Нанотехнологии

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Социально-экономические и гуманитарные науки

принцип и релятивисткие эффекты полностью сохранились. Вблизи больших гравитационных масс пространство искривляется, а время замедляется.

Теория относительности преемственно связана с проходящим через всю историю науки последовательным отказом от антропоцентризма, от представления о человеке как о центре Вселенной, от абсолютизирования картины мира, стоящей перед земным наблюдателем. Вплоть до конца Х1Хв. полагали, будто оптические процессы в движущемся теле происходят по-иному, чем в неподвижном, и это различие придает смысл слову «движение» без ссылки на другое тело, относительно которого движется данное тело. Теория относительности, выдвинутая Эйнштейном в 1905 г., утверждает, что внутренние процессы протекают в телах единообразно, независимо от прямолинейного и равномерного движения этих тел. Внутренние эффекты движения отсутствуют в случае движения по инерции. Поэтому теория Эйнштейна, называется специальной теорией относительности. Как уже было сказано, впоследствии, в 1916 г., Эйнштейн распространил принцип относительности и на ускоренные движения. Еще позже Эйнштейн в течение многих лет разрабатывал единую теорию поля, т. е. теорию, которая в качестве частных случаев содержала бы законы тяготения и законы электромагнитного поля [4].

Некоторые положения СТО и ОТО до сих пор не доказаны, так как энергия, с точки зрения математической физики, представляет собой величину, сохраняющуюся из-за однородности времени. А в общей теории относительности, в отличие от специальной, вообще говоря, время неоднородно, то закон сохранения энергии может быть выражен в ОТО только локально. Это значит, что в ОТО не существует такой величины эквивалентной энергии в СТО, чтобы интеграл от нее по пространству сохранялся при движении по времени. Многие физики считают это существенным недостатком ОТО.

Библиографические ссылки

1. Лихин А. Ф. Концепции современного естествознания : учебник / А. Ф. Лихин // ТК Велби ; Проспект, 2006.

2. Пайс А. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна. М. : Наука, 1989.

3. Берков А. В., Кобзарев И. Ю. Приложение теории тяготения Эйнштейна к астрофизике и космологии. М. : МИФИ, 1990.

4. Липкин А. И. Основания современного естествознания. Модельный взгляд на физику, синергетику, химию. М. : Вузовская книга. 2001.

© Ивлева Е. С., Кончев Я. А., Эльберг М. С., 2011

УДК 620.1

Н. В. Казакова Научный руководитель - А. А. Снежко Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

НАНОТЕХНОЛОГИИ

Сегодня нанотехнологии - новый инструмент научно-технического прогресса. В работе представлены определенные результаты исследований в разных научных областях, связанных нанотехнологиями.

Нанотехнологии качественно отличаются от традиционных дисциплин, поскольку на таких масштабах привычные, макроскопические технологии обращения с материей часто неприменимы, а микроскопические явления, пренебрежительно слабые на привычных масштабах, становятся намного значительнее: свойства и взаимодействия отдельных атомов и молекул или агрегатов молекул (например, силы Ван-дер-Ваальса), квантовые эффекты.

Основные открытия, предсказываемые в этой области, пока не сделаны. Тем не менее, проводимые исследования уже дают практические результаты. Использование в нанотехнологии передовых научных достижений позволяет относить ее к высоким технологиям [1].

Огромное внимание уделяется следующим направлениям: биологии, космологии и физике.

По результатам рейтинга научных достижений в журнале «Экология и жизнь» [2] наиболее впечатляющим результатом года стала демонстрация возможностей метода обратного превращения зрелых (специализированных) клеток в стволовые в неогра-

ниченном количестве, из которых можно потом выращивать любые органы и ткани. Следовательно, из стволовых клеток можно выращивать органы, идеально подходящие для трансплантации, их можно использовать для восстановления нервной ткани спинного мозга и излечивать параличи, бороться с рядом прежде неизлечимых наследственных болезней. Так, например, исследователям из Гарвардского института стволовых клеток удалось превратить в столовые клетки кожи 82-летней пациентки с расстройством двигательных нейронов, а затем преобразовать их в клетки спинного мозга, что, в свою очередь позволило полностью восстановить картину развития заболевания.

Следующее открытие в области нанотехнологий -вода как источник топлива. Группа американских учёных создала новый катализатор на основе фосфора и кобальта, значительно облегчающий электролиз воды. Дешевая альтернатива сулит надежду на получение из воды топлива будущего - водорода, не загрязняющего окружающую среду при сжигании, в ходе которого можно получить электричество [2].

