Энергия хаотичного движения газа в сосуде

Это выглядит спокойным только для наших глаз. Если же посмотреть в микроскоп на частичку пыльцы на поверхности жидкости, то можно заметить бешеную, полностью хаотическую, пляску пыльцы. Этот эксперимент был впервые поставлен Р. Броуном около 200 лет назад, а движение пыльцы с тех пор носит название – Броуновское движениe. Вклад в теоретическое описание Броуновского движения внесли такие гиганты как А. Эйнштейн и Норберт Винер. 

Интересно отметить, что размер молекул воды 0,1÷0,2 нм, тогда как размер пыльцы около микрометра, т. е. почти 5000 раз больше. Как же эти молекулы двигают пыльцу? За счет больших среднеквадратичных скоростей молекул, ~300 м/сек для (H₂O)₃, и соответсвенно большой кинетической энергии при среднем свободном пробеге около 25 нм и числе столкновений молекул воды друг с другом ~10 млрд в сек.

Пожалуй, напишу как БАК работает вообще.

Вообразите себе обычный баллон со сжатым водородом. Вроде бы мелочь, но именно с него начинается работа самого большой ускорителя элементарных частиц в мире.

Атомы водорода поступают в камеру подачи линейного ускорителя строго отмеренными порциями. Там от от них отделяют электроны( отрицательно заряженные элементарные частицы) оставляя только ядра водорода- протоны (положительно заряженные элементарные частицы). Как раз это положительный заряд позволяет давать им ускорение при помощи электрического поля. Дальше их сталкивают друг с другом, чтобы выделить большой объём энергии.  Кстати, эта модель повторяет те действия, которые происходили в момент Большого Взрыва. После протоны отправляют в линейный ускоритель. На выходе отсюда протоны будут двигаться со скоростью, равной 1/3 скорости света. Это всё первый этап.

Теперь они готовы к второму этапу- попаданию в бустерЧастицы разделяют на 4 части, что максимально увеличить плотность их потока. Каждая часть поступает в отдельное кольцо бустера. Длина каждого кольца 137 м. Здесь применено круговое движение, поскольку линейное уже не эффективно. Чтобы придать большую скорость, частицы проходят по кругу много раз, причём на них воздействуют пульсирующим электрическим полем. Нужное направление регулируют магнитами, мощное излучение удерживают их на этой траектории. Здесь их разгоняют до 91,6% скорости света, собирая их в плотный пучок.

После этого частицы из всех четырёх колец собираются вместе и поступают в фотонный синхротрон. Это наша третья ступень. Что же будет происходить с двумя такими порциями протонов? Длина синхротрона 628 м. Это расстояние протоны проходят за 1,2 секунды разгоняясь до 99.9% скорости света. Классно, неправда ли? Именно здесь достигается точка перехода. К энергии движения частиц прибавляется энергия электрического поля, но дальше частицы разгонятся почти не могут, запрещено природой.Но за счёт этого увеличивается масса протонов. Поэтому они не разгоняются, а становятся тяжелее. Кинетическая энергия( грубо, говоря, энергия движения, которая учитывает массу/скорость) измеряется в электрон вольтах. На этом этапе энергия каждой частицы равняется примерно 25 млрд. эВ, а масса протонов в 25 раз тяжелее, чем в состояние покоя.

И так мы плавно перешли уже к четвёртая стадия- протонный супер синхротрон. Огромное 7-ми километровое кольцо. Его задача принять протоны с таким запасом энергии и увеличить его до 450 млрд. 

Через некоторое время частицы будут готовы к перемещению в Большой Адронный Коллайдер. Это самая интересная, пятая часть. Расположен он на границе Франции и Швейцарии, в Европейских Альпах. БАК расположен глубоко под землёй и растянут на 27 км. В нём проложены 2 вакуумных трубы. По ним в противоположном направлении движутся пучки протонов. С помощью специальных устройств новые порции протонов поступают так, чтобы не мешать уже загруженным. Эти трубы пресекаются в четырёх точках, где стоят детекторы. Здесь протоны пересекаются друг с другом.  При столкновения энергия каждого пучка увеличивается в двое. Детекторы позволяют учёным следить за изменениями в местах столкновений. За полчаса в БАК поступают около 2800 порций частиц. Все это время коллайдер придаёт нашим частицам энергии.Каждую секунду, протоны проходят это круг более 11 тысяч раз (27км, между прочим!), постоянно получай импульсы электрического поля. Энергия каждого протона составляет уже 7 тера эВ, а масса в 7000 раз больше состояния покоя. Круговое движение сохраняет всё тоже магнитное поле. Оно так велико, что его электро магниты должны выдерживать электро ток силой в 12 тысяч ампер. А всё благодаря прекрасному охлаждению, в результате которого магниты становятся сверх проводимыми.

Теперь протоны готовы к столкновению. Магниты регулируют нужную траекторию. Общая энергия двух сталкивающихся протонов равна 14 тера эВ. Это всплеск наблюдается в течении 2-ух секунд после столкновения. Траектория выделившихся в результате частиц анализируются компьютерами, к которым подключены детекторы.

Теперь вы знаете как работает самое огромный, дорогой и самое крутой научный прибор в мире.

Вопрос интересный. Гипотетически, почему бы и нет. Но для развернутого ответа придется весьма глубоко погрузиться в антропологию и эволюционную теорию, чтобы для начала понять, почему именно человек обрел разум, а не дельфины или попугаи, скажем.

Ключевыми факторами развития мозга (и как следствие – цивилизации) называют следующие:

1. Белковая пища. На одной траве мозг работать не может. Именно изменение рациона в пользу мяса считается специалистами одним из главных факторов роста объема мозга. Антропологические находки эту гипотезу подтверждают.

