Естественные тела: примеры. Тела искусственные и естественные. Какие тела называют изолированными существуют ли они в природеПервый закон Ньютона | Физика
«Природа для него,— писал впоследствии Эйнштейн,— была открытой книгой, которую он читал без усилий». За свои научные заслуги Ньютон был возведен в рыцарское достоинство. И он мог с полным правом на своем смертном одре сказать: «Сделал, что мог, пусть другие сделают лучше». Ньютон родился в 1642 г., в год смерти Галилея. Родился он очень слабым и был так мал, что его можно было искупать в большой пивной кружке. Целую неделю его жизнь висела на волоске. Но судьбе было угодно, чтобы смерть была побеждена и ребенок остался жив. В школе Ньютон учился поначалу плохо, занимая в списке успеваемости предпоследнее место. Однако после случившейся как-то драки с одноклассником он решил доказать, что может обойти того в списке успеваемости, и, увлекшись учебой, начинает обгонять одного за другим всех остальных учеников класса. Вскоре Исаак становится лучшим учеником школы. В детстве Ньютон был склонен к мечтательности и задумчивости. Он увлекался стихами, рисовал и много мастерил: им были сконструированы солнечные и водяные часы, ветряная мельница, бумажный змей и др. Единственным другом в его школьные годы была младшая сестра избитого им одноклассника. Много лет спустя она рассказала, что Исаак был «тихим, рассудительным и разумным мальчиком. Он никогда не играл с мальчиками во дворе и не участвовал в их грубых развлечениях». Оставаясь среди девочек, «он часто делал маленькие столики, чашечки и другие игрушки для нее и ее подружек, чтобы они могли складывать туда своих куколок и дешевые украшения». В 1661 г. Ньютон поступает в Тринити-колледж Кембриджского университета. Через четыре года он становится бакалавром искусств. В 1665 г. в Англии распространилась эпидемия чумы, спасаясь от которой жители городов начали уезжать в малонаселенные деревни. Ньютон также покидает Кембридж и возвращается в родную деревню. Два года, проведенные там, вдали от городской суеты, оказались для него очень плодотворными. В это время он сделал свои самые главные открытия: разработал новые методы в математике, создал теорию цветов, открыл закон всемирного тяготения и др. Однако полученные им тогда результаты были опубликованы лишь много лет спустя. Итогом его многолетних исследований явился фундаментальный труд под названием «Математические начала натуральной философии». В предисловии к этой книге, вышедшей в 1687 г., Ньютон написал: «Сочинение это нами предлагается как математические основы физики. Вся трудность физики, как будет видно, состоит в том, чтобы по явлениям движения распознать силы природы, а затем по этим силам объяснить остальные явления». Книга Ньютона начиналась с определений основных понятий механики: массы, силы и т. д. После них шли «аксиомы или законы движения», на основе которых доказывались многочисленные следствия и теоремы. Сформулированные Ньютоном аксиомы теперь называют законами Ньютона. Первый закон Ньютона гласит: Любое тело, до тех пор пока оно остается изолированным, сохраняет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Под изолированным телом в этом законе имеется в виду частица (материальная точка), находящаяся бесконечно далеко от всех остальных тел Вселенной. Первый закон Ньютона выполняется не во всех системах отсчета. Системы отсчета, в которых выполняется первый закон Ньютона, называются инерциальными. Если координатные оси провести через центр Солнца и при этом направить их на какие-либо одиночные удаленные звезды, то по отношению к такой системе отсчета скорость любого изолированного тела будет оставаться практически неизменной. Это означает, что систему отсчета, связанную с Солнцем и удаленными звездами, с достаточной точностью можно считать инерциальной. Система отсчета, связанная с Землей, строго говоря, не является инерциальной, так как относительно нее удаленные небесные тела (которые можно считать практически изолированными), вместо того чтобы двигаться по прямым линиям, совершают на небе суточные вращения. Неинерциальность земной системы отсчета обусловлена вращением Земли вокруг своей оси и Солнца. Эти вращения, однако, происходят сравнительно медленно, и потому во многих случаях систему отсчета, связанную с Землей, можно считать приблизительно инерциальной. Мы за тело отсчета будем принимать Землю. Законы Ньютона в этом случае будут выполняться лишь приблизительно, но для решения многих задач этой (не слишком высокой) точности будет достаточно. Строго говоря, изолированных тел в природе не существует. Поэтому первый закон Ньютона описывает не реальную, а воображаемую ситуацию. В нем говорится о том, как двигалось бы тело, если бы все окружающие его тела вдруг оказались бесконечно далеко от него. До Ньютона существовали разные мнения: одни считали, что тело в этом случае перестало бы двигаться (так как исчезли тела, заставляющие его перемещаться), другие (вслед за Галилеем) придерживались иной точки зрения. Они считали, что лишь покоящееся вначале тело так и осталось бы в покое, но движущееся тело при этом продолжало бы двигаться по инерции с прежней скоростью. Ньютон придерживался взглядов Галилея, что и отразил в своем первом законе. Тел, находящихся на бесконечно большом расстоянии от всех остальных тел Вселенной, не существует. Но могут быть ситуации, когда это расстояние оказывается столь велико, что рассматриваемое тело с достаточной степенью точности можно считать изолированным. Так, например, космическая станция, находящаяся в пустом межзвездном пространстве, оказывается столь далеко от всех небесных тел, что ее движение можно описывать с помощью первого закона Ньютона. После выключения двигателей такая станция не останавливается, а продолжает двигаться (относительно Солнца и удаленных звезд) по прямой линии с неизменной скоростью. Именно так движутся сейчас автоматические межпланетные станции, покинувшие Солнечную систему. 1. Чем отличается динамика от кинематики? 2. В чем заключается первый закон Ньютона? 3. Относительно какого тела рассматривается движение в первом законе Ньютона? 4. Какие тела называют изолированными? Существуют ли они в природе? 5. Что вы можете сказать об ускорении изолированного тела? 6. Чем отличаются взгляды Галилея и Ньютона на движение изолированных тел от представлений их предшественников? 7. Что такое система отсчета? 8. Какие системы отсчета называют инерциальными? phscs.ru 000.Электрические заряды в природеЭлектрические заряды в природе, многообразие электрических и магнитных явлений. Электроны и протоны. Закон сохранения заряда. Инвариантность заряда. Электрический заряд – это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитных взаимодействиях. Вся совокупность электрических явлений есть проявление существования, движения и взаимодействия электрических зарядов. - Существуют два рода электрических зарядов, условно называемых положительными и отрицательными. - Заряды могут передаваться от одного тела к другому. Заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд. - Одноименные заряды отталкиваются, разноименные притягиваются. В этом также проявляется принципиальное отличие электрических сил от гравитационных. Гравитационные силы всегда являются силами притяжения . Минимальный заряд , существующий в природе – это заряд элементарных частиц e=1,6*10^-19 Кл. Электрон – стабильная, отрицательно заряженная элементарная частица, одна из основных структурных единиц вещества. Протон - стабильная, положительно заряженная элементарная частица, входящая в состав всех ядер атомов химических элементов. Электрический заряд подчиняется закону сохранения заряда. В электрически замкнутой системе полный суммарный заряд сохраняется и остается постоянным при любых физических процессов, происходящих в системе. Этот закон справедлив для изолированных электрических замкнутых систем , в которые заряды не вносятся и из которых они не выносятся. Этот закон действует и для элементарных частиц, которые рождаются и аннигилируют парами, суммарный заряд которых равен нулю. В изолированной системе полный электрический заряд, т.