Секция ««Концепции современного естествознания»

А так же к перспективным технологиям можно отнести покрытие, которое обеспечивает доступ инфракрасного излучения при низких температурах, но меняет свои свойства и начинает отражать его, как только воздух за окном прогревается до определённого значения. Процесс, который происходит с оксидом ванадия (III), называется фазовым переходом. Именно это вещество наносится на оконное стекло нанослоем - и тогда, смена термодинамических фаз осуществляется при температуре 32 °С. Дополнительное нанесение вольфрама или молибдена позволяет уменьшить температурную границу, выше которой покрытие начинает блокировать солнечное тепло» [3; 4].

Таким образом, весь мир охвачен исследованиями и разработками новых технологий. Планируется огромное количество новых открытий: ожидается расцвет компьютерных и биотехнологий, результатом чего станет, например, появление новых поколений медикаментов. В частности, прорывы в изучении ДНК человека, сделают возможными клонирование

его внутренних органов и успешные операции по их пересадке. Многие представители ряда профессий смогут возложить часть своих рутинных обязанностей на электронных помощников. Широкое распространение получит космический туризм. Электроэнергия перестанет быть дефицитом, аварии на линиях электропередач и подстанциях, оставляющие без света сотни людей, уйдут в прошлое. И в большинстве прогнозов численность населения планеты до середины века будет расти.

Библиографические ссылки

1. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/

2. Елдышева Ю. Н. Научные итоги и не вполне научные прогнозы // Экология и жизнь. 2009.

3. URL: physorg.com

4. URL: compulenta.ru.

© Казакова Н. В., Снежко А. А., 2011

УДК 531.5

Д. В. Лукашова Научный руководитель - М. С. Эльберг Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ФЕНОМЕН ГРАВИТАЦИИ

Гравитация является одним из самых загадочных физических явлений, а также одним из четырех фундаментальных взаимодействий в нашем мире. О природе ее происхождения и пойдет речь в данной работе.

Представления о силе неизвестной природы, заставляющей объекты притягиваться друг к другу, изменяются каждый день. Не могут не отличаться представление о гравитации у строителей египетских пирамид и у путешественников по космическому пространству. В настоящее время, мы уверены лишь в том, что именно гравитация удерживает на орбитах планеты Солнечной системы, не будь силы тяготения, планеты разлетелись бы от Солнца, как биллиардные шары от удара кием.

В рамках классической механики, гравитационное взаимодействие описывается законом всемирного тяготения Ньютона. До настоящего времени не существует надежных наблюдений за квантовыми эффектами гравитации, так как они чрезвычайно малы, и даже самые экстремальные эксперименты и наблюдения не дают достаточной информации. По теоретическим оценкам экспертов можно сказать, что в подавляющем большинстве случаев, возможно, ограничиться классическим описанием гравитационного взаимодействия [1].

Одним из лучших примеров действия силы гравитации является наша солнечная система. Силы тяготения Солнца настолько велики, что хватает на то, чтобы удерживать девять планет, десятки их спутников и тысячи астероидов и комет. Если бы не было силы тяготения, эти планеты, спутники и кометы полетели бы каждый своим путем по прямой линии. Вместо этого они вращаются вокруг Солнца по своим орбитам, потому, что Солнце силой своего притяже-

ния постоянно искривляет их прямолинейную траекторию, притягивая к себе планеты, луны и кометы с астероидами [2].

Существует несколько теорий относительно гравитационных воздействий. Классической же является -общая теория относительности (ОТО) гравитации, изначально рассматривающаяся не как силовое взаимодействие, а как искривления пространства-времени. В ОТО гравитация рассматривается как геометрический эффект. Гравитационное поле, также может называться полем тяготения и сравниваться с тензорным метрическим полем - метрикой четырехмерного пространства-времени, а напряженность гравитационного поля - с аффинной связностью пространства-времени, определяемой метрикой [3].

Другим примером сильнейших гравитационных напряжений являются черные дыры, области в пространстве-времени, гравитационное притяжение которых настолько велико, что покинуть ее не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света. Теоретически возможность существования таких областей пространства-времени основывается на некоторых точных решениях уравнений Эйнштейна, первое из которых было получено Карлом Шварцшильдом в 1915 году. Вопрос о реальном существовании черных дыр тесно связан с тем, насколько верна теория гравитации, из которой следует их существование. Именно в общей теории относительности утверждается возможность образования и существования черных дыр [4].