|
|
Скорость распространения электронных волн в вакуумеПЛАН ЛИСТ 1. Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме. 3 2. Формирование экологической культуры. 7 Список литературы. 12 1. Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме. Исторически фундаментальная физическая константа - скорость распространения электромагнитных волн в вакууме - была связана с вопросом о скорости света. Основная трудность, на которую наталкивается экспериментатор при определении скорости света, связана с огромным значением этой величины, требующим совсем иных масштабов опыта, чем те, которые имеют место в классических физических измерениях. Эта трудность дала себя знать в первых научных попытках определения скорости света, предпринятых еще Галилеем (1607 г.). Опыт Галилея состоял в следующем: два наблюдателя на большом расстоянии друг от друга снабжены закрывающимися фонарями. Наблюдатель А открывает фонарь; через известный промежуток времени свет дойдет до наблюдателя В, который в тот же момент открывает свой фонарь; спустя определенное время этот сигнал дойдет до А, и последний может, таким образом, отметить время t, протекшее от момента подачи им сигнала до момента его возвращения. Предполагая, что наблюдатели реагируют на сигнал мгновенно и что свет обладает одной и той же скоростью в направлении АВ и ВА, получим, что путь АВ+ВА=2D свет проходит за время t, т.е. скорость света с=2D/t. Второе из сделанных допущений может считаться вполне правдоподобным. Современная теория относительности возводит даже это допущение в принцип. Но предположение о возможности мгновенно реагировать на сигнал не соответствует действительности, и поэтому при огромной скорости света попытка Галилея не привела ни к каким результатам; по существу, измерялось не время распространения светового сигнала, а время, потраченное наблюдателем на реакцию. Итак, первая попытка закончилась неудачей. Рёмер окончательно показал, что свет распространяется в пространстве с конечной скоростью. Работая в Королевской Обсерватории в Париже (1672 г.), он отметил, что время между затмениями лун Юпитера становится короче, если Земля движется ближе к Юпитеру и становится больше, если Земля и Юпитер становятся дальше друг от друга. Он сделал правильный вывод, что это явление было вызвано тем, что требуется больше времени, необходимого для света, чтобы пересечь увеличенное расстояние между двумя планетами. В 1676 Рёмер объявил, что, согласно его наблюдениям, скорость света составляет 140,000 миль (225,000 км) в секунду. Первая лабораторная работа по определению скорости света в земных условиях была осуществлена Физо в 1849 г. Идея опыта заключается в следующем. Свет, испускаемый некоторым источником, отражается полупрозрачной пластинкой и направляется к зеркалу. На пути луча располагается быстро вращающееся зубчатое колесо, ось которого параллельна лучу. Лучи света, пройдя через промежутки между зубьями, отражаются зеркалом и направляются обратно через зубчатое колесо и пластинку к глазу наблюдателя. При медленном вращении колеса свет, пройдя через промежуток между зубьями, успевает возвратиться через этот же промежуток и попадает в глаз наблюдателя. В те моменты, когда путь лучей пересекается зубцом, зачерненная поверхность зубца поглощает свет и последний не попадает к наблюдателю. Таким образом, при малой угловой скорости наблюдатель воспринимает мелькающий свет. Если увеличивать скорость вращения колеса, то при некотором ее значении свет, прошедший через промежуток между зубьями, дойдя до зеркала и обратно, не попадет в тот же самый промежуток, а будет перекрыт зубцом, занявшим к этому моменту положение предшествующего промежутка. В этом случае в глаз наблюдателя свет попадать не будет. Если обозначить через z число зубцов колеса, а через ? - круговую частоту вращения зеркала при затемнении, то время поворота колеса на ползубца будет t1=. Приравнивая это время ко времени прохождения светом расстояния до зеркала и обратно, мы получим условие, при котором наступает затемнение: . Здесь через l обозначено расстояние от колеса до зеркала, с - скорость света. Очевидно, зная l и измеряя ?, можно определить величину скорости света. В опытах Физо база l была 8,633 км, число зубцов z=720 и затмение описанного выше типа наступало при ?/2?=12,6 сек-1. Вычисленное отсюда значение с составляло 313000 км/сек. В последующих опытах Фуко и Физо был применен метод вращающегося зеркала. Он позволил значительно повысить точность измерений. Эта схема измерений осталась, по существу, почти во всех современных лабораторных приемах определения скорости света; однако впоследствии были найдены превосходные приемы регистрации сигналов и измерения промежутков времени, что и позволило определить скорость света с достаточной точностью даже на сравнительно небольших расстояниях. Современные измерения установили, что скорость света равна 299,792 км/сек. В середине XIX в. начали обнаруживаться факты, указывающие на связь и аналогию оптических и электрических явлений. Так, в 1846 г. М.Фарадей наблюдал вращение плоскости поляризации света в телах, помещенных в магнитное поле. Тот же Фарадей ввел представление об электрическом и магнитном полях, как о своеобразных натяжениях в эфире. В физике появился новый, "электромагнитный" эфир. Распространение электромагнитных полей в этом эфире представлялось как волновой процесс. Возник вопрос о связи между световым и электромагнитным эфиром и оптическими и электромагнитными процессами. Теоретические исследования Д.Максвелла (1865 г.) о распространении электромагнитных волн привели его к выводу, что скорость их распространения в вакууме равна отношению так называемых электромагнитной и электростатической единиц тока. Многочисленные измерения величины этого отношения (Вебер, Столетов и др.) привели к значению, совпадающему со скоростью распространения света в вакууме. Было выдвинуто предположение о чисто электромагнитной природе световых волн. Свет оказался лишь частным случаем электромагнитных волн с длиной волны от 400 до 760 нм. Как показало последующее развитие науки, задача определения скорости света принадлежит к числу важнейших проблем оптики и физики вообще. Решение этой задачи имело огромное принципиальное и практическое значение. Установление того, что скорость распространения света конечна, и измерение этой скорости сделали более конкретными и ясными трудности, стоящие перед различными оптическими теориями. Упомянутый выше метод определения скорости света, принадлежащий Ремеру, а также ряд других способов, основанных на астрономических наблюдениях, способствовали со своей стороны ясному пониманию чисто астрономических вопросов о затмениях отдаленных светил и о годичном параллаксе звезд. Точные лабораторные методы определения скорости света, выработанные впоследствии, до сих пор используются при геодезической съемке. Теоретическое обоснование и экспериментальное исследование принципа Допплера в оптике сделали возможным решение задачи о лучевых скоростях светил или движущихся светящихся масс (протуберанцы, каналовые лучи) и привели к весьма широким астрономическим обобщениям. Сравнительное измерение скорости света в вакууме и различных средах послужило в свое время в качестве критерия для выбора между волновой и корпускулярной теориями света, а впоследствии привело к понятию групповой скорости, имеющему большое значение и в современной квантовой физике. Наконец, вопрос о влиянии движения системы на скорость распространения света и вся обширная совокупность связанных с ним экспериментальных и теоретических проблем привели к формулировке эйнштейновского принципа относительности - одного из самых значительных обобщений теоретической физики, играющего исключительно важную роль и в физике, и в философии. 2. Формирование экологической культуры К концу второго тысячелетия человечество приобрело принципиально новые знания об окружающем его мире, следствием которых стал крах культивируемой в течение многих веков и тысячелетий антропоцентрической системы жизни. Это новое знание можно сформулировать следующим образом: ни один биологический вид, включая человека, не имеет долговременной возможности выхода из отведенной ему эволюцией биосферы экологической ниши, определяющей долю потребления этим видом продукции биоты и других материальных и энергетических ресурсов Земли. Фактически к концу ХХ столетия человек как биологический вид далеко превысил отведенные ему пределы, что привело к выходу из устойчивого равновесия и процессам разрушения биосферы Земли. Попытка выработки новой модели развития человеческой цивилизации была предпринята на состоявшейся в 1992 году в Рио-де-Жанейро Конференции по окружающей среде и развитию на уровне глав государств и правительств. Конференция констатировала невозможность движения развивающихся стран по пути, которым пришли к своему благополучию развитые страны, поскольку характер производства и потребления в промышленно развитой части мира подрывает системы, поддерживающие жизнь на Земле; господствующая экономическая система рассматривает неограниченный рост как прогресс, не учитывая экологические ценности и ущерб. Эта модель цивилизации признана ведущей к катастрофе и в связи с этим провозглашена необходимость перехода мирового