Ֆիզիկական էությունը գրավիտացիոն էլեկտրամագնիսական ուժեղ թույլ. Հիմնարար փոխազդեցություններ. Միաձուլման փոխազդեցությունների միտումները
Բնության մեջ նկատվող նյութական առարկաների և համակարգերի փոխազդեցությունները շատ բազմազան են։ Այնուամենայնիվ, ինչպես ցույց են տվել ֆիզիկական ուսումնասիրությունները, բոլոր փոխազդեցությունները կարող են վերագրվել չորս տեսակի հիմնարար փոխազդեցություններ.
- գրավիտացիոն;
- էլեկտրամագնիսական;
- ուժեղ;
- թույլ.
Գրավիտացիոն փոխազդեցությունը դրսևորվում է զանգված ունեցող ցանկացած նյութական առարկաների փոխադարձ ներգրավմամբ: Այն փոխանցվում է գրավիտացիոն դաշտի միջոցով և որոշվում է բնության հիմնարար օրենքով՝ համընդհանուր ձգողության օրենքով, որը ձևակերպել է Ի.Նյուտոնը. rմիմյանցից ուժ է գործում Ֆ,ուղիղ համեմատական է նրանց զանգվածների արտադրյալին և հակադարձ համեմատական՝ նրանց միջև հեռավորության քառակուսուն.
F = G? (m1m2)/r2. Որտեղ Գ-գրավիտացիոն հաստատուն. Ըստ քվանտային տեսության Գ»դաշտերը, գրավիտացիոն փոխազդեցության կրողներն են գրավիտոնները՝ զրոյական զանգվածով մասնիկներ, գրավիտացիոն դաշտի քվանտաներ։
Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունը պայմանավորված է էլեկտրական լիցքերով և փոխանցվում է էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի միջոցով։ Էլեկտրական դաշտը առաջանում է էլեկտրական լիցքերի առկայության դեպքում, և մագնիսական դաշտ է առաջանում, երբ դրանք շարժվում են: Փոփոխվող մագնիսական դաշտը առաջացնում է փոփոխական էլեկտրական դաշտ, որն իր հերթին փոփոխական մագնիսական դաշտի աղբյուր է։
Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունը նկարագրվում է էլեկտրաստատիկայի և էլեկտրադինամիկայի հիմնարար օրենքներով՝ օրենքը կախազարդ,օրենքով Ամպերև ուրիշներ - և ընդհանրացված ձևով - էլեկտրամագնիսական տեսություն Մաքսվել,էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի միացում: Էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի արտադրությունը, վերափոխումը և կիրառումը հիմք են հանդիսանում ժամանակակից տեխնիկական միջոցների ստեղծման համար։
Ըստ քվանտային էլեկտրադինամիկայի՝ էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության կրողներն են ֆոտոնները՝ զրոյական զանգվածով էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտաները։
Ուժեղ փոխազդեցությունն ապահովում է նուկլոնների միացումը միջուկում։ Այն որոշվում է միջուկային ուժերով, որոնք ունեն լիցքավորման անկախություն, կարճ հեռահարության գործողություն, հագեցվածություն և այլ հատկություններ: Ուժեղ փոխազդեցությունը պատասխանատու է ատոմային միջուկների կայունության համար։ Որքան ուժեղ է նուկլոնների փոխազդեցությունը միջուկում, այնքան ավելի կայուն է միջուկը: Քանի որ միջուկում նուկլոնների թիվը և, հետևաբար, միջուկի չափը մեծանում է, կապող հատուկ էներգիան նվազում է, և միջուկը կարող է քայքայվել։
Ենթադրվում է, որ ուժեղ փոխազդեցությունը փոխանցվում է գլյուոնների միջոցով՝ մասնիկներ, որոնք «սոսնձում են» պրոտոնների, նեյտրոնների և այլ մասնիկների մաս կազմող քվարկներ։
