữa các cá nhân. Cả tính xã hội cá nhân và tính xã hội liên cá nhân đều là cấp độ vi mô của xã hội. Xã hội và bản thân nhà nước là tính xã hội siêu cá nhân - ở cấp độ vĩ mô.
Tiết lộ mối quan hệ giữa các thế giới vi mô, vĩ mô và lớn.
Ranh giới của thế giới vi mô và vĩ mô là di động, không có thế giới vi mô và vĩ mô riêng biệt. Đương nhiên, các đối tượng vĩ mô và siêu đối tượng được xây dựng từ các đối tượng vi mô, còn các hiện tượng vĩ mô và siêu lớn thì dựa trên các hiện tượng vi mô. Điều này được thấy rõ trong ví dụ về cấu trúc của Vũ trụ từ các hạt cơ bản tương tác trong khuôn khổ vật lý vi mô vũ trụ. Khoa học cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa thế giới vĩ mô và vi mô và đặc biệt phát hiện ra khả năng xuất hiện của các vật thể vĩ mô trong sự va chạm của các hạt vi mô năng lượng cao
Vấn đề là tập vô hạn tất cả các vật thể và hệ thống tồn tại trên thế giới, chất nền của mọi thuộc tính, kết nối, mối quan hệ và hình thức chuyển động. Cơ sở của ý tưởng về cấu trúc thế giới vật chất là một cách tiếp cận có hệ thống, theo đó bất kỳ vật thể nào của thế giới vật chất, dù là nguyên tử, hành tinh, sinh vật hay thiên hà, đều có thể được coi là một sự hình thành phức tạp, bao gồm các bộ phận cấu thành được tổ chức thành một khối thống nhất.
Khoa học hiện đại xác định ba cấp độ cấu trúc trên thế giới.
Thế giới vi mô là các phân tử, nguyên tử, hạt cơ bản - thế giới của những vật thể vi mô cực nhỏ, không thể quan sát trực tiếp, có độ đa dạng về không gian được tính từ 10 -8 đến 10 -16 cm và thời gian tồn tại từ vô cực đến 10 -24 s .
Thế giới vĩ mô là thế giới có hình thái và số lượng ổn định tương xứng với con người, cũng như các phức hợp kết tinh của phân tử, sinh vật, quần xã sinh vật; thế giới của các vật thể vĩ mô, kích thước của nó có thể so sánh với quy mô trải nghiệm của con người: các đại lượng không gian được biểu thị bằng milimét, cm và kilômét, và thời gian - tính bằng giây, phút, giờ, năm.
Megaworld là các hành tinh, quần thể sao, thiên hà, siêu thiên hà - một thế giới có quy mô và tốc độ vũ trụ khổng lồ, khoảng cách được đo bằng năm ánh sáng và thời gian tồn tại của các vật thể vũ trụ được đo bằng hàng triệu tỷ năm.
Và mặc dù các cấp độ này có quy luật cụ thể của riêng chúng, nhưng các thế giới vi mô, vĩ mô và siêu lớn đều có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.
Ở cấp độ vi mô, vật lý ngày nay đang nghiên cứu các quá trình diễn ra ở độ dài cỡ 10 mũ âm 18 cm, trong khoảng thời gian cỡ 10 mũ âm 20 giây của s. Trong siêu thế giới, các nhà khoa học sử dụng các công cụ để ghi lại các vật thể ở xa chúng ta ở khoảng cách khoảng 9-12 tỷ năm ánh sáng.
Thế giới vi mô.
Vào thời cổ đại, Democritus đã đưa ra giả thuyết nguyên tử về cấu trúc của vật chất. Nhờ các công trình của J. Dalton, các tính chất vật lý và hóa học của nguyên tử bắt đầu được nghiên cứu. Vào thế kỷ 19 D.I. Mendeleev đã xây dựng một hệ thống các nguyên tố hóa học dựa trên trọng lượng nguyên tử của chúng.
Trong vật lý, ý tưởng nguyên tử là thứ không thể phân chia cuối cùng các nguyên tố cấu trúc vật chất đến từ hóa học. Thực ra nghiên cứu vật lý nguyên tử bắt đầu vào cuối thế kỷ 19, khi nhà vật lý người Pháp A. A. Becquerel phát hiện ra hiện tượng phóng xạ, bao gồm sự biến đổi tự phát nguyên tử của một số nguyên tố thành nguyên tử của các nguyên tố khác. Năm 1895, J. Thomson phát hiện ra electron, một hạt tích điện âm là một phần của mọi nguyên tử. Vì các electron có điện tích âm và nguyên tử nói chung là trung hòa về điện, người ta cho rằng ngoài electron còn có một hạt tích điện dương. Có một số mô hình về cấu trúc của nguyên tử.
Những phẩm chất cụ thể của các vật thể vi mô đã được xác định, thể hiện ở sự có mặt của cả hai tính chất hạt (hạt) và ánh sáng (sóng). Các hạt cơ bản là những đối tượng đơn giản nhất của thế giới vi mô, tương tác như một tổng thể duy nhất. Hơn 300 giống được biết đến. Vào nửa đầu thế kỷ XX. Các photon, proton, neutron đã được phát hiện, và sau đó - neutrino, meson và các loại khác. Các đặc tính chính của hạt cơ bản: khối lượng, điện tích, tuổi thọ trung bình, Số lượng tử. Tất cả các hạt cơ bản, hoàn toàn trung hòa, đều có phản hạt riêng - các hạt cơ bản có cùng đặc điểm, nhưng khác nhau về dấu của điện tích. Khi các hạt va chạm, chúng bị phá hủy (sự hủy diệt).
Số lượng hạt cơ bản được phát hiện đang tăng lên nhanh chóng. Chúng được kết hợp thành “họ” (bộ bội), “chi” (siêu bội), “bộ lạc” (hadron, lepton, photon, v.v.). Một số hạt được nhóm lại theo nguyên tắc đối xứng. Ví dụ, một bộ ba gồm ba hạt (quark) và một bộ ba gồm ba phản hạt (phản quark). Vào cuối thế kỷ XX, vật lý đã tiếp cận việc tạo ra một hệ thống lý thuyết hài hòa giải thích các tính chất của các hạt cơ bản. Các nguyên tắc được đề xuất giúp có thể đưa ra phân tích lý thuyết về sự đa dạng của các hạt, sự chuyển hóa lẫn nhau của chúng và xây dựng lý thuyết thống nhất tất cả các loại tương tác.
Giới thiệu
Vật chất (lat.) - Thực tế khách quan, được trao cho một người trong các cảm giác của anh ta và tồn tại độc lập với chúng, một chất nhất định, nền tảng của tất cả các vật thể và hệ thống thực sự tồn tại, tính chất, mối liên hệ giữa chúng và các hình thức chuyển động, là thứ mà tất cả các cơ thể đều được tạo thành. Các hình thức tồn tại của vật chất là không gian và thời gian.
Kiến thức khoa học hiện đại dựa trên cấu trúc của vật chất và cách tiếp cận có hệ thống. Hệ thống - đây là một tính toàn vẹn nhất định thể hiện dưới dạng một cái gì đó thống nhất trong mối quan hệ với các đối tượng hoặc điều kiện khác. Khái niệm hệ thống bao gồm một tập hợp các phần tử và các kết nối giữa chúng. Dưới phần tử của hệ thốngđược hiểu là một thành phần của hệ thống, mà hơn nữa, trong hệ thống này, được coi là không thể phân chia, dưới cơ cấu tổ chức của vật chất - của nó cấu trúc phân cấp - bất kỳ vật thể nào từ vi hạt đến sinh vật, hành tinh và thiên hà đều là một phần của nhiều vật thể hơn giáo dục phức tạp và bản thân nó có thể được coi là như vậy, nghĩa là bao gồm một số thành phần nhất định. Phần của thế giới có thể quan sát được kéo dài trong không gian từ 10 -17 đến 10 26 m và theo thời gian - lên tới 2 10 10 năm.
Khoa học hiện đại chia thế giới xung quanh chúng ta thành ba khu vực: thế giới vi mô, thế giới vĩ mô và thế giới lớn. Điều này trở nên khả thi nhờ kết quả của hàng thế kỷ nghiên cứu của con người về thiên nhiên. Tiêu chí để xác định các cấp độ cấu trúc khác nhau như sau: quy mô không gian thời gian; một tập hợp các thuộc tính thiết yếu; quy luật chuyển động cụ thể; mức độ phức tạp tương đối gặp phải trong quá trình phát triển mang tính lịch sử vấn đề ở một khu vực nhất định trên thế giới.
Thế giới vi mô là một khu vực tự nhiên mà con người có thể tiếp cận thông qua các thiết bị (kính hiển vi, phân tích tia X, v.v.). Chúng tôi không thể hiểu được các mô hình ở đây và chúng tôi ngoại suy các khái niệm của mình ở đây. Vũ trụ vĩ mô là một khu vực tự nhiên mà chúng ta có thể tiếp cận được, tức là khu vực luật pháp của chúng ta. Chúng tôi rất khó tiếp cận Megaworld; Đây là diện tích của các vật thể lớn, kích thước lớn và khoảng cách giữa chúng. Chúng tôi nghiên cứu những mô hình này một cách gián tiếp. Trong những khu vực này có sự phân cấp các đối tượng sau: thế giới vi mô là chân không, các hạt cơ bản, hạt nhân, nguyên tử, phân tử, tế bào; thế giới vĩ mô là các vật thể vĩ mô (chất rắn, chất lỏng, chất khí, huyết tương), cá thể, loài, quần thể, quần xã, sinh quyển; Megaworld là các hành tinh, ngôi sao, thiên hà, Siêu thiên hà, Vũ trụ.
Hiện tại người ta cho rằng K.H. Rakhmatullin có thêm hai cấp độ giả thuyết - thế giới ngầm (thế giới vi mô trong thế giới vi mô) và siêu thế giới (siêu thế giới). Tuy nhiên, chúng vẫn chưa được quan sát thực nghiệm hoặc thiết lập một cách đáng tin cậy.
thế giới vi mô
thế giới vi mô
– một thế giới gồm các hệ vi mô cực kỳ nhỏ, không thể quan sát trực tiếp với kích thước đặc trưng là 10 -10 - 10 -18 m. Đây là một thế giới - từ nguyên tử đến các hạt cơ bản. Đồng thời, thế giới vi mô được đặc trưng bởi thuyết nhị nguyên sóng hạt, tức là. bất kỳ vật thể vi mô nào cũng có cả tính chất sóng và hạt. Mô tả về thế giới vi mô dựa trên nguyên tắc bổ sung của N. Bohr và mối quan hệ bất định của Heisenberg. Thế giới của các hạt cơ bản, từ lâu đã được coi là “khối xây dựng” cơ bản, tuân theo các định luật cơ học lượng tử, điện động lực học lượng tử và sắc động lực học lượng tử. Trường lượng tử có bản chất rời rạc.