е. алгебраическая сумма положительного и отрицательного зарядов остается постоянным. Электрический заряд аддитивен, т.е. заряд любой системы тел равен сумме зарядов тел, входящих в систему. Заряд тела не зависит от выбора системы отчета, в котором он измеряется. Он инвариантен относительно перехода от одной инерциальной системы отчета к другой. Величина заряда не зависит от выбора скорости, с которой он движется. Заряд одинаков во всех инерциальных системах отчета по той же причине, по которой в них одинакова масса покоя одного и того же тела. studfiles.net примеры. Тела искусственные и естественныеВ этой статье поговорим о том, что такое естественные тела и искусственные, чем они отличаются. Приведем многочисленные примеры с картинками. Познавать окружающий мир интересно, несмотря на то что все очень сложно. Лучше всего начинать с малого. Например, погулять по лесу или в горах, рассмотреть все, что окружает. Чтобы было проще запомнить и понять, лучше взять тонкую тетрадь, разделить страницы пополам и написать в левой колонке слова "естественное тело", а справа - "искусственное тело". Чтобы в дальнейшем закрепить полученные знания, рекомендуется обращать внимание на любые предметы дома и на улице. Что такое тело?Давайте разберемся, что такое искусственные и естественные тела. 3 класс - это дети, которым на данный момент по 9-10 лет. Как им объяснить, что такое предмет, тело вообще? Все очень просто. Любой предмет - это и есть тело. То, что можно пощупать, увидеть. Человеческое тело и тело вообще - это разные понятия, поэтому не стоит путаться. Данное слово общепринято в естественных науках, таких как химия, физика, география, биология, естествознание, математика. У последней есть понятие "геометрическое тело", то есть любая фигура. Далее перечислим естественные тела (примеры). Окружающий мир (3 класс) - это благодатная почва для познания новых понятий и законов природы учащимися. Давайте наберемся терпения, ведь все не так уж и сложно, как кажется. А изучение темы воспримем как игру. Мы же любим развивающие интересные игры? Тогда начнем! Вперед на прогулку!Где можно чаще всего встретить естественные природные тела? Конечно же, на улице. Если отправимся в небольшое путешествие в горы, лес, к морю или даже в поле, то нам они обязательно встретятся. Идем сначала в горы. Горы Гора является огромным естественным объектом. Ее создала сама природа. Человек не мог ее никак построить. Конечно, бывают и небольшие горки, например, для катания на санках. Они, как правило, низкие. Люди в одном месте нагромоздили много камней, песка, когда пришла зима и выпал снег, залили горку для катания. Она вручную или при помощи машин сооружена, поэтому можно считать ее искусственной. Каждый камешек, песчинка на горе (даже на горке для катания) - это естественные тела. Ведь люди, строившие детскую горку, привезли песок и камни с природы. Лесок Сколько кругом деревьев, папоротников и грибов! В лесу не может быть искусственных тел, разве только если человек оставит пакет с мусором или какую-то свою вещь. Летающие птицы, насекомые, бегающие по лесу животные - это живые существа, воодушевленные. Их телами называть нельзя, а вот дерево, куст, ягоды и плоды на них - можно. Сухие ветки на земле, опавшая листва, пеньки, несмотря на то что они не являются живыми, остаются природными, естественными.
Море Весь пляж песчаный или каменный. Можно найти кругом ракушки, водоросли. В море обитают кораллы, рыбы, медузы. Именно кораллы, водоросли, камни в море - все это естественные тела. Примеры 3 класс (дети с удовольствием включатся в эту игру) может привести различные. Важно показывать любые картинки. Школьники перечислят, что на них изображено. Поле Здесь может расти пшеница или лен, есть несколько деревьев, цветы. Все это является естественным, природным. Принесем домой или на урокУ детей можно развить любовь к поделкам из природных материалов. Некоторые из них приносят в дом красивые камушки или сорванную веточку. Разумеется, что они являются естественными телами. О чем сейчас пойдет речь? О том, из каких отдельных тел будет состоять подсобный материал. Давайте квадратный кусочек картона покрасим в зеленый цвет, приклеим к нему несколько камней, маленький кусочек коры дерева, оранжевый листик. Что у нас получается? Картон-то искусственный, так как сделан на заводе. Краска и клей также не созданы природой, всего лишь только могут содержать какие-то природные компоненты.
Рассмотрим еще естественные тела. Примеры (3 класс) можно привести абсолютно разные. На урок рекомендуется принести небольшие предметы, как искусственные, так и естественные. Предположим, камушек и маленький кусочек асфальта, живую фиалку и пластмассовый цветок, веточку и карандаш, листик с дерева и кусочек бумаги. Все эти предметы являются наглядными образцами. С детьми можно устроить игру. Они такие большие-пребольшиеКто из детей может догадываться о том, что целые планеты и даже Солнце являются естественными телами? А ведь любые небесные объекты созданы природой: кометы, астероиды, звезды, планеты. На Земле деревья, скалы, айсберги - это тоже естественные тела. Природа устроила все гениально. Что невозможно сделать человеку, то сделает она. Представьте только, из каких мелких частичек состоит гора. Каждая песчинка, любой, даже самый маленький камешек. Невозможно гору разобрать по крупицам, да и необходимости в этом нет.
Полюбуемся цветами на лугу. Рассмотрим, например, ромашку. Какая она красивая, все лепестки одинаковой формы, какой у нее аромат. Может ли человек своими руками создать точь-в-точь такую же? Практически, не получится - естественные тела природы настолько уникальны, сложны по своему строению. А ещё растения живые. Они способны размножаться, расти, увядать. Посмотрите теперь на огромные деревья. Допустим, две березки стоят рядом, но они абсолютно разные. У них сучки и веточки расположены в хаотическом порядке. Объект или телоПодробнее поговорим о том, как отличить тело от объекта. Иногда можно назвать и тем, и другим словом. Возьмем в руки маленький бронзовый бюст А. С. Пушкина. Данная вещь является просто телом. А теперь подойдем к памятнику, где-нибудь в городе. Огромный бюст на пьедестале (то есть памятник) желательно называть объектом, потому что он является достопримечательностью населенного пункта и может быть отмечен на карте. Согласитесь, что маленький бронзовый бюст, который стоит у вас дома или в классе у учителя по русскому языку и литературе, никто не будет называть объектом города. Можно добавить, что космические тела также можно назвать объектами. Из чего состоит телоТела искусственные и естественные могут быть различной формы, размеров, обладать каждый своими свойствами и функциями. Как правило, любое тело - это какой-то отдельный предмет, материал. Абсолютно все состоит из очень маленьких частичек, которые называют молекулами. Это слово будет часто встречаться в средней школе на уроках химии, физики, биологии. А сейчас желательно иметь представление о том, что есть и более маленькие вещества, которые можно увидеть только в мощный микроскоп.