2. Социальный образ жизни. Многие специалисты связывают развитие мозга с необходимостью понимать и предсказывать поведение соплеменников. Т.е. общественный образ жизни первых людей во многом обусловил развитие их мозга. Вороны, например, тоже весьма умные птицы, то степень их социального взаимодействия намного ниже.

3. Необходимость совершать действия, связанные с мелкой моторикой. Есть версия, что прямохождение, которое изначально использовалось просто для лучшего обзора в саванне – т.е. человек просто кратковременно привставал примерно так же, как это делают современные шимпанзе – впоследствии позволило освободить руки для инструментов. Или даже изначально развилось именно как способ носить в руках, например, детенышей, т.е. даже раньше, чем человек слез с деревьев.

4. Занятость многих экологических ниш. Это сегодня человек – “царь природы”. А когда-то люди делили пищу со стервятниками. Как и почему так получилось – это отдельная тема. Но факт таков, что у человека было немало естественных врагов и огромное число других видов, с которыми он был вынужден конкурировать за пищу. Фактически, лысая обезьяна шарахалась от каждой тени, ела, что придется, и обгладывала кости после гиен. В таких условиях как раз мозг и мог бы дать то небольшое преимущество, которое позволило бы чуть эффективней питаться (например, не обгладывать кости, а срезать остатки мяса острым камнем), чуть лучше взаимодействовать с соплеменниками (а отсюда и до охоты недалеко) и т.д.

5. Огонь. Тепловая обработка пищи значительно повысила ее усвояемость, и снизила риск заражения паразитами. Фактически, человек смог питаться лучше с меньшими затратами.

Давайте теперь посмотрим, могут ли рептилии стать разумными и создать цивилизацию.

С белком проблем не будет. Рыбы в воде много. Социальность наблюдается, например, у дельфинов, поэтому нет причин, почему ее не может быть и у рептилий. А вот дальше начинаются проблемы.

С мелкой моторикой в воде сложно. Для движения в воде не выгодно иметь пальцы. Выгодно иметь перепонки, которые точности мелкой моторики явно не способствуют. Кроме того, в отличие от прямохождения, которое при прочих равных может быть даже быстрее, чем бег на четырех, отдавать две конечности в воде исключительно под манипуляции с предметами чревато. Не снизится ли скорость передвижения слишком сильно?

Кроме того, гуманоидность под водой тоже особо не нужна и даже мешает. Т.е. наши двоякодышащие гуманоиды должны были бы вернуться в воду с суши, как это сделали те же дельфины, но вместо отращивания хвостов и плавников, отрастили мозги по какой-то причине.

Можно было бы попробовать развить следующую версию. Некая раса рептилий (причем уже прямоходящих, что само по себе странно) была вынуждена вернуться в воду по причине климатических изменений. Начали с мелководья, а через пару миллионов лет эволюционировали и до глубокой воды. При этом мозг должен был развиться уже после возвращения в воду. Предположим, в воде уже на тот момент все ниши были заняты, и рептилоидам приходилось прозябать на мелководье, спускаясь на рейды вглубь лишь эпизодически.

Человеческая цивилизация появилась вокруг сельскохозяйственных центров (междуречье, Нил и т.д.). Здесь можно предположить нечто похожее. Выращиваем водоросли и разводим рыбу, потому что это проще, чем нырять за ней в опасные глубины.

И однако есть проблема. Развитие хватательных конечностей в случае рептилий совсем не очевидно. Зачем бы им нужны были пальцы? Особенно после возвращения в воду? Нет для этого эволюционных причин. А без пальцев нет инструментов. Нет инструментов – нет развития.

Ну и, наконец, по-настоящему крутую цивилизацию сложно вообразить без обработки металлов. А у нас тут вода. Ни добыть, ни расплавить. Наше пятое ключевое условие здесь просто невозможно реализовать. Поэтому в лучшем случае, я думаю, мы могли бы наблюдать социальных животных типа тех же дельфинов, но никак не полноценную цивилизацию. Без инструментария это невозможно.

Во-первых, волна – это тоже вид материи. А во-вторых, человеческое тело ведёт себя как совокупность частиц, но не как волна. Чтобы увидеть волну – надо забраться в микромир.

Корпускулярно-волновой дуализм проявляется именно у отдельно взятой частицы. И то не у каждой! Дуализм выражен у электронов и электромагнитного излучения (к которому относится видимый свет, радиоволны, рентгеновское излучение).

В медицине используется также протонное излучение, нейтронное излучение, альфа-и бета-лучи… но даже когда мы работаем с этими объектами как с лучами (как со светом), мы понимаем, что уже имеем дело почти с чистыми корпускулами. То есть даже протонный луч – это поток частиц. Протон уже почти не проявляет себя как волна. Хотя поступали сообщения об обнаружении волновых свойств у отдельных молекул, но это уже своеобразная физическая “казуистика”. Неясно, могут ли вообще хоть сколько-нибудь крупные объекты вести себя как волна. Либо не могут вообще, либо вероятность такого поведения пренебрежимо мала.

То есть начиная с уровня атомного ядра, волновые свойства можно смело отбрасывать и работать с атомом как с частицей. Исключение – электроны, с ними мы работаем как с облаками – именно из-за волновых свойств. Но даже “твёрдая” частица плюс облака вокруг – это уже частица.

Что уж говорить о телах, состоящих из многих атомов и молекул? Волновых свойств они не проявляют. Если вы бросите муху на дифракционную решётку с достаточной силой, то сможете получить мокрое место. Но никак не красивую дифракционную картинку.

Поэтому тело автора вопроса имеет исключительно корпускулярную природу. Вы не можете быть волной – прошу не волноваться!