Բոլոր տարրական մասնիկները, բացի ֆոտոնից, մասնակցում են թույլ փոխազդեցությանը։ Այն որոշում է տարրական մասնիկների քայքայման մեծ մասը, նեյտրինոների փոխազդեցությունը նյութի հետ և այլ գործընթացներ։ Թույլ փոխազդեցությունն արտահայտվում է հիմնականում ատոմային միջուկների բետա քայքայման գործընթացներում։ Թույլ փոխազդեցության կրողներն են միջանկյալ կամ վեկտորային բոզոնները՝ պրոտոնների և նեյտրոնների զանգվածից մոտավորապես 100 անգամ ավելի մեծ զանգված ունեցող մասնիկներ։
Գլուխ III. Հիմնական տեսական արդյունքները. 3.1. Դաշտի միասնական տեսությունը ֆիզիկական վակուումի տեսությունն է։
Դեդուկտիվ մեթոդՖիզիկական տեսությունների կառուցումը հեղինակին թույլ է տվել նախ երկրաչափացնել էլեկտրադինամիկայի հավասարումները (լուծել նվազագույն ծրագիրը), այնուհետև երկրաչափել նյութի դաշտերը և այդպիսով ավարտել Էյնշտեյնի առավելագույն ծրագիրը՝ ստեղծելու դաշտի միասնական տեսություն: Սակայն պարզվեց, որ դաշտի միասնական տեսության ծրագրի վերջնական ավարտը ֆիզիկական վակուումի տեսության կառուցումն էր։
Առաջին բանը, որ մենք պետք է պահանջենք դաշտի միասնական տեսությունից, հետևյալն է.
ա) երկրաչափական մոտեցում գրավիտացիոն, էլեկտրամագնիսական, ուժեղ և թույլ փոխազդեցությունների համադրման խնդրին` հիմնված հավասարումների ճշգրիտ լուծումների վրա (վակուումային հավասարումներ).
բ) փոխազդեցությունների նոր տեսակների կանխատեսում.
գ) հարաբերականության տեսության և քվանտային տեսության միավորում, այսինքն. կատարյալ (Էյնշտեյնի կարծիքով) քվանտային տեսության կառուցում.
Եկեք համառոտ ցույց տանք, թե ինչպես է ֆիզիկական վակուումի տեսությունը բավարարում այս պահանջները։
3.2. էլեկտրագրավիտացիոն փոխազդեցությունների միավորում.
Եկեք ասենք, որ մենք պետք է ստեղծենք ֆիզիկական տեսություն, որը նկարագրում է այնպիսի տարրական մասնիկը, ինչպիսին է պրոտոնը: Այս մասնիկն ունի զանգված, էլեկտրական լիցք, միջուկային լիցք, սպին և այլ ֆիզիկական բնութագրեր։ Սա նշանակում է, որ պրոտոնն ունի գերփոխազդեցություն և իր տեսական նկարագրության համար պահանջում է փոխազդեցությունների գերմիավորում։
Փոխազդեցությունների գերմիավորումով ֆիզիկոսները հասկանում են գրավիտացիոն, էլեկտրամագնիսական, ուժեղ և թույլ փոխազդեցությունների միավորումը։ Ներկայումս այս աշխատանքն իրականացվում է ինդուկտիվ մոտեցման հիման վրա, երբ տեսությունը կառուցվում է նկարագրելով. մեծ թիվփորձարարական տվյալներ. Չնայած նյութական և մտավոր ռեսուրսների զգալի ծախսերին, այս խնդրի լուծումը հեռու է ամբողջական լինելուց։ Ա.Էյնշտեյնի տեսանկյունից բարդ ֆիզիկական տեսությունների կառուցման ինդուկտիվ մոտեցումն ապարդյուն է, քանի որ նման տեսությունները պարզվում են «անիմաստ»՝ նկարագրելով հսկայական քանակությամբ տարբեր փորձարարական տվյալներ։
Բացի այդ, այնպիսի տեսություններ, ինչպիսիք են Մաքսվել-Դիրակի էլեկտրադինամիկան կամ Էյնշտեյնի ձգողականության տեսությունը, պատկանում են հիմնարարների դասին: Այս տեսությունների դաշտային հավասարումների լուծումը հանգեցնում է Կուլոն-Նյուտոնյան ձևի հիմնարար ներուժի.
Այն տարածաշրջանում, որտեղ վավեր են վերը նշված հիմնարար տեսությունները, Կուլոնի և Նյուտոնի պոտենցիալները բացարձակապես ճշգրիտ նկարագրում են էլեկտրամագնիսական և գրավիտացիոն երևույթները։ Ի տարբերություն էլեկտրամագնիսականության և ձգողականության տեսության, ուժեղ և թույլ փոխազդեցությունները նկարագրվում են ֆենոմենոլոգիական տեսությունների հիման վրա։ Նման տեսություններում փոխազդեցության պոտենցիալները չեն հայտնաբերվում հավասարումների լուծումներից, այլ ներմուծվում են դրանց ստեղծողների կողմից, ինչպես ասում են՝ «ձեռքով»։ Օրինակ՝ պրոտոնների կամ նեյտրոնների միջուկային փոխազդեցությունը տարբեր տարրերի (երկաթ, պղինձ, ոսկի և այլն) միջուկների հետ նկարագրելու համար ժամանակակից գիտական գրականության մեջ կան մոտ մեկ տասնյակ ձեռագիր միջուկային պոտենցիալներ։
Առողջ բանականությամբ զբաղվող ցանկացած հետազոտող հասկանում է, որ հիմնարար տեսությունը ֆենոմենոլոգիականի հետ համատեղելը նման է կովին մոտոցիկլետով հատելուն: Ուստի առաջին հերթին անհրաժեշտ է կառուցել ուժեղ և թույլ փոխազդեցությունների հիմնարար տեսություն, և միայն դրանից հետո է հնարավոր դառնում ոչ պաշտոնապես միավորել դրանք։
Բայց նույնիսկ այն դեպքում, երբ մենք ունենք երկու հիմնարար տեսություն, ինչպիսիք են, օրինակ, Մաքսվել-Լորենցի դասական էլեկտրադինամիկան և Էյնշտեյնի ձգողության տեսությունը, դրանց ոչ պաշտոնական միավորումն անհնար է։ Իսկապես, Մաքսվել-Լորենցի տեսությունը էլեկտրամագնիսական դաշտը դիտարկում է հարթ տարածության ֆոնի վրա, մինչդեռ Էյնշտեյնի տեսության մեջ գրավիտացիոն դաշտն ունի երկրաչափական բնույթ և համարվում է որպես տարածության կորություն։ Այս երկու տեսությունները համատեղելու համար անհրաժեշտ է. կա՛մ երկու դաշտերն էլ համարել որպես տրված հարթ տարածության ֆոնի վրա (ինչպես էլեկտրամագնիսական դաշտը Մաքսվել-Լորենցի էլեկտրադինամիկայի մեջ), կա՛մ երկու դաշտերը կրճատել մինչև տարածության կորություն (ինչպես գրավիտացիոն): դաշտը Էյնշտեյնի ձգողության տեսության մեջ):
Ֆիզիկական վակուումի հավասարումներից հետևում են ամբողջությամբ երկրաչափականացված Էյնշտեյնի հավասարումները (B.1), որոնք պաշտոնապես չեն համատեղում գրավիտացիոն և էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունները, քանի որ այս հավասարումներում և՛ գրավիտացիոն, և՛ էլեկտրամագնիսական դաշտերը պարզվում են, որ երկրաչափացված են: Այս հավասարումների ճշգրիտ լուծումը հանգեցնում է միասնական էլեկտրագրավիտացիոն պոտենցիալի, որը նկարագրում է միասնական էլեկտրագրավիտացիոն փոխազդեցությունները ոչ պաշտոնական ձևով։
Լուծում, որը նկարագրում է զանգվածով գնդաձև սիմետրիկ կայուն վակուումային գրգռում Մև գանձել Զե(այսինքն՝ այս բնութագրերով մասնիկը) պարունակում է երկու հաստատուն՝ նրա գրավիտացիոն շառավիղը r գև էլեկտրամագնիսական շառավիղը ր ե. Այս շառավիղները որոշում են Ricci-ի ոլորումը և Ռիմանի կորությունը, որոնք առաջանում են մասնիկի զանգվածից և լիցքից: Եթե զանգվածը և լիցքը դառնում են զրո (մասնիկը գնում է վակուում), ապա երկու շառավիղներն էլ անհետանում են։ Այս դեպքում վերանում է նաև Վայզենբեկի տարածության ոլորումը և կորությունը, այսինքն. իրադարձությունների տարածությունը դառնում է հարթ (բացարձակ վակուում):