сообщества на новую концепцию - концепцию устойчивого развития, под которой понимается обеспечение баланса между решением социально-экономических проблем и сохранением окружающей среды, удовлетворение основных жизненных потребностей нынешнего поколения с сохранением таких возможностей для будущих поколений. Если человечество не сделает этого, то цивилизацию ожидает крах. Но совершить переход к новому типу взаимоотношений в мире, к новому характеру производства и потребления человечество сможет только в том случае, если все слои общества во всех странах осознают безусловную необходимость такого перехода и будут ему всемерно содействовать. Но именно эта задача выработки нового общепланетарного сознания, экологической культуры в самом широком смысле этого слова, является самой сложной. Прежде всего, она требует общего экологического образования населения планеты. Но, самое главное, она не разрешима без отказа от частной корпоративной собственности, права перешагнуть через которую в капиталистических странах не имеют ни глава государства, ни правительство. Эта проблема имеет значительно более общий характер, поскольку частная собственность во многих отношениях становится камнем преткновения на пути к устойчивому развитию цивилизации. Примером и подтверждением тому явился отказ Соединенных Штатов Америки подписать принятую Конференцией Конвенцию по биологическому разнообразию, в которой в очень мягкой, обтекаемой форме ставился вопрос о необходимости компенсации за использование в биотехнологиях генетических ресурсов развивающихся стран либо в виде передачи им части прибыли от производства продукции развитыми странами с использованием биотехнологий, либо в виде передачи им на льготных условиях новых биотехнологий. Аналогичная ситуация сложилась с подписанием Конвенции об изменении климата. За безобидным и очевидным на первый взгляд вопросом о необходимости снижения выбросов парниковых газов и прежде всего углекислого газа в атмосферу стоят интересы крупнейших нефтяных компаний мира. Предлагаемый мировым сообществом переход к квотированию выбросов на душу населения и введение системы цен на все виды ресурсов с полным учетом ущерба, наносимого окружающей среде и будущим поколениям, заведомо ставит США в невыгодное положение как страну, потребляющую больше всех энергоресурсов на душу населения. Запись в Конвенцию пункта о введении обязательных требований на сокращение выбросов углекислого газа усилила бы политику энергосбережения в странах-потребителях нефти и ухудшила конъюнктуру на мировом рынке нефти. Поэтому США сблокировались с нефтедобывающими арабскими странами и добились в итоговом документе записи, что по мере возможности странам следует вернуться к 2000 году к уровню выбросов углекислого газа 1990 года. Такая борьба шла по очень многим пунктам большинства из принятых Конференцией документов. Чаще всего согласия удавалось достигнуть благодаря очень мягким, обтекаемым или расплывчатым формулировкам. Но главное, что показала конференция, что на пороге III тысячелетия человечество осознало нависшую над ним глобальную катастрофу и необходимость смены модели развития цивилизации. На сегодняшний день учеными и исследователями предлагается множество моделей возможного поведения человечества. Одна из них носит условное название "назад к природе". Она базируется на том, что человечество может развиваться только в условиях существования более или менее стабильных биогеохимических циклов, которые не должны сколь-нибудь существенно истощать запасы невозобновимых ресурсов, многие из которых очень ограничены. Но современные потребности человека в энергии могут быть покрыты источниками возобновляемой энергии лишь на 10-12 %. Следовательно, для того, чтобы человечество могло вписаться в естественные циклы биосферы, необходимо либо уменьшение в 10 раз количества жителей планеты, либо сокращение потребностей каждого из жителей планеты тоже приблизительно в 10 раз. Это в среднем. А потребности американца должны быть снижены в 50 раз! В обозримом будущем это недостижимо, поэтому возврат человечества к структуре биогеохимических циклов естественной природы невозможен. Другая крайняя идея - это идея автотрофности человека, то есть возможности создания целиком искусственной цивилизации, не зависящей от состояния биосферы и ее развития. Эта идея высказывалась еще представителями русского космизма; ее активным поборником был Константин Эдуардович Циолковский, к ней с интересом относился Владимир Иванович Вернадский. Но человечество рождено биосферой в процессе ее эволюции. Биосфера без человека существовала и будет существовать, человек