Рассмотрим маленький камушек - гранит. Он имеет несколько цветов, а на самом деле в нем есть различные составляющие, то есть молекулы. Они разные. Любые природные тела и искусственные имеют в своем составе одни типы молекул (или различные), то есть веществ. Движущееся и неподвижное телоКакие естественные тела способны двигаться? Планеты, кометы, астероиды, спутники, звезды. Они постоянно находятся в движении. Но движутся они все не сами по себе, оттого что им так захотелось. Им помогают физические силы, которые будут изучаться в старших классах. А сейчас просто приведем примеры.
В природе есть удивительные вещи: движущиеся камни. Как они могут двигаться, никто не знает. Но существуют ведь и простые камни, которые начинают двигаться оттого, что поднялся сильный ветер, начался ураган или появились подземные толчки. То же самое касается и других тел, которые самостоятельно не перемещаются, им должно в этом что-то помочь. Речь идет о неживых предметах. А теперь подумаем, движется ли дерево или цветок, травинка. Перемещаться они не могут, но зато способны расти, сворачивать листочки и лепестки (если речь о цветах). Искусственные телаОдно слово "искусственные" уже наводит мысль на то, что предмет сделан из пластмассы, пластилина или железа. Предположим, что вокруг Земли летает естественный спутник - Луна. А еще помимо нее есть много искусственных спутников, которые запустили люди. Казалось бы, что общего между Луной и МКС? Первая имеет сферическую форму и является частью Космоса, а второй - собран из металла, пластика, имеет свои конкретные задачи и питается топливом, солнечной энергией. Дома много вещей искусственного происхождения: сумка, тапочки, тюбики и так далее. Естественные тела - это цветы, плоды (купленные или собранные со своего огорода фрукты, овощи). Зачем нужны естественные телаОтвечая на этот вопрос, поставим другой: может ли человек обойтись без них? Выше были упомянуты плоды: фрукты, овощи. Без них человек не сможет быть здоровым. Естественные тела 3 класс - учащиеся - может перечислить, но совсем немного, ведь дети еще только начинают более глубоко познавать мир. Поможем им в этом. Любое растение поглощает углекислый газ, а выделяет кислород. Благодаря им нам хватает воздуха для полноценного дыхания. Камни, песок, древесина помогают строить крепкие и долговечные дома.
Человек должен как можно чаще контактировать с природой, пользоваться ее дарами. Поддерживать здоровье, укреплять иммунитет помогают только естественные тела. Примеры приведем следующие: любое заболевание в прошлые столетия лечили травами, ходили босиком, дышали только свежим воздухом. Для чего нужны искусственные телаМожет ли себе современный человек представить жизнь без вещей? Практически все они искусственные, а не естественные тела. Примеры таковых можно увидеть всюду: дома, в школе, в магазине. Где и какие тела встречаются чаще всего, перечислим ниже.
Перечислять можно до бесконечности. Еще в древние времена люди научились создавать искусственные вещи. Посуда и письменные принадлежности существуют давно. Но тогда такие предметы делали натуральными, ведь не было фабрик и заводов. Химическая промышленность и технологии стали активно появляться только с конца 19-го века. Если бы искусственных тел не существовалоПредставим себя людьми древними. Предположим, что у человека нет телефона, дивана, машины. Он находится на улице, как дикий зверь. Кстати говоря, животные живут в абсолютно естественных условиях. Речь идет именно о лесных, морских обитателях, птицах. Эти существа родились в природных условиях. Птицы вьют гнезда из веточек, травинок. Еноты, лисы, зайцы, кроты роют норы. Давайте разберемся. Веточка, травинка, гнездо - это именно тела, причем естественные тела. Фото такового представлено ниже.
Гнездо на ветках, яйца с птенцами - абсолютно все эти тела являются природными, естественными. Птицы не нуждаются в инкубаторах и клетках. А являются ли телами вообще лисьи норы, медвежьи берлоги? Нет. Это объекты, места, где могут поместиться звери, чтобы укрыться от холода, осадков и опасности. Что имеет человек? Его окружают бытовые предметы, искусственные вещи. Попробуйте хотя бы один день побывать в естественных условиях и не брать с собой телефон. Все равно окружат искусственные предметы - одежда, очки (если есть), часы, обувь. Значит, человек не может полноценно существовать без всего этого. Жидкие и газообразные веществаПоговорим о таких веществах, как вода, чай, сок, масло. Отметим сразу, что они не являются телами. Ведь эти вещества не имеют собственной формы, их не возьмешь в руки. Жидкость состоит также из молекул, как и все остальное. Газообразными веществами считаются кислород, водород, пар, даже различные запахи от освежителей воздуха, парфюмерии. Мелкие частички, молекулы, мы не видим, но они есть. Газ нельзя пощупать, потрогать и увидеть. ЗаключениеДанная статья рассказала школьникам, что такое естественные тела (примеры). Окружающий мир 3 класс (дети) сможет познать как с педагогом или родителями, так и самостоятельно. Важно, чтобы урок проходил в виде игры, а не состоял только из одних определений и понятий. fb.ru Основные понятия.Первий закон НьютонаФормулируя свой аксиомы, Ньютон стремился описать «истинное» движение тел, т.е. их движение по отношению к абсолютному пространству. Однако в современной физике свойства пространства считаются зависящими от выбора системы отсчёта. Из всевозможных систем выберем те, в которых пространство и время обладают свойствами симметрий (пространство – однородно и изотропно, а время – однородно). Именно относительно систем отсчёта (а не абсолютного пространства) мы будем рассматривать в дальнейшем все движения, совершаемые телами. Первое, что нас будет интересовать, – это характер движения изолированной материальной точки, т.е. тела бесконечно удалённого от всех остальных тел. Согласно первому закону Ньютона, любое тело сохраняет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока оно остаётся изолированным.. Это уже закон инерций. Поскольку он справедлив в рассматриваемых системах отсчёта, их называют инерциальными. Формулируя свой первый закон, Ньютон ссылался на труды Галилея, хотя, судя по начальным наброскам, наибольшее влияние на него оказали работы Декарта. Ведь именно он впервые дал правильную трактовку явлений инерции и сформулировал данный закон. В соответствии с законом инерции изолированное тело способно находится лишь в одном из двух следующих состояний: оно может либо покоиться, либо двигаться равномерно и прямолинейно, т.е. с постоянной скоростью V. Объединяет эти оба два случая то, что ускорение тела равно нулю. Строго говоря, изолированных тел в природе не существует. Поэтому первый закон Ньютона описывает не реальную, а воображаемую ситуацию и должен пониматься так: ускорение любой частицы убывает по мере удаления от неё окружающих тел. Подчеркнём, что это имеет место лишь в инерциальных системах отсчета. В неинерциальных системах отсчёта, пространства и время в которых не обладают свойствами симметрий, любому первоначально покоящемуся изолированному телу ничто не мешает уже в следующий момент времени прийти в движение, вдоль какого либо направления. (Ведь в таких системах отсчета пространство не изотропно, и поэтому в нем существуют выделение направления, вдоль которых может начаться движение.) При этом тело, движущееся с некоторой начальной скоростью, может без каких бы то ни было причин остановится в одной или другой точке. Такие точки в неоднородном пространстве уже не равноправны. И наоборот, в инерциальных системах отсчёта первоначально покоящееся изолированное тело так и будет продолжать покоится, а имеющее начальную скорость – продолжать неограниченно движение по инерций. По этой причине данные системы отсчёта и называются инерциальными.Первый закон Ньютона - существуют такие системы отсчёта, относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела или действие других тел компенсируется.Инерциальная система отсчёта - это система отсчёта, относительно которой свободная материальная точка, не подверженная действию других тел, движется равномерно и прямолинейно.Принцип относительности Галилея - все механические явления в различных инерциальных системах отсчёта протекают одинаково. Это означает, что никакими механическими опытами проводимыми в данной инерциальной системе отсчёта невозможно установить покоится она или движется равномерно прямолинейно. Принцип Галилея справедлив при движении систем отсчёта со скоростью малой по сравнению со скоростью света.Масса - физическая величина, являющаяся мерой инерционных свойств тела называется инертной массой этого тела. В этом смысле масса выступает как свойство тел не поддаваться изменению скорости как по величине, так и по направлению.Сила - векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, в результате которого тело приобретает ускорение или изменяет свою форму и размеры (деформируется). В каждый момент времени сила характеризуется величиной, направлением в пространстве и точкой приложения. w-site.narod.ru Есть ли «сверхсветовой мир»?Можно ли путешествовать во времени? Не мысленно, как это делают писатели-фантасты, а по-настоящему — с помощью определенных технических средств? Или, по крайней мере, построить «хроноскоп», который позволял бы рассматривать детали прошлого подобно тому, как микроскоп позволяет разглядывать мелкие детали в пространстве? Теория относительности научила нас, как ускорять или замедлять время. Теперь, казалось бы, остался один шаг — научиться его поворачивать. Что мешает этому? Только лишь наше неуменье, недостаток знаний или же какие-то фундаментальные законы? Физика XX века уже приучила нас к мысли, что многое из считавшегося ранее принципиально недопустимым может происходить в каких-то особых, специфических условиях. Действительно, формулы теоретической физики подсказывают, что если бы удалось создать генератор лучей, обгоняющих свет, мы смогли бы высвечивать цепочки событий в обратном направлении — от настоящего в прошлое, а опыты на ускорителях элементарных частиц обнаружили явления, где противопоставление прошлого и будущего приводит к неоднозначности. Может, все же удастся создать «машину времени» и «хроноскоп» хотя бы в микромире? Поиском ответов на эти вопросы заняты многие физические лаборатории. В статье рассказывается о проблемах и трудностях, лежащих на этом пути, говорится о теоретических и экспериментальных исследованиях движений со сверхсветовой скоростью. Скорость и времяВ старой, ньютоновской физике время абсолютно — показания часов не зависят ни от скорости их движения, ни от каких-либо других причин. Часы на башне собора и в движущемся дилижансе всегда показывают одно и тo же время. Иначе ведет себя время в современной физике быстро движущихся тел. Стрелки перемещающихся часов идут медленнее неподвижных, их отставание будет тем заметнее, чем больше скорость движения.Правда, даже для космических кораблей, пересекающих сегодня просторы космоса, отставание времени еще очень мало и станет ощутимым, когда их скорости возрастут по крайней мере в. несколько сот раз. Но вот в мире элементарных частиц эффект замедления времени весьма заметен. Например, время жизни покоящегося мю-мезона — около миллионной доли секунды, ничтожный миг; далее мю-мезон распадается на более легкие частицы. Однако быстрый мю-мезон, рожденный космической частицей в высотных слоях атмосферы, становится долгожителем. Он живет так долго, что успевает пройти сквозь всю толщу воздуха и распадается лишь глубоко под землей. Пользуясь эффектом замедления времени, физики транспортируют пучки ускоренных коротко-живущих частиц на большие расстояния. Подобное оборудование имеется во многих физических лабораториях.Если движется не только наблюдаемое тело, но и сам наблюдатель, то его скорость тоже влияет на длительность происходящих с телом событий. Например, длительность события будет различной в зависимости от того, наблюдают его с космодрома или с борта стремительно летящей ракеты. Однако порядок событий, то есть какое из них произошло раньше, а какое позднее, во всех случаях остается неизменным. Выбором системы координат — движущейся или неподвижной — можно сократить или, наоборот, растянуть продолжительность события, но направление времени изменить нельзя. Для объяснения наблюдаемой в опытах зависимости времени (и размеров тел) от скорости движения в начале нашего века была создана новая наука — теория относительности, само название которой говорит об относительности определения физических величин. Эта теория прекрасно согласуется с экспериментом и является фундаментом современной физики.Хотя теория относительности создана на основе «досветовых явлений», протекающих со скоростями меньшими или равными скорости света, в её формулах нет никаких условий или ограничений, запрещающих их применение в «засветовой области» — при сверхсветовых скоростях. И вот тут обнаружилась замечательная особенность этих формул. Они приводят к заключению, что в процессах с участием «сверхсветовых тел» от скорости зависит не только длительность, но и сам временной порядок событий! Пилот одной ракеты скажет, что событие А произошло раньше события Б, а пилот второй ракеты, движущейся с иной скоростью, увидит их в обратном порядке. Время для этих наблюдателей будет идти в противоположных направлениях. То, что для одного — прошлое, для другого — будущее. Это похоже на то, как если бы в кино прокрутили пленку в обратном направлении. И нельзя сказать, какое направление времени истинное, как нельзя установить, какая сторона является правой, а какая — левой. Для меня это — правая, а для стоящего лицом ко мне человека — левая. И мы оба правы — относительность!Временная динамика сверхсветовых явлений разительно отличается от того, к чему мы привыкли в «досветовом мире». В процессах, протекающих быстрее света, подходящим выбором системы координат можно обратить время вспять. Получается, что сверхсветовые частицы — это объекты, свободно путешествующие во времени. Давняя мечта фантастов!Но вот существуют ли в природе такие частицы? Как и где следует их искать? И вообще, не приводит ли предположение о сверхсветовых скоростях к противоречию с другими положениями современной физической теории, ведь не все же гипотезы физиков реализуются в природе... С другой стороны, если сверхсветовых скоростей нет, то это, в свою очередь, потребует объяснения: может быть, за этим кроется какой-то новый физический закон? Факты и предположенияНедавно мне попал в руки научно-фантастический роман С. Снегова «Люди как боги». Там звездолеты летают с любыми скоростями в пять, десять, сто раз быстрее света! Среди созвездий они ведут себя, как грузовик на узкой улице: развернулся в созвездии Персея, задним ходом углубился в соседнее шаровое скопление, оттуда устремился в созвездие Плеяд... Феерическая картина! А собственно, почему это невозможно?Правда, в любом учебнике физики можно найти утверждение, что в природе существует некоторая максимальная скорость. Это скорость света в вакууме. Считается, что ни одно тело не может двигаться быстрее. Однако это всего лишь постулат, теоретическая гипотеза. То, что в эксперименте еще никогда не встречались сверхсветовые скорости, нельзя рассматривать как их стопроцентный запрет. Не встречались при одних условиях, могут встретиться при других. Пока не найдены законы, которые это исключают, вопрос остается открытым.Большинство физиков сегодня склоняется к мнению, что сверхсветовых скоростей в природе нет, тем не менее вопрос продолжает беспокоить. В журналах нет-нет да и снова вспыхивает дискуссия о сверхсветовых явлениях. Мой аспирант составил список статей по этой проблеме, их оказалось более полутора тысяч! И основная часть появилась в журналах в последние десять—пятнадцать лет.Действительно, что ограничивает скорость движения? Ведь скорость света, мгновенная по сравнению со скоростями, с которыми нам приходится иметь дело в нашей повседневной жизни, оказывается весьма скромной при переходе к космическим масштабам. Даже с аппаратами, исследующими ближайшие к нам планеты Солнечной системы, обмен сигналами происходит уже с весьма заметным запаздыванием. Неужели нельзя передвигаться и передавать информацию быстрее?Чтобы разобраться в этих сложных вопросах, познакомимся сначала со свойствами, которыми должны обладать сверхсветовые частицы и состоящие из них тела. Это поможет выявить трудности, к которым приводит гипотеза сверхсветовых движений. Зазеркалье скоростейЧастицы, движущиеся со скоростями, большими скорости света, принято называть тахионами — от греческого слова «тахис», что означает «быстрый», «стремительный». Досконально изучить их свойства можно будет после того, как такие частицы откроют на опыте. Однако некоторые их особенности можно предсказать теоретически на основе уже известных физических законов. Один из них — взаимосвязь массы и скорости частицы.При обычных условиях эта взаимосвязь чрезвычайно слабая, и мы ее просто не замечаем. Однако если скорость тела становится сравнимой по своей величине со скоростью света, масса тела начинает возрастать, и дальнейшее увеличение скорости требует затрат все большей и большей энергии. Это явление называют световым барьером. Приближаться к нему так же трудно, как трудно подниматься на крутую гору путнику, имеющему за плечами рюкзак, тяжелеющий с каждым метром подъема. Чтобы достичь скорости света, разгоняя какие-либо частицы, например легкие электроны, пришлось бы затратить бесконечное количество энергии.Казалось бы, это исключает всякие надежды на открытие сверхсветового вещества. Долгое время так и считали. Однако если посмотреть внимательнее, то можно заметить, что на самом деле отсюда вытекает лишь невозможность превращения обычных, досветовых частиц в тахионы путем непрерывного увеличения скорости. Но возможен взгляд и с другой стороны. Подобно тому как нейтрино и фотоны уже при самом их рождении обладают световой скоростью, тахионы должны иметь сверхсветовую скорость с самого момента их появления. Это означает, что тахионы — частицы совершенно нового типа. Они никогда не переходят через световой барьер на нашу, досветовую сторону. Они рождаются, живут и исчезают, всегда обладая скоростью, большей скорости света. Впервые на это обстоятельство лет двадцать назад обратил внимание советский физик Я. П. Терлецкий. Это поставило проблему. тахионов на твердую почву. После этого, собственно, и началось серьезное изучение их свойств.Заметьте, обычные частицы приближаются к световому барьеру, когда их скорость возрастает, а тахионы, наоборот,— при уменьшении скорости. Если на классной доске провести мелом вертикальную линию и считать, что это — световой барьер, то слева будет область досветовых частиц, справа — область тахионов. На самом барьере масса и энергия очень велики, при удалении от него вправо или влево они уменьшаются. Световой барьер напоминает энергетическую горку со спусками в сторону меньших и больших скоростей. Теряя энергию, обычная частица замедляется, а тахион, напротив, ускоряется! Шарик из тахионного вещества, скатываясь с горки, теряет скорость — тормозится, падающее сверху тахионное яблоко будет замедляться. Зато сверхсветовая пуля под действием сопротивления воздуха должна, как это ни удивительно... разгоняться! По сравнению с обычными частицами кинематические свойства сверхсветовых частиц оказываются буквально вывернутыми наизнанку!Мир тахионов — своеобразный антимир скоростей, своего рода Зазеркалье. Зазеркалье скоростей.Однако этим дело не кончается. У сверхсветовых частиц есть еще несколько удивительных особенностей. Скорость из ничего, частицы-призраки и другие чудеса сверхсветового мираЗнаменитый,враль барон Мюнхаузен однажды сам себя вытащил из болота, за волосы. Так сказать, приобрел скорость из ничего, без всякой внешней силы — с точки зрения физики, явление абсолютно невозможное. Но тахионы, по-видимому, умеют это делать. Они способны самоускоряться. Например, если электрон движется в среде со скоростью, большей так называемой фазовой скорости света (она равна скорости света в вакууме, деленной на показатель преломления среды), то в этой среде возникает специфическое электромагнитное излучение, называемое во всем мире черенковским — по имени открывшего его советского физика П. А. Черенкова. Тахионы, по-видимому, должны вызывать черенковское излучение даже в вакууме, поскольку их скорость всегда больше скорости света. Это излучение уменьшает энергию тахиона и, следовательно, увеличивает его скорость. Иначе говоря, тахион самоускоряется — сам по себе, без всякой внешней силы, разгоняется в пустом пространстве.Ускоряться за счет потери энергии! Опять все не так, «как у людей»!Правда, не все физики согласны с этим выводом. Некоторые из них приводят соображения в пользу того, что тахионы все же не должны излучать в вакууме. Пока не ясно, кто прав. Рассудить, наверное, сможет лишь эксперимент. Предпринимавшиеся до сих пор поиски черенковского излучения тахионов не увенчались успехом. Никаких излучений в вакууме не обнаружено. Впрочем, не ясно, были ли вообще там тахионы. Опыт ставился так, что если бы удалось заметить излучение, тогда можно было бы с уверенностью говорить о сверхсветовых частицах, излучение служило бы сигналом их присутствия. Если же излучения нет, то вывод неоднозначен: либо тахионы не излучают, либо их вообще не было в данном опыте. Так что окончательный ответ еще впереди.Как уже говорилось выше, время жизни нестабильной частицы возрастает при увеличении ее скорости. А вот пространственные размеры, ее длина в направлении движения при этом уменьшается — частица сжимается, становится похожей на лепешку. Конечно, как и замедление времени, этот эффект становится заметным только при очень больших скоростях. Так, летящий скоростной самолет, по сравнению с его длиной на аэродроме, сжимается на величину приблизительно в сотню тысяч раз меньшую толщины человеческого волоса. Ракета, выводящая на орбиту спутник, сокращается в своей длине примерно на один микрон. Другое дело, если бы она двигалась со скоростью, равной половине скорости света или чуть больше. Тогда изменение ее размеров составляло бы уже около десятка метров.Нельзя не признать, что с позиций обыденного опыта увеличение времени жизни и сокращение длин движущихся предметов выглядят весьма непривычно. Но еще удивительнее ведут себя сверхсветовые тела. Формулы теории относительности предсказывают, что продольные размеры разгоняющегося тахиона растут,— по отношению к неподвижному наблюдателю сверхсветовая частица как бы распухает вдоль оси своего движения, а течение времени по неподвижным часам резко убыстряется. В пределе, при бесконечно большой скорости, тахион вытягивается по всей бесконечно длинной траектории. Его масса| и энергия при этом становятся равными нулю. Опять все наоборот по сравнению с обычными частицами!Отдав всю энергию, тахион становится безынерционной струей материи, распределенной сразу вдоль всей своей траектории. Можно сказать и по-другому: тахион с бесконечной скоростью находится сразу во всех точках своей траектории и проскакивает ее мгновенно. А это означает, что тахион существует только в один-единственный момент, а в остальное время его нельзя обнаружить ни в одной точке пространства. И может случиться так, что, начав двигаться, находящийся в абсолютно пустом пространстве наблюдатель вдруг обнаружит, что пространство вокруг него заполнено тахионами. Число частиц оказывается зависящим от скорости наблюдателя. Изменяя скорость ракеты, космонавт каждый раз будет видеть вокруг себя различную плотность материи. Тахионы, как призраки в старом английском замке, то исчезают, то вдруг вновь появляются будто из ничего. Согласитесь, эффект более удивительный, чем «простая» зависимость длины предметов от скорости!Самоускорение, распухание, размазывание по всей траектории — это действительно очень непривычные и странные свойства. Однако «странно»— не значит «нельзя». К необычным явлениям и свойствам можно привыкнуть. Важно, что сами по себе они не противоречат фундаментальным законам природы.Значительно более серьезные трудности связаны с беспричинными сверхсветовыми процессами. Оказывается, и такие возможны для тахионов! Проблема причинностиПервоначально физикам казалось, что вопиющим противоречием является уже сам факт изменения временного порядка в процессах с тахионами. Ведь если, например, один наблюдатель зафиксировал, что тахион испущен атомом урана и поглощен атомом серы, то другой наблюдатель может увидеть, что атом серы поглощает тахион, который еще только будет испущен ураном. Явная бессмыслица!Выход нашел работающий ныне в США пакистанский физик Сударшан. Он учел, что любому процессу с элементарными частицами всегда соответствует обратный, в котором частицы заменены на античастицы. Такая симметрия хорошо проверена на опыте. С формальной точки зрения прямой и обратный процессы можно объединить вместе, если античастицы рассматривать как частицы, движущиеся обратно по времени. А раз так, то допустимо считать, что второй наблюдатель увидит процесс, в котором атом серы испускает антитахион, а атом урана его поглощает. И никакого противоречия нет.Тем не менее если судить «по большому счету», то противоречия все же остаются. Дело в том, что ни один сверхсветовой процесс нельзя изолировать от окружающей «досветовой» обстановки. Это можно сделать лишь в теории, а в реальном мире всякое явление бесконечным числом связей скреплено с окружающими телами. Полностью отгородиться от них невозможно. Так устроен мир. Неисчерпаемость свойств и взаимосвязей — одна из основных его характеристик. Поэтому изменение направления времени в сверхсветовом процессе неизбежно приходит в противоречие со «стрелой времени», определяемой движением досветовых тел и происходящими с ними событиями. При этом возникают похожие на чудо ситуации, в которых нарушена причинная связь событий. Следствие может опередить вызывающую его причину!Допустим, например, что охотник тахионной пулей поражает сидящую на столбе ворону. Космонавт же в иллюминатор пролетающей мимо ракеты увидит, что по какой-то непонятной причине из вороны вылетела тахионная пуля, которая была поймана ружьем охотника. А главное, тот каким-то образом заранее точно знал, в какую сторону и под каким углом ему следует направить ствол ружья, чтобы поймать шарик тахионного вещества! Космонавту все это покажется подлинным чудом.Как избавиться от нарушений причинности в процессах с тахионами — остается неясным. Недавно итальянским физикам удалось показать, что нарушение причинности всегда сопровождается нарушением законов сохранения энергии и импульса. Другими словами, если требовать точного выполнения этих законов, то нарушающие причинность взаимодействия просто не должны осуществляться, и физическое тело по отношению к тахионам будет вести себя как абсолютно прозрачное. К сожалению, это не устраняет всех противоречий. Итальянские ученые предполагали, что тахион взаимодействует сразу со всем телом. Однако если невозможно взаимодействие тахиона с телом как целым, то может произойти взаимодействие с его частью или наоборот, и трудность с причинностью остается.Результат итальянских физиков можно считать теоретическим доказательством того, что в больших, макроскопических областях пространства и времени тахионов нет, так как иначе нарушалась бы не только причинность, но и законы сохранения энергии-импульса. И тахионы, если они все же существуют в природе, по-видимому, не могут выходить за пределы ультрамалых пространственно-временных областей, где нельзя установить строгой временной последовательности событий. Зависимость временного порядка от системы координат в этом случае, уже не будет нарушать причинность. Опыты с распадами элементарных частиц действительно указывают, что в субмикроскопических областях, меньших 10~17 сантиметра и 10~27 секунды, противопоставление прошлого и будущего становится весьма неопределенным или же имеет смысл, весьма далекий от того, к чему мы привыкли в нашем микромире.При этом, конечно, возникает вопрос — что же удерживает тахионы в ультрамалых областях, не дает им разлетаться? Тахионы останутся там запертыми, если, например, они — короткоживущие частицы и обладают способностью самоускоряться. Их время жизни уменьшается с увеличением скорости, поэтому, самоускоряясь, они будут распадаться почти сразу же вблизи точки своего рождения. Могут быть и другие причины «пленения» сверхсветового вещества — природа неистощима на выдумки.Как бы там ни было, в настоящее время нет никаких — ни философских, ни «чисто физических»— запретов участию тахионов в явлениях микромира и, соответственно, обращению там направления времени. А вот существуют ли они на самом деле, такие удивительные объекты и явления,— здесь слово за экспериментом. Поиски сверхсветовых эффектовПонятно, что обнаружить тахионы можно лишь по следам, которые они оставляют в окружающем веществе. Но могут ли вообще частицы со столь необычными свойствами взаимодействовать с обычным, досветовым веществом наших приборов? Некоторые ученые считают, что не могут. Если это так, то тахионы — ненаблюдаемые объекты, а досветовой и сверхсветовой миры оторваны один от другого — у них просто нет точек соприкосновения. Трудно, однако, думать, что в природе, где все взаимосвязано и взаимообусловлено, могут существовать материальные тела, которые ничем себя не проявляют и принципиально не наблюдаемы. Если же между тахионами и досветовым веществом есть взаимодействие, то тахионы должны рождаться при столкновениях досветовых частиц, и можно попытаться зафиксировать их с помощью имеющихся в нашем распоряжении средств.