Գրավիտացիոն r գև էլեկտրամագնիսական ր եշառավիղները կազմում են եռաչափ գնդիկներ, որոնցից սկսվում են մասնիկների գրավիտացիոն և էլեկտրամագնիսական դաշտերը ( տես նկ. 24) Բոլոր տարրական մասնիկների համար էլեկտրամագնիսական շառավիղը շատ ավելի մեծ է, քան գրավիտացիոն շառավիղը։ Օրինակ՝ էլեկտրոնի համար r գ= 9,84xl0 -56, և ր ե= 5,6x10 -13 սմ Չնայած այս շառավիղներն ունեն վերջավոր արժեք, սակայն մասնիկի գրավիտացիոն և էլեկտրամագնիսական նյութի խտությունը (սա բխում է վակուումային հավասարումների ճշգրիտ լուծումից) կենտրոնացած է մի կետում։ Հետևաբար, փորձերի մեծ մասում էլեկտրոնն իրեն պահում է կետային մասնիկի նման:
Բրինձ. 24.Վակուումից ծնված զանգվածով և լիցքով գնդաձև սիմետրիկ մասնիկը բաղկացած է շառավղով երկու գնդերից. rգ և ր ե. Նամակներ ԳԵվ Ենշանակում են համապատասխանաբար ստատիկ գրավիտացիոն և էլեկտրամագնիսական դաշտեր:
3.3. Գրավիտացիոն, էլեկտրամագնիսական և ուժեղ փոխազդեցությունների միավորում:
Ֆիզիկական վակուումի տեսության մեծ ձեռքբերումը վակուումային (A) և (B) հավասարումների լուծումից ստացված փոխազդեցության նոր պոտենցիալների մի ամբողջ շարք է։ Այս պոտենցիալները հայտնվում են որպես Կուլոն-Նյուտոնյան փոխազդեցության լրացում։ Այս պոտենցիալներից մեկը նվազում է 1/r-ից ավելի արագ հեռավորության դեպքում, այսինքն. նրա կողմից առաջացած ուժերը գործում են (ինչպես միջուկայինները) կարճ հեռավորությունների վրա։ Բացի այդ, այս պոտենցիալը զրոյական չէ, նույնիսկ երբ մասնիկի լիցքը զրո է ( բրինձ. 25) Միջուկային ուժերի լիցքի անկախության նմանատիպ հատկություն փորձարարականորեն հայտնաբերվել է վաղուց։
Բրինձ. 25. Միջուկային փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիա, որը հայտնաբերվել է վակուումային հավասարումների լուծումից: Միջուկային և էլեկտրամագնիսական շառավիղների կապը r N = | ր ե|/2,8.
Բրինձ. 26. Վակուումային հավասարումների (պինդ կորի) լուծումից ստացված տեսական հաշվարկները բավականին լավ հաստատվում են պրոտոնների և պղնձի միջուկների էլեկտրամիջուկային փոխազդեցության փորձերով։
Վրա բրինձ. 25ներկայացված է նեյտրոնի (նեյտրոնի լիցքը զրոյական է) և միջուկով պրոտոնի փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիան։ Համեմատության համար տրված է պրոտոնի և միջուկի միջև վանման Կուլոնի պոտենցիալ էներգիան։ Նկարը ցույց է տալիս, որ միջուկից փոքր հեռավորության վրա Կուլոնյան վանումը փոխարինվում է միջուկային ձգողականությամբ, որը նկարագրվում է նոր հաստատունով. r Ն- միջուկային շառավիղ. Փորձարարական տվյալներից հնարավոր եղավ պարզել, որ այս հաստատունի արժեքը կազմում է մոտ 10-14 սմ: Համապատասխանաբար, նոր հաստատունի և նոր ներուժի առաջացրած ուժերը սկսում են գործել հեռավորությունների վրա ( r Ես) միջուկի կենտրոնից: Հենց այս հեռավորությունների վրա են սկսում գործել միջուկային ուժերը։
r Ես = (100 - 200)r Ն= 10 -12 սմ:
Վրա բրինձ. 25միջուկային շառավիղը որոշվում է կապով r Ն = |ր ե|/2.8 որտեղ պրոտոնի եւ պղնձի միջուկի փոխազդեցության գործընթացի համար հաշվարկված էլեկտրամագնիսական շառավիղի մոդուլի արժեքը հավասար է՝ | ր ե| = 8,9x10 -15 սմ.
