1.     Отличие атмосферы Земли от атмосферы других планет.

В настоящее время Земля обладает атмосферной массой примерно 5,15_*10¹⁸ кг, т. е. менее миллионной доли массы планеты. Вблизи поверхности она содержит 78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,94% инертных газов, 0,03% углекислого газа и в незначительных количествах другие газы.

Давление и плотность в атмосфере убывают с высотой. Половина воздуха содержится в нижних 5,6 км, а почти вся вторая половина сосредоточена до высоты 11,3 км. На высоте 95 км плотность воздуха в миллион раз ниже, чем у поверхности. На этом уровне и химический состав уже другой. Растёт доля лёгких газов, и преобладающими становятся водород и гелий. Часть молекул разлагается в ионы, образуя ионосферу.

Специфический химический состав земной атмосферы – один из факторов, способствовавших появлению жизни на Земле. Главнейшая особенность земной атмосферы – содержание в ней достаточного количества кислорода. Вообще говоря, земная атмосфера очень сильно отличается от атмосфер других планет. Так, рассматривать для сравнения атмосферы планет-гигантов (Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна) не стоит в принципе – в мире водорода, гелия, метана и аммиака мало общего с Землёй. На далёком заброшенном мире – Плутоне – практически весь газ находится в замёрзшем состоянии (при температуре всего на несколько градусов выше абсолютного нуля лишь водород и гелий могут находиться в газообразном состоянии). Газы же, которые ещё не замерзают при такой температуре, слабое тяготение планеты не в состоянии удержать возле поверхности.

Аналогично обстоит дело и с Меркурием – его малые размеры не позволяют удержать атмосферу у поверхности планеты. Остаются две планеты: Венера и Марс. Венера по составу атмосферы также далека от земной. Во первых, давление на поверхности планеты в 90 раз больше, чем на Земле – первый советский спутник, приземлившийся на Венеру был раздавлен её атмосферой. Во-вторых, на 96% атмосфера состоит из углекислого газа. В атмосфере плавают облака из капелек концентрированной серной кислоты. Мир Венеры – не самое гостеприимное  место.

Атмосфера Марса более разряжена, чем воздушная оболочка Земли. По составу она напоминает атмосферу Венеры и на 95% состоит из углекислого газа. Около 4% приходится на долю азота и аргона. Кислорода и водяного пара в марсианской атмосфере меньше 1%.

Таким образом, видно, на сколько своеобразна земная атмосфера. Именно благодаря этому редкому составу, оказалось возможным появление и развитие жизни на Земле.

3. Как влияют на развитие науки внешние и внутренние факторы?

На развитие науки как в стране, так и в мире влияет множество различных факторов. Факторы эти можно разбить на внутренние и внешние.

К внутренним факторам стоит прежде всего отнести образование в стране на уровне университетов. Советский Союз, а затем Россия всегда славились своей высшей школой. Из стен институтов выходили люди, становившиеся в последствии великими учёными. Библиотеки, богатые трудами величайших людей прошлого и современности играют далеко не последнюю роль. Также внутренним фактором является показатель числа выпускников, оставшихся работать в научной сфере после окончания вуза. Это, в свою очередь, является показателем престижности научной профессии.

К внешним факторам можно отнести субсидии, выделяемые государством на развитие науки. Это очень важный фактор, особенно в современное время, когда наука требует для дальнейшего развития сложнейшие технологии, на которые приходится выделять миллиарды долларов. В этом смысле наука в России находится не в завидном положении. Далее, немаловажным фактором является сотрудничество и обмен опытом между государствами (интеграция). Например, чтобы запустить в космос аппарат, скажем к другой планете, нужен опыт всех передовых «научных держав» мира (США, Европа, Россия). Только совместные усилия в этом направлении могут привести к желаемым результатам.

6. Как развились представления о причинности в квантовой механике? Почему ограничение воздействия на микроуровне имеет смысл фундаментального закона природы?

Работа де Бройля о волнах материи фактически продолжила идею Эйнштейна о световых квантах с той разницей, что для света волновые свойства были обнаружены раньше корпускулярных. Обнаружение волновых свойств частиц привлекло внимание Шредингера, который ещё в 1928 г. говорил, что «некоторые исследователи» приступили к выполнению опыта, за который ещё несколько лет назад поместили бы в психиатрическую больницу для наблюдения за их душевным состоянием. Но они добились полного успеха».

После «полного успеха» корпускулярно-волнового дуализма вещества необходимо было подвести теорию к объяснению явлений. Шредингер, опираясь на аналогию оптико-лучевого и оптико-волнового описаний, сообщил гипотезу де Бройля для случая, когда электрон движется не в свободном пространстве, а во внешнем поле.

Гамильтон, выразивший идею об оптико-механической аналогии, показал, что для математического описания вопрос о природе света не имеет значения. Задачу классической механики можно формально записать как задачу геометрической оптики, поскольку с математической точки зрения они одинаковы.

Для макрообъектов длина волны де Бройля, равная h/mV мала, поэтому их движения можно описать законами классической механики как волновые процессы, которые характеризуются некоторой волновой функцией ψ. Но для микрообъектов, когда длиной волны де Бройля нельзя пренебречь, закон их движения должен быть аналогичен волновому уравнению в оптике:

Δψ+(ω²/u²)ψ=0.

Только в этом уравнении для фазы вместо ω надо поставить циклическую частоту волн де Бройля (2πE/h), а вместо скорости u – скорость распространения поверхности равного действия. Тогда уравнения для частицы примет вид:

Δψ+(8π²m/h²)(E-V)ψ=0

Шредингер решил уравнение для простейших квантовых систем – осциллятора, ротатора и т. п. Он определил вид волновых функций и возможные значения энергии, сумев уйти от постулатов Бора в строении атома водорода. Целочисленность значений энергии получилась сама собой, как получается целочисленность узлов при рассмотрении колеблющейся струны. Это и есть знаменитое уравнение для волновой функции, решение которого в отсутствие внешнего поля давало решение для волны де Бройля.

Наконец, Шредингер разработал вариант механики микромира, получивший название «волновая механика». Уравнение Шредингера в микромире играет такую же роль, как уравнения Ньютона в классической механике.

Таким образом начала вырисовываться картина современной квантовой механики. Квантовая механика полностью перевернула представления об окружающем мире. Любая частица во Вселенной одновременно является и волной. Невозможно одинаково достоверно определить импульс частицы и её местонахождение. Эти параметры можно определить лишь с какой-то ненулевой и недостоверной вероятностью.

Ограничение воздействия на микроуровне имеет смысл фундаментального закона природы. Это объясняется тем, что все макроскопические явления имеют в основе своей «микровзаимодействия» - взаимодействия на микроуровне. Именно эти взаимодействия определяют все свойства нашего макромира, наблюдаемые нами повседневно. Понять природу взаимодействий на основном уровне (на микроуровне) очень важно. Хотя на первый взгляд кажется, что энергия этих взаимодействий ничтожна, и никаких существенных результатов они не дадут макромиру, всё же это не так. Скажем для примера, что при столкновении двух протонов при достаточно большом давлении (масса протона 10^-27 кг) высвобождается квант энергии «всего» 10^-10 Дж, но из грамма такого вещества высвободится колоссальное количество энергии, которого хватит, чтобы разрушить все в округе на сотни метров.