Các khái niệm chính liên quan đến thế giới vi mô là: hạt cơ bản, hạt nhân, nguyên tử, phân tử và tế bào.
Các hạt cơ bản- các hạt vật chất nhỏ nhất được biết đến.Tất cả các hạt cơ bản đã biết đều được chia thành hai nhóm: hadron và lepton. Người ta cho rằng các hadron có cấu trúc tổng hợp: chúng bao gồm các hạt quark cơ bản thực sự. Và hơn nữa, sự tồn tại của sáu loại quark được cho phép.
Các hạt ổn định, tức là sống ở trạng thái tự do trong thời gian không giới hạn, là proton, electron, photon và rõ ràng là các loại neutrino. Tuổi thọ của proton là 10 31 năm. Sự hình thành tồn tại ngắn nhất là cộng hưởng - thời gian tồn tại của chúng là khoảng 10 -23 giây.
Sự thống nhất giữa các khái niệm tương đối và lượng tử, được thực hiện ở quy mô lớn từ những năm 1930, đã dẫn đến một trong những dự đoán nổi bật nhất trong vật lý - sự khám phá ra thế giới phản hạt. Một hạt và phản hạt tương ứng của nó có cùng thời gian sống, cùng khối lượng và điện tích của chúng bằng nhau nhưng trái dấu. Thuộc tính đặc trưng nhất của cặp hạt-phản hạt là khả năng hủy (tự hủy) khi gặp sự biến đổi thành các hạt thuộc loại khác. Phản hạt có thể tập hợp thành phản vật chất. Bất chấp sự đối xứng vi mô giữa các hạt và phản hạt, không có vùng nào có hàm lượng phản vật chất đáng chú ý được phát hiện trong Vũ trụ. Các hạt và phản hạt của chúng tương tác như nhau với trường hấp dẫn, điều này cho thấy không có “phản hấp dẫn”.
Lõi. Hạt nhân nguyên tử là hệ liên kết của proton và neutron. Khối lượng của hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của proton và neutron tự do tạo nên hạt nhân một chút. Đây là một hiệu ứng tương đối tính quyết định năng lượng liên kết của hạt nhân. Hạt nhân được biết đến với điện tích bằng một điện tích proton đến 109 điện tích proton và với số lượng proton và neutron (tức là nucleon) từ 1 đến khoảng 260. Mật độ số lượng của các hạt trong hạt nhân đa nucleon là vào khoảng 1044 nucleon. /m 3, và mật độ khối lượng là 10 17 kg/m 3 . “Bán kính” của hạt nhân thay đổi từ 2 x 10 -15 m (hạt nhân helium) đến 7 x 10 -15 m (hạt nhân uranium). Hạt nhân có hình elip thuôn dài hoặc dẹt (hoặc thậm chí phức tạp hơn).
Hạt nhân như một hệ lượng tử có thể ở nhiều trạng thái kích thích rời rạc khác nhau. Về cơ bản, trạng thái của hạt nhân có thể ổn định (ổn định) hoặc không ổn định (phóng xạ). Thời gian trong đó một nửa số lượng hạt nhân không ổn định ở cấp độ vĩ mô phân rã được gọi là chu kỳ bán rã. Chu kỳ bán rã của các nguyên tố mà chúng ta biết thay đổi từ khoảng 10 18 năm đến 10 -10 giây.
Nguyên tử. Chúng bao gồm một lõi dày đặc và quỹ đạo điện tử. Hạt nhân mang điện tích dương và được bao quanh bởi một đám electron mang điện tích âm. Nói chung, nguyên tử trung hòa về điện. Nguyên tử là đơn vị cấu trúc nhỏ nhất của các nguyên tố hóa học. Ngược lại với “sự đóng gói dày đặc” của các hạt hạt nhân, các electron nguyên tử tạo thành những lớp vỏ rất lỏng lẻo và có dạng ren. Có những quy tắc nghiêm ngặt đối với “dân số” quỹ đạo xung quanh hạt nhân của các electron. Các electron nằm ở các tầng trên cùng của “ngôi nhà nguyên tử” quyết định khả năng phản ứng của các nguyên tử, tức là khả năng kết hợp của chúng với các nguyên tử khác. Hầu hết các nguyên tố đều có nguyên tử không ổn định về mặt hóa học. Một nguyên tử ổn định nếu lớp vỏ ngoài của nó được lấp đầy một số nhất định electron. Các nguyên tử có lớp vỏ ngoài không được lấp đầy sẽ đi vào phản ứng hoá học, tạo thành liên kết với các nguyên tử khác.
Phân tử. Phân tử là đơn vị cấu trúc nhỏ nhất của một hợp chất hóa học phức tạp. Số lượng kết hợp có thể có của các nguyên tử xác định số lượng các hợp chất hóa học, lên tới hàng triệu. Về mặt định tính, phân tử là một chất cụ thể bao gồm một hoặc nhiều nguyên tố hóa học, các nguyên tử của chúng được kết hợp thành các hạt do trao đổi tương tác hóa học. Với việc tiêu tốn một lượng năng lượng nhất định, một phân tử ổn định có thể bị phân hủy thành các nguyên tử.
Một số nguyên tử (ví dụ carbon và hydro) có khả năng hình thành các chuỗi phân tử phức tạp, làm cơ sở cho sự hình thành các cấu trúc phức tạp hơn (đại phân tử), vốn đã biểu hiện các đặc tính sinh học, tức là các đặc tính của sinh vật sống.
Tế bào. Trải qua 3 tỷ năm tồn tại trên hành tinh của chúng ta, vật chất sống đã phát triển thành vài triệu loài, nhưng tất cả chúng - từ vi khuẩn đến động vật bậc cao - đều bao gồm các tế bào. Tế bào là một phần có tổ chức của vật chất sống: nó đồng hóa thức ăn, có khả năng tồn tại và phát triển, đồng thời có thể phân chia thành hai phần, mỗi phần chứa vật liệu di truyền giống hệt tế bào ban đầu. Các tế bào đóng vai trò là cấu trúc cơ bản ở cấp độ bản thể của tổ chức sự sống. Tế bào bao gồm một nhân và tế bào chất. Từ môi trường tế bào được ngăn cách bởi một màng plasma, màng này điều chỉnh sự trao đổi giữa bên trong và bên ngoài. môi trường bên ngoài và đóng vai trò là ranh giới của tế bào. Mỗi tế bào chứa vật liệu di truyền dưới dạng DNA, có chức năng điều hòa sự sống và khả năng tự sinh sản. Kích thước tế bào được đo bằng micromet (µm) - phần triệu mét và nanomet (nm) - phần tỷ. Tế bào tồn tại dưới dạng sinh vật độc lập (vi khuẩn nguyên sinh) hoặc là một phần của sinh vật đa bào.
Khái niệm vật lý hiện đại
Ban đầu, ý tưởng cho rằng vật chất có thể bao gồm các hạt riêng lẻ lần đầu tiên được Leucipus đến từ Miletus (Hy Lạp cổ đại) thể hiện vào thế kỷ thứ 5. BC đ. Ý tưởng này được phát triển bởi học trò của ông là Democritus, người đã giới thiệu từ “nguyên tử” (từ tiếng Hy Lạp “atomos”, có nghĩa là “không thể phân chia”). Vào đầu thế kỷ 19, John Dalton đã làm sống lại từ này, mang lại cơ sở khoa học cho những ý tưởng suy đoán của người Hy Lạp cổ đại. Theo Dalton, nguyên tử là một hạt rất nhỏ hạt không thể chia được chất tham gia phản ứng hóa học.
Những ý tưởng đơn giản của Dalton về nguyên tử đã bị lung lay vào năm 1897 khi J. Thompson phát hiện ra rằng nguyên tử có thể phát ra những hạt tích điện âm thậm chí còn nhỏ hơn (sau này gọi là electron). Rõ ràng là nguyên tử có cơ cấu nội bộ. Khám phá này chỉ ra rằng nguyên tử cũng phải chứa điện tích dương. Thompson đưa ra giả thuyết rằng các electron bị phân tán khắp một nguyên tử tích điện dương, giống như nho khô trong ổ bánh mì. Mô hình này không cho phép giải thích một số tính chất của nguyên tử, nhưng một mô hình tiên tiến hơn chỉ được tạo ra sau khi phát hiện ra bức xạ phóng xạ. Hiện tượng phóng xạ được phát hiện bởi Becquerel, người đã phát hiện ra rằng các nguyên tử uranium tự phát ra bức xạ. Ba dạng bức xạ này được biết đến: ? – dòng proton và neutron, ? – các electron tích điện âm và? - bức xạ từ trường sóng ngắn không mang điện.
Năm 1911, E. Rutherford đề xuất một mô hình nguyên tử hoàn toàn mới - mô hình hành tinh, dựa trên kết quả thí nghiệm của chính ông và thí nghiệm của Hans Geiger, trong đó đo khoảng cách của các hạt β đi qua lá vàng. Theo mô hình của Rutherford, điện tích dương và phần lớn nguyên tử tập trung ở hạt nhân trung tâm, nơi các electron chuyển động xung quanh. Rutherford sau đó đã chứng minh rằng điện tích dương của hạt nhân được mang bởi các hạt nặng hơn electron 1836 lần. Ông gọi chúng là proton. Số lượng proton được gọi là số nguyên tử và nó luôn bằng số lượng electron bao quanh hạt nhân. Sau đó người ta phát hiện ra rằng tất cả hạt nhân nguyên tử (trừ hạt nhân hydro) đều chứa các hạt không mang điện - neutron có khối lượng gần bằng khối lượng của proton.
Tuy nhiên, mô hình nguyên tử của Rutherford không ổn định, vì các electron quay tròn, mất năng lượng, cuối cùng sẽ rơi vào hạt nhân. Nguyên tử là những cấu tạo rất ổn định, để phá hủy chúng cần có lực rất lớn.
Nhà vật lý người Đan Mạch Niels Bohr, người đã thực hiện bước quan trọng tiếp theo hướng tới việc tạo ra một mô hình nguyên tử, đã dựa vào hai lĩnh vực nghiên cứu khác. Điều thứ nhất là thuyết lượng tử, thứ hai là quang phổ. Ý tưởng lượng tử hóa lần đầu tiên được Max Planck đề xuất vào năm 1900 để giải thích cơ chế bức xạ nhiệt và ánh sáng của một vật thể nóng lên. Planck đã chỉ ra rằng năng lượng chỉ có thể được phát ra và hấp thụ ở một số phần hoặc lượng tử nhất định.
Bohr đã công nhận rằng một electron chuyển động trong nguyên tử hydro chỉ có thể tồn tại ở những quỹ đạo cố định, và các vạch quang phổ của hydro tương ứng với sự hấp thụ hoặc phát xạ của một lượng tử năng lượng. Những quá trình này xảy ra khi một electron “nhảy” từ quỹ đạo cố định này sang quỹ đạo cố định khác.
Kết quả là, quỹ đạo của Bohr hóa ra không phải là quỹ đạo chính xác của electron mà là những nơi mà nó có nhiều khả năng được tìm thấy nhất trong nguyên tử. Theo ý tưởng về lưỡng tính sóng-hạt, lần đầu tiên được thể hiện bởi Louis de Broglie, các hạt hạ nguyên tử có thể được mô tả giống như ánh sáng, theo nghĩa là trong một số trường hợp nên sử dụng khái niệm “hạt”, và ở những nơi khác - "sóng".
Tuy nhiên, theo quan điểm hóa học, ý tưởng coi nguyên tử là hạt vật chất nhỏ nhất tham gia phản ứng hóa học vẫn là thuận tiện nhất.
Hiện tượng phóng xạ kèm theo sự giải phóng một lượng năng lượng hạt nhân khổng lồ gắn liền với vật lý hạt nhân.
Khi khối phổ kế—dụng cụ cho phép người ta đo khối lượng của từng ion và hạt nhân—đạt được độ chính xác khá cao, người ta phát hiện ra rằng khối lượng hạt nhân không bằng tổng khối lượng của các proton và neutron cấu thành của chúng. Theo công thức tương đối tính của Einstein E=mc2, sự chênh lệch khối lượng này là nguồn năng lượng hạt nhân.
Lý thuyết hiện đại xem hạt nhân như một khối nguyên thủy của proton và neutron. Nếu một hạt nhân vỡ thành hai phần gần bằng nhau thì quá trình này được gọi là phân hạch; nếu hạt nhân phát ra một hoặc nhiều hạt thì đây là sự phân rã phóng xạ; khi hai hạt nhân kết hợp với nhau, người ta nói đến phản ứng tổng hợp hạt nhân.
Do đó, đến năm 1932, người ta đã xác định rằng các nguyên tử bao gồm các hạt hạ nguyên tử (cơ bản) - proton và neutron, tạo thành một hạt nhân tích điện dương và các electron tích điện âm quay xung quanh nó.
Nhà vật lý người Anh P.A. Dirac dự đoán sự tồn tại của positron, phản hạt của electron, được phát hiện bằng thực nghiệm vào năm 1934.
Để có được bức tranh hoàn chỉnh về cấu trúc của vật chất, cần phải mô tả không chỉ bản thân các hạt hạ nguyên tử mà còn cả cách chúng được giữ gần nhau, tức là. sự tương tác của họ. Bốn loại tương tác đã được xác định. 1) Tương tác hấp dẫn gây ra lực hút giữa các vật thể tỷ lệ với khối lượng của chúng (tác dụng ở cấp độ vĩ mô). 2) Tương tác điện từ xảy ra giữa các hạt mang điện. Nó mạnh hơn nhiều so với trọng lực và gây ra lực hút giữa hạt nhân và electron.
3) Tương tác mạnh diễn ra bên trong hạt nhân. Nó mạnh hơn điện từ khoảng 1000 lần và hoạt động ở khoảng cách tương đương với kích thước của hạt nhân< 10 -12 см. 4)Слабое
взаимодействие – в триллион раз слабее
электромагнитного. Оно наблюдается в
ряде процессов, связанных с превращением
частиц, например, при?–распаде, в котором
нейтрон превращается в протон, электрон
и антинейтрино.
Nhiều cách khác nhau để giải thích sự tương tác đã được đề xuất. Một trong số đó sử dụng khái niệm lực trường. Một mô hình tương tác khác, dựa trên cơ học lượng tử, sử dụng ý tưởng trao đổi các hạt ảo. Hai hạt tích điện tương tác bằng cách phát ra và hấp thụ photon. Tương tác hấp dẫn được giải thích bằng sự trao đổi các hạt giả thuyết gọi là graviton. Năm 1935 Hideki
Yukawa cho rằng tương tác mạnh “giữ” các hạt nhân lại với nhau là do sự trao đổi của một hạt nào đó có khối lượng nằm giữa khối lượng của một proton và một electron. Ngày nay hạt này, được gọi là meson hay pion, đã được biết đến. Một hạt khác, boson vectơ trung gian, đã được đề xuất để giải thích các tương tác yếu, nhưng vẫn chưa được khám phá.
Trong quá trình nghiên cứu các tia vũ trụ và nhiều hạt khác được phát hiện trong các thí nghiệm tiến hành ở máy gia tốc. Ngày nay người ta đã biết hơn 400 hạt hạ nguyên tử (cơ bản), hầu hết chúng đều không ổn định. Chúng được đặc trưng bởi khối lượng, điện tích và tuổi thọ trung bình nhất định của hạt. Nhiều hạt hạ nguyên tử được phân loại thành các nhóm. Các hạt tham gia tương tác mạnh được gọi là hadron; chúng bao gồm các nucleon (proton và neutron); các hạt không tham gia vào tương tác mạnh được gọi là lepton, trong số đó có electron và neutrino.