Վրա. բրինձ. 26Ներկայացված է փորձնական կոր, որը նկարագրում է 17 ՄէՎ էներգիա ունեցող պրոտոնների ցրումը պղնձի միջուկների վրա։ Նույն նկարի հոծ գիծը ցույց է տալիս վակուումային հավասարումների լուծումների հիման վրա ստացված տեսական կորը։ Կորերի միջև լավ համաձայնությունը հուշում է, որ միջուկային շառավիղի հետ կարճ հեռավորության փոխազդեցության պոտենցիալը հայտնաբերված է վակուումային հավասարումների լուծումից r Ն= 10 -15 սմ Այստեղ ոչինչ չի ասվել գրավիտացիոն փոխազդեցությունների մասին, քանի որ տարրական մասնիկների համար դրանք շատ ավելի թույլ են, քան միջուկային և էլեկտրամագնիսականները:
Վակուումային մոտեցման առավելությունը գրավիտացիոն, էլեկտրամագնիսական և միջուկային փոխազդեցությունների միասնական նկարագրության մեջ ներկայումս ընդունվածների նկատմամբ այն է, որ մեր մոտեցումը հիմնարար է և չի պահանջում միջուկային պոտենցիալների «ձեռքի» ներդրում:
3.4. Թույլ և ոլորող փոխազդեցությունների միջև կապը:
Թույլ փոխազդեցությունները սովորաբար նշանակում են գործընթացներ, որոնք ներառում են ամենաառեղծվածային տարրական մասնիկներից մեկը՝ նեյտրինոները: Նեյտրինոները չունեն զանգված կամ լիցք, այլ միայն պտտվում են՝ իրենց սեփական պտույտը: Այս մասնիկը պտույտից բացի այլ բան չի հանդուրժում։ Այսպիսով, նեյտրինոն իր մաքուր ձևով դինամիկ ոլորման դաշտի տեսակներից մեկն է:
Գործընթացներից ամենապարզը, որոնցում դրսևորվում են թույլ փոխազդեցություններ, նեյտրոնի քայքայումն է (նեյտրոնն անկայուն է և միջին ժամկետը 12 րոպե է) ըստ սխեմայի.
n® p + + e - + v
Որտեղ p+- պրոտոն, էլ.- էլեկտրոն, v- հականեյտրինո. Ժամանակակից գիտությունկարծում է, որ էլեկտրոնը և պրոտոնը փոխազդում են միմյանց հետ՝ համաձայն Կուլոնի օրենքի՝ որպես հակադիր լիցքեր ունեցող մասնիկներ։ Նրանք չեն կարող ձևավորել երկարակյաց չեզոք մասնիկ՝ 10-13 սմ կարգի չափսերով նեյտրոն, քանի որ էլեկտրոնը, գրավիտացիայի ազդեցության տակ, պետք է ակնթարթորեն «ընկնի պրոտոնի վրա»։ Բացի այդ, եթե նույնիսկ հնարավոր լիներ ենթադրել, որ նեյտրոնը բաղկացած է հակառակ լիցքավորված մասնիկներից, ապա դրա քայքայման ժամանակ պետք է դիտարկել էլեկտրամագնիսական ճառագայթում, ինչը կհանգեցներ սպինի պահպանման օրենքի խախտման։ Փաստն այն է, որ նեյտրոնը, պրոտոնը և էլեկտրոնը ունեն +1/2 կամ -1/2 սպին:
Ենթադրենք, որ նեյտրոնի սկզբնական պտույտը եղել է -1/2։ Այնուհետև էլեկտրոնի, պրոտոնի և ֆոտոնի ընդհանուր սպինը նույնպես պետք է հավասար լինի -1/2-ի։ Բայց էլեկտրոնի և պրոտոնի ընդհանուր սպինը կարող է ունենալ -1, 0, +1 արժեքներ, իսկ ֆոտոնը կարող է ունենալ -1 կամ +1 սպին: Հետևաբար, էլեկտրոն-պրոտոն-ֆոտոն համակարգի սպինը կարող է վերցնել 0, 1, 2 արժեքներ, բայց ոչ -1/2:
Սպինով մասնիկների վակուումային հավասարումների լուծումները ցույց տվեցին, որ նրանց համար կա նոր հաստատուն. ր ս- պտտվող շառավիղ, որը նկարագրում է պտտվող մասնիկի ոլորման դաշտը: Այս դաշտը առաջացնում է ոլորող փոխազդեցություններ կարճ հեռավորությունների վրա և թույլ է տալիս նոր մոտեցում ցուցաբերել պրոտոնից, էլեկտրոնից և հականեյտրինոյից նեյտրոնի առաջացման խնդրին:
Վրա բրինձ. 27Ներկայացված են պրոտոնի էլեկտրոնի և պոզիտրոնի հետ սպինի փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիայի որակական գրաֆիկները՝ ստացված վակուումային հավասարումների լուծումից։ Գրաֆիկը ցույց է տալիս, որ մոտ հեռավորության վրա
ր ս = |ր ե|/3 = 1,9x10 -13 սմ.
Պրոտոնի կենտրոնից կա «ոլորման ջրհոր», որի մեջ էլեկտրոնը կարող է բավականին երկար մնալ, երբ այն պրոտոնի հետ միասին նեյտրոն է կազմում։ Էլեկտրոնը չի կարող ընկնել պտտվող պրոտոնի վրա, քանի որ փոքր հեռավորությունների վրա պտտվող վանող ուժը գերազանցում է Կուլոնյան ձգողական ուժը։ Մյուս կողմից, Կուլոնի պոտենցիալ էներգիայի ոլորման հավելումը ունի առանցքային համաչափություն և շատ ուժեղ կախված է պրոտոնի սպինի կողմնորոշումից։ Այս կողմնորոշումը տրվում է անկյունով քպրոտոնի սպինի ուղղության և դեպի դիտակետ ձգվող շառավիղի վեկտորի միջև,
Հա բրինձ. 27պրոտոնի սպինի կողմնորոշումն ընտրված է այնպես, որ անկյունը քհավասար է զրոյի: Անկյունով ք= 90° ոլորման ավելացումը դառնում է զրո, և պրոտոնի սպինի ուղղությանը ուղղահայաց հարթությունում էլեկտրոնն ու պրոտոնը փոխազդում են Կուլոնի օրենքի համաձայն։
Պրոտոնի և էլեկտրոնի փոխազդեցության ժամանակ պտտվող պրոտոնի և ոլորման ջրհորի մոտ ոլորող դաշտի առկայությունը հուշում է, որ երբ նեյտրոնը «կոտրվում է» պրոտոնի և էլեկտրոնի, արտանետվում է ոլորող դաշտ, որը լիցք չունի և զանգվածը և փոխանցումները միայն պտտվում են: Սա հենց այն հատկությունն է, որն ունեն հականեյտրինոները (կամ նեյտրինոները):
Պատկերված պոտենցիալ էներգիայի վերլուծությունից բրինձ. 27, հետևում է, որ երբ դրա մեջ չկա էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություն ( ր ե= 0) և մնում է միայն ոլորման փոխազդեցությունը ( ր ս No 0), ապա պոտենցիալ էներգիան դառնում է զրո: Սա նշանակում է, որ ազատ ոլորման ճառագայթումը, որը կրում է միայն պտույտ, չի փոխազդում (կամ թույլ է փոխազդում) սովորական նյութի հետ։ Դրանով, ըստ երևույթին, բացատրվում է ոլորող ճառագայթման՝ նեյտրինոների նկատված բարձր թափանցող ունակությունը։
Բրինձ. 27. Վակուումային հավասարումների լուծումից ստացված պտտվող պրոտոնի փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիա. ա) - էլեկտրոն պրոտոնի հետ ժամը | rե |/ ր ս, բ) - նույնը պոզիտրոնի հետ:
Երբ էլեկտրոնը գտնվում է պրոտոնի մոտ գտնվող «ոլորման հորում», նրա էներգիան բացասական է: Որպեսզի նեյտրոնը քայքայվի պրոտոնի և էլեկտրոնի վերածվի, անհրաժեշտ է, որ նեյտրոնը կլանի դրական ոլորման էներգիա, այսինքն. նեյտրինո ըստ սխեմայի.
