Pauli Banning principas • James Trefil, enciklopedija "Du šimtai visatos įstatymų"

Pauli ban principas

Austrijos fizikas Volfgangas Pauli yra vienas iš kelių Europos teorinių fizikų, kurie 1920 m. Pabaigoje ir 1930-ųjų pradžioje suformulavo pagrindinius kvantinės mechanikos principus ir pozi citus. Principas, turintis jo vardą, yra vienas pagrindinių šio fizinio mokslo skyriaus dalykų. Lengviausias būdas įsivaizduoti, kas tiksliai yra Pauli principas, jei palyginsite elektronus su automobiliais daugiaaukštoje automobilių stovėjimo aikštelėje. Į kiekvieną dėžę dedamas tik vienas automobilis, o po to, kai užimamos visos stovėjimo aikštelės apatinės aukštutinės pusės, automobiliai turi eiti į kitą aukštą, ieškodami laisvos vietos. Panašiai elektronai atomai – kiekvienoje orbitoje aplink branduolio jie tinka ne daugiau kaip yra "automobilių stovėjimo vietos", o po to, kai visi erdviai orbitoje užimami, kitas elektronas ieško vietos aukštesnėje orbitoje.

Be to, elektronai elgiasi sąlygiškai, tarsi jie sukasi aplink savo ašį (ty jie turi savo sukimo momentą, kuris šiuo atveju yra vadinamas atgal nugara ir kuris gali būti tik dviejų verčių: +1 / 2 arba -1 / 2). Du elektronai su priešinga nugara gali užima vieną erdvę orbitoje.Tai yra tarsi dešinė ranka ir kairysis ratas yra tame pačiame dėže, o du automobiliai su ta pačia vairo padėtimi netinka. Štai kodėl pirmojoje Mendelejevo periodinės lentelės eilutėje matome tik du atomus (vandenilį ir heliumą): apatinėje orbitoje vien elektronui skiriamos dvigubos erdvės su priešinga kryptimi. Kitoje orbitoje jau yra aštuonių elektronų (keturi su nugara-1/2 ir keturi su nugara +1/2), todėl antroje eilės lentelėje matome jau aštuonis elementus. Ir taip toliau.

Viduje senėjimo žvaigždės temperatūra yra tokia didelė, kad atomai daugiausia yra jonizuotoje būsenoje, o elektronai laisvai judėti tarp branduolių. Ir čia vėl veikia Pauli uždraudimo principas, bet pakeista forma. Dabar jis sako, kad ne daugiau kaip du elektronai su priešingą nugara ir tam tikri maksimaliai leistini greičio intervalai vienu metu gali būti tam tikru erdviniu tūriu. Tačiau vaizdas labai pasikeičia, kai žvaigždės viduje esantis daikto tankis viršija 10 dydžio ribinę vertę7 kg / m3 (palyginimui, jis yra 10 000 kartų didesnis nei vandens tankis, tokios medžiagos svorio dėžutė sveria apie 100 tonų). Tokiu tankiu Pauli principas pradeda reiškiasi spartus vidinio slėgio augimas žvaigždėje. Tai yra papildoma išdegęs elektronų dujų slėgis, o jo pasireiškimas yra tas faktas, kad senosios žvaigždės gravitacinis žlugimas sustoja, kai jis susitraukia iki panašaus dydžio kaip ir Žemės. Šios žvaigždės vadinamos baltos nykštukai, o tai yra paskutinis žvaigždžių evoliucijos etapas, kurio masė yra arti Saulės masės (žr Chandrasekhar riba).

Viršuje aš aprašiau Pauli uždraudimo elektronams veiksmą, tačiau jis taip pat taikomas bet kurioms elementarinėms dalelėms su pusiau sveikojo skaičiaus nugaros numeriu (1/2, 3/2, 5/2 ir tt). Visų pirma, neutrono nugaros skaičius lygus, kaip ir elektronui, 1/2. Tai reiškia, kad neutronams, tokiems kaip elektronai, reikalinga tam tikra "gyvenimo erdvė" aplink save. Jei balto nykštuklo masė viršija 1,4, Saulės masė (žr Chandrasekhar riba), gravitaciniai traukos jėgos priverčia protonus ir elektronus žvaigždės viduje susivienyti į neutronus.Bet tuomet neutronai, kaip ir baltos nykštukės elektronai, pradeda gaminti vidinį slėgį, kuris vadinamas išdegęs neutronų dujų slėgisir šiuo atveju žvaigždės gravitacinis žlugimas sustabdomas formavimo etape neutron žvaigždutėkurio skersmuo yra panašus į didelio miesto dydį. Tačiau, kai dar didesnė žvaigždės masė (pradedama maždaug trisdešimt kartų nuo Saulės masės), gravitacijos jėgos suskaido išdegintųjų neutronų dujų atsparumą ir žvaigždės toliau žlugdo, paverčiant juodomis skylėmis.