Vật lý năng lượng cao coi một trong những nhiệm vụ chính của nó là tạo ra một lý thuyết thống nhất giải thích và kết nối tất cả bốn loại tương tác, cũng như sự tồn tại và hoạt động của vô số hạt cơ bản như vậy.
thế giới vĩ mô
Thế giới vĩ mô là thế giới của các đại thực thể, từ các đại phân tử (kích thước từ 10–6 cm trở lên) đến các vật thể có kích thước tương đương với quy mô trải nghiệm trực tiếp của con người - milimét, cm, kilômét, cho đến kích thước của Trái đất (40.000 km).
Các phân tử được coi là các hạt kết nối các cấp độ vi mô và vĩ mô của vật chất. Chúng, bao gồm các nguyên tử, được cấu tạo theo cách tương tự, nhưng thể tích chiếm giữ ở đây bởi các quỹ đạo điện tử lớn hơn một chút và các quỹ đạo phân tử được định hướng trong không gian. Kết quả là mỗi phân tử có một hình dạng cụ thể. Vì phân tử phức tạp, đặc biệt là những sản phẩm hữu cơ, hình dạng là rất quan trọng. Thành phần và cấu trúc không gian của các phân tử quyết định tính chất của một chất. Chúng ta sẽ xem xét các loại liên kết của các ion, cấu trúc của các chất và phân tử, hệ thống hóa học và phản ứng hóa học sau này khi nghiên cứu chủ đề “Hệ thống và quá trình hóa học”.
Trong những điều kiện nhất định, các nguyên tử và phân tử cùng loại có thể tập hợp thành những tập hợp khổng lồ - vật chất vĩ mô (vật chất). Chất là một loại vật chất; toàn bộ thế giới xung quanh chúng ta bao gồm những gì. Các chất bao gồm các hạt nhỏ - nguyên tử, phân tử, ion, hạt cơ bản có khối lượng và chuyển động và tương tác liên tục. Có rất nhiều chất, khác nhau về thành phần và tính chất. Các chất được chia thành đơn giản, phức tạp, tinh khiết, vô cơ và hữu cơ. Tính chất của các chất có thể được giải thích và dự đoán dựa trên thành phần và cấu trúc của chúng.
Một chất đơn giản bao gồm các hạt (nguyên tử hoặc phân tử) được hình thành bởi các nguyên tử của một nguyên tố hóa học. Ví dụ: 0 2 (oxy), 0 3 (ozone), S (lưu huỳnh), Ne (neon) là những chất đơn giản.
Một chất phức tạp bao gồm các hạt được hình thành bởi các nguyên tử của các nguyên tố hóa học khác nhau. Ví dụ: H 2 S0 4 (axit sunfuric); FeS (sắt sunfua); CH 4 (metan) - chất phức tạp.
Chất tinh khiết là chất bao gồm các hạt giống hệt nhau (phân tử, nguyên tử, ion) có những tính chất cụ thể nhất định. Để làm sạch các chất khỏi tạp chất họ sử dụng Các phương pháp khác nhau: kết tinh lại, chưng cất, lọc.
Chất vô cơ là hợp chất hóa học được hình thành bởi tất cả các nguyên tố hóa học (trừ hợp chất cacbon được xếp vào chất hữu cơ). Các chất vô cơ được hình thành trên Trái đất và trong không gian dưới tác động của các yếu tố lý hóa tự nhiên. Khoảng 300 nghìn hợp chất vô cơ đã được biết đến. Chúng hình thành gần như toàn bộ thạch quyển, thủy quyển và bầu khí quyển của Trái đất. Chúng có thể chứa các nguyên tử của tất cả các nguyên tố hóa học hiện được biết đến với nhiều cách kết hợp và tỷ lệ định lượng khác nhau. Ngoài ra, một lượng lớn chất vô cơ được sản xuất nhân tạo trong các phòng thí nghiệm khoa học và nhà máy hóa chất. Tất cả các chất vô cơ được chia thành các nhóm có tính chất tương tự(nhóm hợp chất vô cơ).
Chất hữu cơ là hợp chất của cacbon với một số nguyên tố khác: hydro, oxy, nitơ, lưu huỳnh. Trong số các hợp chất cacbon, oxit cacbon, axit cacbonic và muối của nó là những hợp chất vô cơ, không được phân loại là hữu cơ. Các hợp chất này được đặt tên là "hữu cơ" do thực tế là đại diện đầu tiên của nhóm chất này được phân lập từ mô của sinh vật. Trong một thời gian dài, người ta tin rằng những hợp chất như vậy không thể được tổng hợp trong ống nghiệm bên ngoài cơ thể sống. Tuy nhiên, vào nửa đầu thế kỷ 19. Các nhà khoa học đã tìm cách thu được các chất nhân tạo mà trước đây chỉ được chiết xuất từ mô của động vật và thực vật hoặc các chất thải của chúng: urê, chất béo và đường. Đây là bằng chứng về khả năng sản xuất các chất hữu cơ một cách nhân tạo và là sự khởi đầu của các ngành khoa học mới - hóa học hữu cơ và hóa sinh. Các chất hữu cơ có một số đặc tính giúp phân biệt chúng với chất vô cơ: chúng không chịu được nhiệt độ cao; các phản ứng liên quan đến chúng diễn ra chậm và đòi hỏi những điều kiện đặc biệt. Hợp chất hữu cơ bao gồm axit nucleic, protein, carbohydrate, lipid, hormone, vitamin và nhiều chất khác đóng vai trò chính trong việc xây dựng và hoạt động của các sinh vật thực vật và động vật. Thực phẩm, nhiên liệu, nhiều loại thuốc, quần áo - tất cả đều bao gồm các chất hữu cơ.