v+n® p + + e -
Այս սխեման լիովին նման է արտաքինի ազդեցության տակ ատոմի իոնացման գործընթացին էլեկտրամագնիսական ճառագայթումէ
g + a ® a + + e -
Որտեղ ա+- իոնացված ատոմ և էլ.- էլեկտրոն. Տարբերությունն այն է, որ ատոմի էլեկտրոնը գտնվում է Կուլոնյան հորում, իսկ նեյտրոնի էլեկտրոնը պահվում է ոլորման պոտենցիալով։
Այսպիսով, վակուումի տեսության մեջ խորը կապ կա ոլորման դաշտի և թույլ փոխազդեցությունների միջև։
3.5. Սպին ֆիզիկայի ճգնաժամը և դրանից դուրս գալու հնարավոր ուղիները.
Ժամանակակից տեսությունտարրական մասնիկները պատկանում են ինդուկտիվ մասնիկների դասին։ Այն հիմնված է արագացուցիչների միջոցով ստացված փորձարարական տվյալների վրա։ Ինդուկտիվ տեսությունները նկարագրական բնույթ ունեն և պետք է ճշգրտվեն ամեն անգամ, երբ հասանելի են դառնում նոր տվյալներ:
Մոտ 40 տարի առաջ Ռոչեսթերի համալսարանում փորձարկումներ են սկսվել պրոտոններից բաղկացած բևեռացված թիրախների վրա սպին-բևեռացված պրոտոնների ցրման վերաբերյալ: Հետագայում տարրական մասնիկների տեսության այս ամբողջ ուղղությունը կոչվեց սպին ֆիզիկա.
Բրինձ. 28. Բևեռացված նուկլոնների ոլորման փոխազդեցության վերաբերյալ փորձարարական տվյալներ՝ կախված դրանց սպինների փոխադարձ կողմնորոշումից։ Հորիզոնական սլաքները ցույց են տալիս ոլորման փոխազդեցության ուղղությունը և մեծությունը (սլաքի հաստությունը): Ուղղահայաց սլաքը ցույց է տալիս ցրված մասնիկի ուղեծրային իմպուլսի ուղղությունը։
Սպինային ֆիզիկայի ստացած հիմնական արդյունքն այն է, որ փոքր հեռավորությունների վրա (մոտ 10 -12 սմ) փոխազդեցության ժամանակ մասնիկների պտույտը սկսում է էական դեր խաղալ։ Պարզվել է, որ ոլորում (կամ սպին-սպին) փոխազդեցությունները որոշում են բևեռացված մասնիկների միջև գործող ուժերի մեծությունն ու բնույթը (տես. բրինձ. 28).