вне биосферы существовать не может. Очевидно, что оба эти крайних решения утопичны. Но существует еще целый ряд промежуточных вариантов, основная идея которых состоит в следующем: природоохранная деятельность, имеющая своей целью сохранение биосферы, и есть основа устойчивого развития общества, достаточная для его обеспечения. Исповедующие ее по существу утверждают, что если мы научимся не загрязнять окружающую среду промышленными отходами и не разрушать живой мир, то будущность гарантирована. Это глубочайшее заблуждение! Сохранение биосферы - условие абсолютно необходимое, но недостаточное! Преодоление глобального экологического кризиса чисто технологическими и техническими средствами уже невозможно. Малоотходные технологии необходимы, но их недостаточно. И нужно отдавать себе отчет, что достаточных условий человечество пока не знает! Вероятнее всего, что сейчас в условиях нынешних технологий и цивилизационных норм, мы их сформулировать не можем. Сегодняшняя глобальная задача человечества - сохранить себя в биосфере. Если это удастся, и человечество вместе с биосферой войдет в новый этап ее эволюции - эпоху ноосферы, тогда достаточные условия, обеспечивающие коэволюцию человека и природы, возникнут и будут познаны. Чтобы такое произошло, человечеству предстоит смена нравственных принципов столь же глубокая, какая произошла на заре становления общества с появлением заповеди "не убий", в результате чего нормы поведения в первобытных общинах сменились человеческой моралью, основанной на принципах нравственности. Такая смена не может произойти естественным путем, автоматически. Это будет мучительный и долгий процесс выработки новых принципов, нового мышления, новой нравственности. Когда в середине шестидесятых годов двадцатого столетия проблемы окружающей среды оказались в центре внимания мировой общественности, встал вопрос: сколько времени в запасе у человечества? Когда оно начнет пожинать плоды пренебрежительного отношения к окружающей его среде? Ученые рассчитали: через 30-35 лет. Это время настало. Мы стали свидетелями глобального экологического кризиса, спровоцированного деятельностью человека. Вместе с тем последние тридцать лет не прошли даром: создана более твердая научная основа понимания проблем окружающей среды, образованы регламентирующие органы на всех уровнях, организованы многочисленные общественные экологические группы, приняты полезные законы и постановления, достигнуты некоторые международные договоренности. Однако ликвидируются в основном последствия, а не причины сложившегося положения. Например, люди применяют все новые средства борьбы с загрязнениями на автомобилях и стараются добывать все больше нефти вместо того, чтобы поставить под вопрос саму необходимость удовлетворения чрезмерных потребностей. Человечество безнадежно стремится спасти от вымирания несколько видов, не обращая внимания на собственный демографический взрыв, стирающий с лица земли природные экосистемы. Основной вывод из вышесказанного совершенно ясен: системы, противоречащие естественным принципам и законам, неустойчивы. Попытки сохранить их становятся все более дорогостоящими и сложными и в любом случае обречены на неудачу. Чтобы принимать долгосрочные решения, необходимо обратить внимание на принципы, определяющие устойчивое развитие, а именно: стабилизация численности населения; переход к более энерго и ресурсосберегающему образу жизни; развитие экологически чистых источников энергии; создание малоотходных промышленных технологий; рециклизация отходов; создание сбалансированного сельскохозяйственного производства, не истощающего почвенные и водные ресурсы и не загрязняющего землю и продукты питания; сохранение биологического разнообразия на планете. Список литературы Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики: 3 т. -М.: Наука, 1987. Ландсберг Г.С. Оптика. -М.: Наука, 1976. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: 2 т. - М.:Мир, 1993. Одум Ю. Экология: 2 т. - М.: Мир, 1986. Реймерс Н. Ф. Охрана природы и окружающей человека Среды: Словарь-справочник . - М.:Просвещение, 1992. Стадницкий Г. В., Родионов А. И. Экология. - М.: Высшая школа, 1988. Храмов Ю.А. Физики. Биографический справочник. -М.: Наука, 1983. 1 11 Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками, графиками, приложениями и т.д., достаточно просто её СКАЧАТЬ.  |
|
Банк готовых работ
Форма заказа
Скачать работу
экономические  Copyright © refbank.ru 2005-2024
Все права на представленные на сайте материалы принадлежат refbank.ru. Перепечатка, копирование материалов без разрешения администрации сайта запрещено. |
|