Таких опытов выполнено уже немало. В ряде случаев отмечались эффекты, которые в принципе можно было бы приписать сверхсветовым частицам. Однако всегда удавалось найти и более привычные объяснения. Например, английские физики изучали распространение ливней вторичных частиц, образуемых в земной атмосфере высокоэнергетическими частицами космического излучения. Во многих ливнях детекторы зафиксировали сигналы, значительно опережающие приход лавины частиц. Этот результат можно объяснить, допустив, что в ливне присутствуют частицы со скоростями намного большими, чем у остальных. А поскольку скорость большинства частиц в ливне близка к скорости света, это, казалось бы, подтверждает присутствие тахионов. К сожалению, более детальный анализ показал, что, сделав некоторые дополнительные предположения, не выходящие за рамки известной досветовой физики, опережающие сигналы детектора можно объяснить причинами технического характера — как неточные, ложные выбросы.Особенно часто сверхсветовые аномалии возникают в астрономических наблюдениях, где детали движения изучаемых объектов бывают плохо известны. Так, недавно в печати сообщалось о наблюдении астрофизиками Массачусетсского технологического института в США сверхсветовых выбросов из квазаров — излучающих огромную энергию космических объектов на краю видимой нами части Вселенной. Из сравнения двух фотографий, сделанных с интервалом примерно в один год, получен вывод, что выбросы удаляются от квазаров со скоростью, в несколько раз превосходящей световую. Тем не менее последующий анализ обнаружил такие особенности процессов, которые устранили противоречия с «досветовой физикой». Сверхсветовой эффект оказался иллюзией.Интересный опыт по поиску тахионов в микропроцессах выполнили американские физики. Они допустили, что тахионы взаимодействуют с протонами, мезонами и другими ядерными частицами, но время их жизни чрезвычайно мало. Поэтому следы их рождения можно заметить лишь по специфическим искажениям распределений других частиц по импульсам и углам вылета. При тщательной обработке экспериментальных данных действительно обнаружены некоторые аномалии в распределениях вторичных частиц, рождающихся в реакциях. Эти данные хорошо объяснялись, если предположить, что сталкивающиеся досветовые частицы в ходе реакции обмениваются тахионами с массой, несколько превышающей массу протона, и временем жизни около 10^24 секунды. Однако и в этом случае однозначный вывод о рождении тахионов сделать нельзя — результаты наблюдений можно объяснить и с помощью известных теорий. По мнению выполнявших эксперимент физиков, такое объяснение более сложно, но... срабатывает знаменитая «бритва Оккама»— принцип «не вводить сущностей сверх необходимого». Были выполнены и другие эксперименты. Ни один из них яе дал убедительных доказательств существования в природе сверхсветовых явлений. Но они не доказали и обратного, поскольку во всех опытах есть особенности, которыми можно, хотя бы отчасти, объяснить их неудачу. Каков же вывод?Мы видим, что невозможность изменить направление времени уходит своими корнями в самые фундаментальные свойства материального мира,— неисчерпаемость его внутренних взаимосвязей и их причинную обусловленность. В конечном счете, именно эти свойства запрещают путешествия в машине времени, о которых так часто рассказывается в научно-фантастических романах. Наблюдать изменение порядка событий в зависимости от скорости регистрирующих приборов, возможно, удастся лишь внутри субмикроскопических пространственно-временных инвервалов.Что же касается сверхсветовых скоростей, то здесь дело сложнее,— вообще говоря, они могут быть и в области макроскопических явлений. Не следует забывать, что вывод об их связи с обращением времени получен на основе формул теории относительности, которые могут оказаться несправедливыми вблизи светового барьера, где концентрация энергии возрастает «почти до бесконечности». Абсолютный нуль и бесконечность всегда были источниками новых открытий. В окрестностях светового барьера, возможно, потребуется обобщение теории, тогда условия причинности для сверхсветовых частиц могут стать совсем иными и не будут приводить к противоречиям. Хотя такая возможность сегодня кажется маловероятной, но все же... Вешая знак «кирпич» на дорогах физики, следует быть осторожным. Наука не раз демонстрировала нам, как переход в область новых явлений открывает процессы, казавшиеся ранее совершенно недопустимыми. nauka.relis.ru § 1. Электризация тел и электрический заряд1. Что называют электризацией?1. Электризацией называют процесс сообщения телу электрического заряда. 2. От какого греческого слова происходит термин «электричество»?2. От греческого слова «электрон», которое по-русски обозначает янтарь. 3. Одно или оба тела электризуются при трении?3. При трении электризуются оба тела. 4. Какие два рода электрических зарядов существуют в природе? Из каких опытов следует, что их действительно два?4. Существуют 2 вида заряда: «+» и «-». Опыты, свидетельствующие об этом: взаимодействие эбонитовой палочки, натёртой об мех с такой же эбонитовой палочкой и стеклянной палочкой, натёртой о шелк. 5. Сформулируйте правило, описывающее характер взаимодействия заряженных тел.5. Одинаково заряженные тела отталкиваются, по-разному заряженные - притягиваются. 6. Кусочек дерева потерли о шелк. Какие заряды (по знаку) появились на кусочке дерева и какие на шелке?6. На дереве появились заряды со знаком «+», на шелке - со знаком «-». 7. Как называется единица заряда?7. Единица заряда в СИ называется кулон. 8. Выполнив экспериментальные задания, опишите опыты, изображенные на рисунке 6.8. Эти опыты подробно описаны в учебнике (одноименные заряды отталкиваются, разноименные - притягиваются) В результате опытов по электризации было установлено, что все вещества можно расположить в ряды, в которых предыдущее тело электризуется при трении о последующее тело положительно, а последующее при этом — отрицательно. Вот, например, один из таких рядов: кроличий мех, стекло, кварц, шерсть, шелк, хлопок, дерево, янтарь, каучук. Описанные выше опыты показывают, что характер взаимодействия заряженных тел подчиняется простому правилу: тела, имеющие электрические заряды одинакового знака, взаимно отталкиваются, а тела, имеющие заряды противоположного знака, взаимно притягиваются. Более кратко это правило формулируют так: одноименные заряды отталкиваются друг от друга, а разноименные притягиваются. 5terka.com критерии и структура. Биология. Общая биология. 11 класс. Базовый уровень5. Вид: критерии и структура Вспомните! Какие уровни организации живой природы вам известны? Что такое вид? Какие другие систематические категории вам известны? В основе эволюционной теории Ч. Дарвина лежит представление о виде. Что же такое вид и насколько реально его существование в природе? Первое представление о виде было создано ещё Аристотелем, который определял вид как совокупность сходных особей. Сам термин «вид» (species) в переводе с латыни означает «образ». Это слово точно определяет тот основной критерий, который использовали исследователи вплоть до XIX в. при определении видовой принадлежности любого организма. Известный учёный К. Линней, создавший учение о виде, считал, что вид состоит из многих схожих особей, дающих плодовитое потомство. В современной биологии видом называют совокупность особей, обладающих сходными морфологическими и физиологическими признаками, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определённый ареал (область обитания), имеющих общее происхождение и сходное поведение. Биологический вид – это не только основная таксономическая единица в биологической систематике. Это целостная структура живой природы, которая репродуктивно изолирована от других подобных структур и имеет свою собственную судьбу. Целостность этой системе придают, во-первых, процессы