Физический вакуум - Реферат

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образованияРазвитие науки привело физиков именно к такому же представлению об источнике материи любого вида и положило начало изучению пятого (после твердого тела, жидкости, газа и плазмы) вакуумного состояния реальности на базе современного математического аппарата и новых совершенных приборов. Если в теории Эйнштейна вакуум рассматривается как пустое четырехмерное пространство-время, наделенный геометрией Римана, то в электродинамике Максвелла-Дирака вакуум (глобально нейтральный) представляет собой своего рода "кипящий бульон", состоящий из виртуальных частиц - электронов и античастиц - позитронов. В теоретической физике, посвященной этому вопросу, были сформулированы две глобальные идеи, предполагающие создать единую картину мира: это программа Римана, Клиффорда и Эйнштейна, согласно которой "...в физическом мире не происходит ничего кроме изменения кривизны пространства, подчиняющегося (возможно) закону непрерывности ", и программа Гайзенберга, предполагающая построить все частицы материи из частиц спина 1/2. Существование явления телепортации предметов указывает на возможность "ухода в вакуум" и "рождения из вакуума" не только элементарных частиц и античастиц, но и более сложных физических объектов, представляющих собой огромное, упорядоченное скопление этих частиц. Задача исследования вакуума в физике XXI в. резко превышает по сложности задачу изучения свойств и структуры вещества.В межзвездном пространстве царит высокий вакуум, со средней плотностью менее 1 молекулы на кубический сантиметр. Самый разреженный вакуум, созданный человеком, - менее 100000 молекул на кубический сантиметр. Считается, что впервые вакуум создал в ртутном БАРОМЕТРЕ Эванджелиста Торичелли. Вакуум широко применяется в научных исследованиях и в промышленности. Вакуум в квантовой теории определяется как наинизшее энергетическое состояние, в котором отсутствуют все реальные частицы.В настоящее время в физике формируется принципиально новое направление научных исследований, связанное с изучением свойств и возможностей физического вакуума. Это научное направление становится доминирующим, и в прикладных аспектах способно привести к прорывным технологиям в области энергетики, электроники, экологии. Чтобы понять роль и место вакуума в сложившейся картине мира попытаемся оценить, как соотносится в нашем мире материя вакуума и вещество. А между электронами и ядром останется огромное пространство, не заполненное веществом. Оказывается, что даже внутри твердого и массивного предмета, вакуум занимает неизмеримо большее пространство, чем вещество.Применяется обычно к газу, заполняющему ограниченный объем. В макроскопических объемах идеальный вакуум недостижим на практике, поскольку при конечной температуре все материалы обладают ненулевой плотностью насыщенных паров. Кроме того, многие материалы (в том числе толстые металлические, стеклянные и иные стенки сосудов) пропускают газы. Строго говоря, техническим вакуумом называют газ в сосуде или трубопроводе с давлением ниже, чем в окружающей атмосфере. Согластно другому определению, когда молекулы, или атомы газа перестают сталкиваться друг с другом, и газодинамические свойства сменяются вязкостными (при давлении около 1 Торр) говорят о достижении низкого вакуума.Космическое пространство имеет очень низкую плотность и давление, и является ближайшим приближением физического вакуума. Звезды, планеты и спутники держат свои атмосферы силой притяжения, и как таковой у атмосферы нет четко очерченной границы: плотность атмосферного газа просто уменьшается с расстоянием от объекта. За этой линией изотропное давление газа быстро становится незначительным по сравнению с давлением излучения от Солнца и динамическим давлением солнечного ветра, поэтому определение давления становится трудно интерпретировать.Вакуум, в первую очередь, определяется абсолютным давлением, а полная характеристика требует дополнительных параметров, таких, как температура и химический состав. Одним из наиболее важных параметров является средняя длина свободного пробега (MFP) остаточных газов, которая указывает среднее расстояние, которое частица пролетает за время свободного пробега от одного столкновения до следующего.В процессе познания мира мы впервые в истории науки приступаем к изучению фундаментального для мироздания объекта - физического вакуума, сложность которого поражает наше воображение. Впервые мы столкнулись с проблемами принципиально иного пространственно-временного масштаба (изучению подлежат и сверхмалые и сверхбольшие масштабы, что очень далеко от наших собственных масштабов) и сложной структуры.

Содержание

Введение

1. Вакуум. Общее представление

2. Физический вакуум

3. Технический вакуум

4. Космическое пространство

5. Измерение давления

Заключение

Список источников и литературы