Các đối tượng quan trọng nhất của thế giới vĩ mô là: cá thể, loài, quần thể và sinh quyển.
Cá nhân(cá nhân, mẫu vật) - một đơn vị sự sống cơ bản không thể chia cắt trên Trái đất. Không thể chia một cá nhân thành nhiều phần mà không làm mất đi “tính cá nhân”. Tất nhiên, trong một số trường hợp, vấn đề xác định ranh giới của một cá nhân hay một cá nhân không đơn giản và hiển nhiên như vậy. Từ quan điểm tiến hóa, một cá thể nên được coi là tất cả các đơn vị hình thái sinh lý có nguồn gốc từ một hợp tử, giao tử, bào tử, chồi và chịu sự tác động của các yếu tố cơ bản. Ở cấp độ bản thể, đơn vị sự sống là cá thể từ thời điểm bắt đầu cho đến khi chết. Thông qua việc đánh giá một cá thể trong quá trình chọn lọc tự nhiên, khả năng tồn tại của một kiểu gen nhất định sẽ được kiểm tra. Các cá thể trong tự nhiên không hoàn toàn cô lập với nhau mà được hợp nhất bởi một cấp độ tổ chức sinh học cao hơn ở cấp độ quần thể-loài.
Xem. Bản chất của khái niệm loài sinh học là sự thừa nhận rằng loài là có thật, bao gồm các quần thể và tất cả các cá thể của loài đều có một chương trình di truyền chung phát sinh trong quá trình tiến hóa trước đó. Các loài được xác định không phải bằng sự khác biệt mà bằng sự tách biệt. Từ khái niệm sinh học về loài, tuân theo các tiêu chí giúp phân biệt loài này với loài khác: 1. Tiêu chí hình thái của loài là đặc điểm về đặc điểm cấu trúc, tập hợp các đặc điểm của loài đó. 2. Tiêu chí di truyền quy định rằng mỗi loài có bộ nhiễm sắc thể riêng, được đặc trưng bởi một số lượng nhiễm sắc thể nhất định, cấu trúc và màu sắc khác biệt của chúng. 3. Tiêu chí địa lý sinh thái của loài bao gồm cả nơi ở và nơi ở trực tiếp của loài đó - nơi cư trú của loài đó. hốc sinh thái. 4. Đặc điểm quan trọng nhất của loài sinh sản hữu tính là cách ly sinh sản. Đó là kết quả của sự tiến hóa của mọi hệ thống di truyền của một loài nhất định và bảo vệ nó khỏi sự xâm nhập của thông tin di truyền từ bên ngoài. Vì vậy, mỗi tiêu chí riêng lẻ không đủ để xác định loài; chúng chỉ có thể cùng nhau xác định chính xác danh tính loài của một sinh vật sống. Đặc điểm quan trọng nhất của một loài là nó là một hệ thống thống nhất về mặt di truyền.
Như vậy, loài là tập hợp các quần thể gần nhau về mặt địa lý và sinh thái, có khả năng giao phối với nhau trong điều kiện tự nhiên, có một nguồn gen duy nhất, có các đặc điểm hình thái sinh lý chung và cách ly về mặt sinh học với các quần thể của loài khác.
Dân số. Một tập hợp các cá thể cùng loài sống trong một thời gian dài trong một không gian nhất định, sinh sản bằng cách lai tự do và ở mức độ này hay mức độ khác, cách ly với nhau, được gọi là quần thể. Theo nghĩa di truyền, quần thể là một nhóm không gian thời gian gồm các cá thể cùng loài giao phối với nhau. Quần thể là một cấu trúc sinh học cơ bản có khả năng thay đổi tiến hóa. Các quần thể hóa ra là các đơn vị cơ bản và loài là các giai đoạn định tính của quá trình tiến hóa. Tổng số kiểu gen của tất cả các cá thể trong quần thể tạo nên vốn gen.
Quần thể các loại khác nhau luôn hình thành các quần xã phức tạp trong sinh quyển của Trái đất - biocenoses. Biocenosis là một tập hợp thực vật, động vật, nấm và sinh vật nhân sơ sống trên một mảnh đất hoặc một vùng nước và có mối quan hệ nhất định với nhau. Cùng với các khu vực cụ thể trên bề mặt trái đất bị chiếm giữ bởi biocenoses và bầu khí quyển, cộng đồng này tạo nên một hệ sinh thái. Hệ sinh thái là một phức hợp phụ thuộc lẫn nhau của các thành phần sống và trơ được kết nối với nhau bằng cách trao đổi chất và năng lượng. Biogeocenosis là một hệ sinh thái trong đó ranh giới sinh học, vi khí hậu, đất và thủy văn không vượt qua. Biogeocenosis là một trong những hệ thống tự nhiên phức tạp nhất. Các ranh giới có thể nhận thấy bên ngoài của biogeocenoses thường trùng với ranh giới của các quần thể thực vật. Tất cả các nhóm hệ sinh thái đều là sản phẩm của quá trình phát triển lịch sử chung của các loài có vị trí hệ thống khác nhau.
Sinh quyển. Sự kết nối của các cộng đồng khác nhau, trao đổi vật chất và năng lượng giữa chúng cho phép chúng ta coi tất cả các sinh vật sống trên Trái đất và môi trường sống của chúng là một hệ sinh thái rất rộng lớn và đa dạng - sinh quyển. Sinh quyển - những phần đó vỏ trái đất(litho, thủy điện và khí quyển), trong suốt lịch sử địa chất đã bị ảnh hưởng bởi các sinh vật sống và mang dấu vết hoạt động sống còn của chúng. Biogeocenoses, cùng nhau tạo thành sinh quyển của hành tinh chúng ta, được kết nối với nhau bằng sự lưu thông của các chất và năng lượng. Trong chu kỳ này, sự sống trên Trái đất đóng vai trò là thành phần chủ đạo của sinh quyển. Biogeocenosis là một hệ thống mở có “đầu vào” và “đầu ra” năng lượng kết nối các biogeocenoses lân cận. Sự trao đổi chất giữa các biogeocenoses lân cận có thể diễn ra ở các pha khí, lỏng và rắn, cũng như ở dạng vật chất sống (động vật di cư). Ngoài vật chất sống, sinh quyển còn chứa vật chất trơ (không sống), cũng như các vật thể trơ sinh học có bản chất phức tạp. Chúng bao gồm cả sinh vật sống và vật chất không sống đã được biến đổi. Các chất trơ sinh học bao gồm đất, phù sa và nước tự nhiên.
Megaworld
Megaworld là thế giới của các vật thể có kích thước vũ trụ từ 10 9 cm đến 10 28 cm. Phạm vi này bao gồm các kích cỡ của Trái đất, Hệ Mặt trời, Thiên hà, Siêu thiên hà.
Không có ranh giới cứng nhắc ngăn cách các cấp độ cấu trúc của tổ chức vật chất. Với sự khác biệt chắc chắn về chất, chúng được kết nối quy trình cụ thể sự chuyển tiếp lẫn nhau. Trái đất của chúng ta được phân loại ở cấp độ vĩ mô, nhưng là một trong những hành tinh của hệ mặt trời, nó đồng thời hoạt động như một thành phần của siêu thế giới.
Những hành tinh. Bước đầu tiên trong hệ thống phân cấp các đối tượng của megaworld là các hành tinh (dịch từ tiếng Hy Lạp là “lang thang”). Hành tinh là các thiên thể thường quay quanh các ngôi sao, phản chiếu ánh sáng của chúng và không có bức xạ nhìn thấy được. Về kích thước và khối lượng, chúng nhỏ hơn nhiều so với các ngôi sao. Trái đất có kích thước nhỏ hơn Mặt trời 109 lần và khối lượng nhỏ hơn 333.000 lần. Nhiều hành tinh có vệ tinh quay quanh chúng. Có 9 hành tinh lớn trong hệ mặt trời: Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất với Mặt Trăng, Sao Hỏa với Phobos và Deimos, Sao Mộc với 16 vệ tinh, Sao Thổ với 17 vệ tinh, Sao Thiên Vương với 16 vệ tinh, Sao Hải Vương với 10 vệ tinh, Sao Diêm Vương với Charon. Có hơn 5.000 hành tinh nhỏ nằm giữa quỹ đạo của Sao Hỏa và Sao Mộc. Hệ mặt trời cũng chứa sao chổi và thiên thạch. Hiện tại vẫn chưa biết liệu có hành tinh nào trong Hệ Mặt trời thậm chí còn ở xa Mặt trời hơn Sao Diêm Vương hay không; Người ta chỉ có thể nói rằng nếu những hành tinh như vậy tồn tại thì chúng tương đối nhỏ.
Các nhà vật lý thiên văn tin rằng 10% số ngôi sao có hệ hành tinh. Chúng đã được phát hiện một cách đáng tin cậy ở 10 ngôi sao gần chúng ta nhất. Ví dụ, một trong những ngôi sao gần Trái đất - "bay" của Barnard - có ba hành tinh có khối lượng xấp xỉ khối lượng Sao Mộc. Người ta tin rằng nếu tốc độ quay của các ngôi sao nhỏ hơn (vài km/s) so với trường hợp của các ngôi sao thông thường (vài chục km/s), thì chúng có một hệ hành tinh.
Những ngôi sao. Những vật thể phổ biến nhất trong thế giới vật chất xung quanh chúng ta là các ngôi sao. Phần không gian xung quanh mà chúng tôi nghiên cứu chứa đầy một số lượng lớn các ngôi sao - ngôi sao lớn nhất Thiên thể, tương tự như Mặt trời của chúng ta, vật chất của nó ở trạng thái plasma. Chúng có lượng khí thải nhìn thấy được riêng và được đặc trưng bởi kích thước, khối lượng, độ sáng và tuổi thọ khác nhau.
Các ngôi sao nằm ở khoảng cách rất xa nhau và do đó thực tế bị cô lập. Trong vùng lân cận mặt trời, khoảng cách trung bình giữa các ngôi sao lớn hơn khoảng 10 triệu lần đường kính trung bình của các ngôi sao. Ngay cả ngôi sao gần chúng ta nhất - Proxima Centauri - cũng ở rất xa chúng ta nên khi so sánh, khoảng cách giữa các hành tinh trong Hệ Mặt trời dường như rất nhỏ.
vân vân.................