Pauli draudimo principas yra ryškus naujo pobūdžio gamtos įstatymo pavyzdys, o kompiuterių technologijos vystosi, tokie "numanomi" įstatymai neišvengiamai tampa vis svarbesni. Šio tipo įstatymai iš esmės skiriasi nuo klasikinės fizikos įstatymų, tokių kaip Niutono mechanikų įstatymai, jie nenuspėja, kas atsitiks sistemoje. Vietoj to jie nustato, kas yra sistemoje. negaliu atsitikti. Būtent jų biologas ir struktūrinis teoretikas Haroldas Morowitzas (Haroldas Morowitzas, b. 1927 m.) Vadino "ribines taisykles": tokios taisyklės, visų pirma, Pauli uždraudimo principas, virstakad sprendžiant sudėtingiausias ir sudėtingesnes problemas (ir elektronų orbitų skaičiavimas kompleksiniuose atomuose yra tikrai tarp jų), kompiuteris turi būti užprogramuotas taip, kad jis net nemanė akivaizdžiai neįmanoma rasti sprendimų. Taigi tokia taisyklė išbraukia iš galimų problemos sprendimų akivaizdžiai negyvas šakas, paliekant tik leistinas jos sprendimo galimybes, dėl kurių kompiuterinių skaičiavimų laikas yra sumažintas iki pagrįstų ribų. Taigi taisyklės, tokios kaip Pauli išskyrimo principas, tampa vis svarbesni, nes mes vis labiau priklauso nuo kompiuterių, kad išspręstume sudėtingiausias ir sudėtingiausias problemas.

Taip pat žiūrėkite:

1783Juodosios skylės
apie 1920 mAufbau principas

Pauli efektas

Praeityje mokslininkai iš Isaac Newton ar Michael Faraday skalės sėkmingai sujungė eksperimentuotojų ir teoretikų įgūdžius – jie patys atliko eksperimentus, siekdami ištirti įvairius fizinio pasaulio aspektus, o patys sukūrė teorijas, kad paaiškintų eksperimentiniais rezultatais. Šie laikai baigėsi. Nuo XX a. Pradžios siauroji specializacija, apimanti visas žmogaus veiklos šakas, skleidžiama į gamtos mokslus, įskaitant fiziką.Šiandien matome, kad didžioji dauguma mokslininkų patenka į vieną iš dviejų kategorijų – eksperimentuotojai ar teoretikai. Šių dviejų įsikūnijimų derinimas mūsų laikais yra beveik neįmanomas.

Wolfgangas Pauli buvo ryškus teorinis fizikas ir, kaip ir daugelio šios kategorijos mokslininkų, jis buvo labai nusivylęs dėl "santechnikų" (kaip jis sakė), mesti savo rankas į eksperimentinius įrenginius. Legendinis tapo Paulio smegenimis prieš eksperimentus, taip pat jo visišką nesugebėjimą atlikti net paprasčiausio eksperimento kūrimo darbų. Jie sako, kad jis kainuoja jam pasirodyti fizinėje laboratorijoje, nes kai kurios įrangos nedelsiant sugedo. Sakoma, kad Leideno (Nyderlandai) universiteto įvykdytas siaubingas sprogimas įvyko po minutės po minutės, kai Paulius atvyko į šį miestą traukiniu iš Ciuricho.

Tiesa ar ne, bet "Pauli efektas" – asmens gebėjimas daryti ekstremalią įtaką ekspozicijai vien tik jo buvimu – tvirtai pateko į fizinę folklorą. Tačiau, kaip paaiškina Bohras, greičiausiai bus daug pasipiktinimo, jei pažvelgsime į jį.

Wolfgang PAULI
Wolfgangas Pauli, 1900-58

Austrijos, tada Šveicarijos teorijos fizikas. Gimė Vienoje, Vienos universiteto profesoriaus šeimoje. Pauli's krikštatėvis buvo Ernst Machas (žr Šoko bangos). Kitas studentas įsisavino privačią ir bendrąją reliatyvumo teoriją. Jis studijavo teorinę fiziką Miuncheno universitete toje pačioje grupėje su Werner Heisenberg (žr Heisenbergio neapibrėžtumo principas), 1922 m. Jis apgynė savo diplomą.

Pauli buvo vienas iš kvantavimo mechanikos pradininkų, padaręs nemažai esminių indėlių į naują mokslo discipliną, labiausiai ryškus, kas greičiausiai yra jo uždraudimo principas, suformuluotas 1924 m. – jam 1941 m. Jam buvo suteikta Nobelio premija už fiziką. Jo mintis apie kvantinių nugaros numerių buvimą elementarosioms dalelėms buvo eksperimentine patvirtinta praėjus dvejiems metams. Be to, Pauli sugebėjo paaiškinti akivaizdžius energijos taupymo teisės pažeidimus beta pasklidimo metu (žr Radioaktyvusis išskaidymas) per radiacijos su juo priėmimą, be elektronų, nežinomos dalelės, vėliau vadinamos neutrino.

Antrojo pasaulinio karo metu Pauli dirbo Jungtinėse Amerikos Valstijose, Prinstono pažangių studijų institutu.Po karo grįžo į Europą, įgijo Šveicarijos pilietybę ir užėmė eksperimentinės fizikos profesoriaus pareigas Federaliniame technologijos institute Ciuriche.


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: