Периодическая система материи

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Периодическая система материи

Периодическая система материи

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.

Периодическая система элементов материи