взаимодействия между отдельными особями. Взаимоотношения между организмами разных поколений, между родителями и детьми, самцами и самками, особенности территориального поведения – всё это определяет внутреннюю структуру вида. Не всегда видовые признаки обеспечивают выживание отдельной особи, но они всегда благоприятны для вида в целом. Например, пчела, потерявшая жало, погибнет, но при этом защитит остальных особей. Вторая причина сохранения единства и целостности вида – это репродуктивная изоляция, т. е. невозможность скрещивания с особями другого вида. Так осуществляется защита генофонда вида (всей совокупности генов вида) от притока чужеродной генетической информации. Существуют различные факторы, препятствующие межвидовому скрещиванию. Например, в Калифорнии растут два близких вида сосны. У одного из них пыльца высыпается в начале февраля, а у другого – в апреле, поэтому между этими видами существует сезонная изоляция. У высших животных брачное поведение имеет характерные видовые особенности, поэтому самки одного вида не реагируют на ухаживание самцов другого близкого вида – это пример поведенческой изоляции (рис. 12). Наличие репродуктивной изоляции в природных условиях является решающим фактором в определении вида как генетически закрытой биологической системы. Характерные признаки и свойства, которыми одни виды отличаются от других, называют критериями вида. Критерии вида. Существует несколько основных критериев вида. Морфологический критерий заключается в сходстве внешнего и внутреннего строения организмов. Долгое время этот критерий был главным, а порой единственным. С его помощью легко определяются особи неблизких видов. Различить кошку и мышь сможет даже маленький ребёнок, мышь и крысу – любой взрослый человек, а вот отличить домовую и малую мышь сможет только специалист. Существуют специальные определители, которые основаны на морфологических особенностях организации. Однако внутри вида всегда существует структурная изменчивость между разными особями, поэтому порой бывает достаточно сложно определить вид конкретной особи. Генетический критерий. Иногда среди очень похожих особей обнаруживаются группы, которые не скрещиваются друг с другом. Это так называемые виды-двойники, которые встречаются практически во всех крупных систематических группах и отличаются друг от друга числом хромосом. Например, среди насекомых существуют два широко распространённых вида наездников, которые до последнего времени рассматривались как единый вид (рис. 13).  Рис. 12. Разные типы брачного поведения двух близких видов чаек  Рис. 13. Виды-двойники. Насекомые наездники (А, Б), имеющие разные кариотипы (В): 2n = 10 и 2n = 14 Каждый вид имеет определённый набор хромосом – кариотип, который отличается числом хромосом, их формой, размерами, строением. Различное число хромосом в кариотипе разных видов и видовые отличия геномов обеспечивают генетическую изоляцию при межвидовом скрещивании, потому что вызывают гибель гамет, зигот, эмбрионов или приводят к рождению бесплодного потомства (лошак – гибрид коня и ослицы). Именно использование генетического критерия позволяет надёжно различать виды-двойники. Физиологический критерий отражает сходство всех процессов жизнедеятельности у особей одного вида: одинаковые способы питания, размножения, сходные реакции на внешние раздражители, одинаковые биологические ритмы (периоды спячки или миграции). Например, у двух близких видов плодовой мушки-дрозофилы половая активность наблюдается в разное время суток: у одного вида – по утрам, у другого – в вечерние часы. Биохимический критерий определяется сходством или различием строения белков, химического состава клеток и тканей. Например, отдельные виды низших грибов отличаются друг от друга способностью синтезировать разные биологически активные вещества. Экологический критерий характеризуется определёнными формами взаимоотношений организмов данного вида с представителями других видов и факторами неживой природы, т. е. теми условиями, в которых этот вид встречается в природе. В Техасе близкие виды дуба растут на разных почвах: один вид встречается только на известняковой почве, другой – на песчаной, а третий растёт на выходах магматических пород. Географический критерий определяет область распространения, т. е. ареал, вида. У разных видов размер ареалов сильно отличается. Виды, занимающие обширные площади и встречающиеся повсеместно, называют космополитами, а обитающие на небольших территориях и не встречающиеся в других местах, – эндемиками. Таким образом, для определения видовой принадлежности организма необходимо использовать все критерии в совокупности, потому что отдельные критерии у разных видов могут совпадать. Структура вида. Реально в природе особи любого вида внутри ареала распределены неравномерно: где-то они образуют скопления, а где-то могут вообще отсутствовать. Такие частично или полностью изолированные группировки особей одного вида называют популяциями (от лат. populus – народ, население), т. е. в естественных условиях любой вид состоит из совокупности популяций. Популяция – это совокупность особей одного вида, в течение достаточно длительного времени (большого числа поколений) населяющих определённую территорию внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от особей других подобных совокупностей. Именно популяция является элементарной единицей эволюции. Вопросы для повторения и задания 1. Дайте определение понятия «вид». 2. Расскажите, какие биологические механизмы препятствуют обмену генами между видами. 3. В чём причина бесплодия межвидовых гибридов? Объясните это явление, используя свои знания о механизме мейоза. 4. Какие критерии используют учёные для характеристики вида? Какие критерии вы считаете наиболее важными при определении вида? 5. Что такое ареал вида? 6. Охарактеризуйте по основным критериям вид Кошка домашняя. 7. Дайте определение понятия «популяция». Подумайте! Выполните! 1. Почему один вид от другого можно отличить только по совокупности разнообразных критериев? Какие критерии вам кажутся наиболее важными? 2. Известны ли вам примеры, когда формулировка «вид как генетически закрытая система» оказывалась не верна? (Вспомните материал о селекции из курса 10 класса.) 3. Проведите исследование. Выясните, какие виды, обитающие в вашей местности, являются эндемиками, а какие – космополитами. Подготовьте отчёт о проделанной работе в виде стенда. 4. Как вы считаете, можно ли слова «популяция» и «популярный» считать однокоренными? Объясните свою точку зрения. 5. Приведите доказательства, свидетельствующие о том, что виды объективно существуют в природе. Работа с компьютером Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания. Поделитесь на страничкеСледующая глава > bio.wikireading.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
20 марта 1727 г. в возрасте 84 лет скончался гениальный английский ученый Исаак Ньютон. По указу короля Георга I ученого с большой пышностью похоронили в Лондоне, в усыпальнице королей — Вестминстерском аббатстве. В похоронной процессии приняли участие знатнейшие герцоги, пэры и графы Англии. После похорон Вольтер написал: «Не так давно в одной знатной компании обсуждался избитый и пустой вопрос: кто был величайшим человеком — Цезарь, Александр, Тамерлан или Кромвель? Кто-то сказал, что таким человеком был, без сомнения, Исаак Ньютон. И он был прав, так как мы должны благодарить Ньютона за то, что он овладел нашим разумом не насилием, а силой правды».
