Понятие «микромир»

Все многообразие известных человечеству объектов и свойственных им явлений обычно разделяется на три качественно различные области - микро-, макро- и мегамиры.

Мегамир включает галактики и звезды; макромир - планетные системы звезд, планеты, окружающие нас тела; микромир - молекулы, атомы, ядра атомов, элементарные частицы. Структура основных материальных объектов представлена в табл.1.

Таблица 1 - Структура основных материальных объектов

Структура основных материальных объектов

Область пространства

Протяжен-ность области, м

Объекты - структурные единицы деления материи

Размеры объекта, м

Состав объекта

Движение внутри объекта составляя-ющих его струк-турных частей

Мегамир

1025 - 1020

Галактики

1020

Звезды

Звезд

Макромир

1020 - 10-8

Планетные системы звезд Планеты и окружающие нас на Земле тела. Электромагнитное поле Гравитационное поле

1013 106 - 10-2

Планеты Молекулы и атомы Фотоны

Планет Молекул и атомов

Микромир

10-8 -10-18

Молекулы и атомы Ядра атомов Элементарные частицы

10-8 -10-10 10-15 0 - 10-15

Ядра и электроны Нуклоны

Электронов и ядер Нуклонов Взаимное превращение частиц

Если сравнить состав объектов всех трех областей (мегамир, макромир, микромир), то можно сделать важный вывод: все состоит из элементарных частиц, причем в состав вещества в стабильном состоянии входит всего три вида основных частиц. Это протоны, нейтроны и электроны, а электромагнитное поле состоит из фотонов. Это микромир - область предельно малых, непосредственно ненаблюдаемых материальных микрообъектов, размер которых исчисляется в диапазоне от 10-8 до10-16 см, а время жизни - от бесконечности до 10-24 с. Это мир от атомов до элементарных частиц.

В отличие от мира крупных тел, или макромира, микромир недоступен непосредственному наблюдению, и для изучения его требуются особые, тонкие методы. Микромир оказался чрезвычайно сложным. Любое тело, которое в механике рассматривалось как сплошное, при использовании новых методов исследований оказывалось сложной системой громадного числа непрерывно движущихся молекул.

Молекулы оказались состоящими из еще более мелких частиц - атомов, причем в некоторых типах молекул число атомов оказалось очень большим. В свою очередь атомы оказались сложными системами, состоящими из электронов и ядер, а сами ядра - состоящими из различных частиц.

Таким образом, под понятием «микромир» понимается совокупность фундаментальных элементарных частиц и их взаимодействий.

Приступая к изучению микромира, начнем с определения атомов и молекул.