|
1. Полевая форма материи. Фундаментальные типы взаимодействий в физике. Почему они так называются и в каких диапазонах времени и пространства проявляются наиболее сильно?
Понятие "поле" отражает тот факт, что электрические и магнитные силы действуют с конечной скоростью на расстоянии, взаимно и непрерывно порождая друг друга. Фарадей использовал (1840 г.) идею всеобщего сохранения и превращения энергии, хотя сам закон еще не был открыт.
В лекциях (1845 г.) Фарадей говорил не только об эквивалентных превращениях энергии из одной формы в другую, но и о том, что он давно пытался "открыть прямую связь между светом и электричеством" и что "удалось намагнитить и наэлектризовать луч света и осветить магнитную силовую линию". Ему принадлежит методика изучения пространства вокруг заряженного тела с помощью пробных тел, введение для изображения поля силовых линий. Он описал свои опыты по вращению плоскости поляризации света магнитным полем. Изучение взаимосвязи электрических и магнитных свойств веществ привело Фарадея не только к открытию пара- и диамагнетизма, но и к установлению фундаментальной идеи - идеи поля. Он в 1852 г. писал: "среда или пространство, его окружающие, играют столь же существенную роль, как и сам магнит, будучи частью настоящей и полной магнитной системы".
Поле - это то, что излучается, распространяется с конечной скоростью в пространстве, взаимодействует с веществом. Фарадей сформулирован идеи поля как новой формы материи, а записи вложил в запечатанный конверт, завещав вскрыть его после своей смерти (этот конверт был обнаружен только в 1938 г.). Фарадей показал, что электродвижущая сила индукции Е возникает при изменении магнитного потока Ф (размыкании, замыкании, изменении тока в проводниках, приближении или удалении магнита и пр.). Максвелл выразил этот факт равенством: Е=-дФ/дt.
В настоящее время все взаимодействия в природе сводят к четырем типам: гравитационные, электромагнитные, сильные ядерные и слабые ядерные.
Гравитация, или тяготение, не очень существенная при взаимодействиями между малыми частицами, но она удерживает планеты, всю Солнечную систему и галактики.
Электромагнитное взаимодействие, обусловленное электрическими и магнитными зарядами, переносится фотонами. Силы взаимодействия между зарядами сложным образом зависят от положения и движения зарядов.
Сильные и слабые ядерные взаимодействия - короткодействующие и проявляются только в пределах размеров атомного ядра, т.е. в областях порядка 10-14 м. Слабые ядерные взаимодействия ответственны за многие процессы, обусловливающие некоторые виды ядерных распадов элементарных частиц (например, ?-распад- превращение нейтронов в протоны) с радиусом действия почти точечным: около 10~18 м. Оно сильнее сказывается на превращениях частиц, чем на их движении, поэтому его эффективность определяют постоянной, связанной со скоростью распада, - универсальной постоянной связи g(W), определяющей скорость протекании процессов типа распада нейтрона. Слабое ядерное взаимодействие осуществляют так называемые слабые бозоны, и одни субатомные частицы могут превращаться в другие. Оно самое слабое из известных, кроме гравитации. Открытие нестабильных субъядерных частиц обнаружило, что слабое взаимодействие вызывает множество превращений. Сверхновые звезды - один из немногих случаев наблюдаемого слабого взаимодействия. Сильное ядерное взаимодействие препятствует распад атомных ядер, и не будь его, ядра распались бы из-за сил электрического отталкивания протонов.
|
На уровень вверх
Купить