Раздел «дополнительное занятие»
Модель произвольной адаптивности МВАПДоступ для всех
Темактика: Лекторий для «Модель произвольной адаптивности МВАП»
Лекторий школы «Модель произвольной адаптивности МВАП»
Дополнительное занятие по теме 1. Химия электротоков и ее воплощение в нейросети
По результатам ответов возникли моменты, которые сейчас будут дополнительно раскрыты.
1 За счет чего атомы бывают электронейтральными или приобретают положительны или отрицательный заряд?
Тут все очень просто: есть два вида противоположных зарядов: протоны ядра и электроны – куски волны, как облако, способные быть самостоятельными от ядер. Если их одинаково, то общий заряд станет нейтральным. Если в данном месте пространства что-то будет преобладать, то такой заряд и окажется нескомпенчированным: + или -.
Поэтому химично-правильно ответил один участник: “Отобрать у атома электрон, получится катион = ион с положительным зарядом. добавить атому электрон - получится анион = ион с отрицательным зарядом.”.
У большинства ответивших здесь не возникло проблем (один, правда, вместо электрона говорил про нейтроны).
2 Что происходит при ионизации атома? Что такое ионы?
“При ионизации от атома отделяются электроны” Не обязательно, могут, наоборот, прибавиться электроны. Это зависит от того, есть ли меcто для новых в разрешенных вакансиях данного атома (не углубляясь в принцип Паули и т.п. :)
“Ион - это атом или молекула, у которой кол-во протонов не равно количеству электронов.” – верно. Атомы и молекулы, получившие каким-то образом нескомпенсированный электро-заряд, способны взаимодействовать этим зарядом с другими зарядами. Например, молекула воды, состоящая из двух водородов вокруг кислорода, изогнута так, что кислород выступает углом в треугольнике и у него есть пара лишних электронов, отобранных у водородов. Мало того, что из-за этого 2 минуса кислорода притягивают к себе два плюса водорода (фактически два голых без электронов протона), так еще и выдавшийся вперед, кислород тоже способен притягивать положительные заряды. Поэтому вода при невысокой температуре образует сложные внутренние структуры из нескольких молекул и способна расщеплять растворенные молекулы некоторых солей, разнося их на два иона.
В общем, возникает трудная для изучения сложнейшая среда, где все притягиваются-отталкиваются, попадая в зону достаточно сильного влияния других зарядов с учетом их кинетической энергии движения (их температуры). Но стоит разделить эту среду изолятором (мембрана нейрона) с разными зарядами по обе стороны, как возникают уже локально стационарные разности потенциалов таких скоплений.
3 Можно ли назвать свободный электрон или протон ионом?
Названия условны, ведь они даются нами. Там, где мы говорим о взаимодействии частиц, обладающих зарядом, нужно ориентироваться не названия, а на взаимодействия. И тогда в водной или какой-то другой среде и условиях и протон и электрон может взаимодействовать, притягивать-отталкивать, образовывать локальные потенциалы электродействия, захватываться в химических связях (химия – физика взаимодействий электронов с участием протонов). Протон – типичнейший ион в химии. Электрон в качестве иона в химии не рассматривается, но это не делает его в чем-то менее равноправным, чем протон.
Можно заметить: названия как бы припечатывает смысл тому, что назвали, причем этот смысл – наиболее привычный для услышавшего название, у каждого он может быть разным. Но названий не избежать когда нужно передать смысл другому, и разнопонимание, то, что смысл может быть воспринят не так как задумывается, избежать бывает трудно.
Поэтому стоит применять правило: если сам пытаешься понять смысл происходящего, нужно избегать названий, а пользоваться пониманием причин и следствий, а когда слышишь что-то от другого, в первую очередь стоит осторожно отнестись к, казалось бы, очевидному смыслу воспринятого, а, опять же, попытаться все перевести в логику причин-следствий. Это требует определенного навыка мышления.
4 Почему разные концентрации ионов создают разные электрические потенциалы?
Тут тоже, в принципе логики причин и следствий просто: если есть две изолированные для тока между ними области с разными потенциалами (причем, даже если эти потенциалы оба одинакового знака, но разные по величине и, значит, есть более положительный, чем другой), то это может играть роль источника тока зарядов, если замкнуть эти области проводником для этих зарядов. Ток в проводнике потечет между любыми разностями потенциалов, даже при одинаковом знаке, заряды начнут притягиваться к одному, отталкиваясь от другого, независимо даже, что сам носитель подвижного заряда может хоть во сколько раз превышать своим потенциалом потенциалы источника его электродвижущей силы раз они подвижные.
5 Как нейрон обеспечивает себя электроэнергией для генерации тока в виде сигнала другим нейронам?
Ответ: с помощью ионного насоса, который создает концентрационную разность потенциалов между средой и внутри себя. Это поистине гениальная конструкция природы, в которую мы вникать не будем потому, что она – всего лишь способ реализации разности потенциалов и импульсов их изменения. Мало того, в моделях мы убедимся, что сами импульсы – тоже не обязательны, а можно было бы использовать постоянный ток, как это делают цифровые схемотехнические устройства.
Вопросы 6 и 7 – прямо использует распознавание того, что в данном явлении важно с точки зрения выделяемого механизма, а что является лишь средством реализации данного механизма.
В итоге очень надеюсь, что изначальная мотивация крепка и не погнется никакими трудностями. И пусть каждый относится к занятиям и ответам на вопросы, обсуждениям и т.п. именно как к увлекательной игре с заманчивым призом понимания в конце.