Բրինձ. 29. Վակուումային հավասարումների լուծումից ստացված գերպոտենցիալ էներգիա. Ցուցադրվում է կախվածությունը թիրախային սպինի կողմնորոշումից. ա) - պրոտոնների և բևեռացված միջուկի փոխազդեցությունը ժամը. ր ե/r N = -2, r Ն/ր ս= 1,5; բ) - նույնը նեյտրոնների համար ր ե/r Ն = 0, r Ն/ր ս= 1,5. Անկյուն քչափվում է միջուկի պտույտից դեպի դիտակետ ձգվող շառավիղի վեկտորը:
Փորձի ժամանակ հայտնաբերված նուկլեոնների ոլորման փոխազդեցությունների բնույթն այնքան բարդ էր, որ տեսության մեջ կատարված փոփոխությունները տեսությունն անիմաստ դարձրին։ Այն հասել է այն կետին, երբ տեսաբանները գաղափարներ չունեն նոր փորձարարական տվյալներ նկարագրելու համար: Տեսության այս «հոգեկան ճգնաժամը» ավելի է խորանում այն փաստով, որ սպին ֆիզիկայի փորձի արժեքը աճում է, քանի որ այն դառնում է ավելի բարդ և այժմ մոտեցել է արագացուցիչի արժեքին, ինչը հանգեցրել է նյութական ճգնաժամի: Իրերի այս վիճակի հետևանքը որոշ երկրներում նոր արագացուցիչների կառուցման ֆինանսավորման սառեցումն էր։
Ներկա կրիտիկական իրավիճակից ելք կարող է լինել միայն մեկ՝ տարրական մասնիկների դեդուկտիվ տեսության կառուցման մեջ։ Սա հենց այն հնարավորությունն է, որը մեզ տալիս է ֆիզիկական վակուումի տեսությունը: Նրա հավասարումների լուծումները հանգեցնում են փոխազդեցության ներուժի՝ գերպոտենցիալի, որը ներառում է.
r գ- գրավիտացիոն շառավիղ,
ր ե- էլեկտրամագնիսական շառավիղ,
r Ն- միջուկային շառավիղը և
ր ս- պտույտի շառավիղը,
պատասխանատու է գրավիտացիոն ( r գ), էլեկտրամագնիսական ( ր ե), միջուկային ( r Ն) և պտտվող ոլորում ( ր ս) փոխազդեցություններ.
Վրա բրինձ. 29Ներկայացված են վակուումային հավասարումների լուծումից ստացված գերպոտենցիալ էներգիայի որակական գրաֆիկներ։
Գրաֆիկը ցույց է տալիս մասնիկների փոխազդեցության ուժեղ կախվածությունը սպինների կողմնորոշումից, որը նկատվում է սպինների ֆիզիկայի փորձերում։ Իհարկե, վերջնական պատասխանը կտրվի այն ժամանակ, երբ վակուումային հավասարումների լուծումների հիման վրա կատարվեն մանրակրկիտ հետազոտություն։
3.6. Սկալյար էլեկտրամագնիսական դաշտ և էլեկտրամագնիսական էներգիայի փոխանցում մեկ մետաղալարով:
Վակուումային հավասարումները, ինչպես վայել է դաշտի միասնական տեսության հավասարումներին, տարբեր հատուկ դեպքերում վերածվում են հայտնի ֆիզիկական հավասարումների: Եթե մենք սահմանափակվենք թույլ էլեկտրամագնիսական դաշտերը և լիցքերի շարժումը ոչ շատ բարձր արագությամբ դիտարկելով, ապա վակուումային հավասարումից (B.1) կհետևեն Մաքսվելի էլեկտրադինամիկայի հավասարումների նման հավասարումներ: Թույլ դաշտերի տակ այս դեպքումհասկացվում են որպես էլեկտրամագնիսական դաշտեր, որոնց ուժը բավարարում է E, H անհավասարությունը<< 10 -16 ед. СГСЕ. Такие слабые электромагнитные поля встречаются на расстояниях порядка r >Տարրական մասնիկներից > 10 -13 սմ, այսինքն. հեռավորությունների վրա, որտեղ միջուկային և թույլ փոխազդեցությունների ազդեցությունը դառնում է աննշան: Կարելի է համարել, որ մեր Առօրյա կյանքմենք միշտ գործ ունենք թույլ էլեկտրամագնիսական դաշտերի հետ։ Մյուս կողմից, մասնիկների շարժումը ոչ շատ մեծ արագությամբ նշանակում է, որ լիցքավորված մասնիկների էներգիան շատ բարձր չէ և էներգիայի պակասի պատճառով նրանք չեն մտնում, օրինակ, միջուկային ռեակցիաների մեջ։
Եթե սահմանափակվենք միայն այն դեպքով, երբ մասնիկների լիցքերը հաստատուն են ( e = const), այնուհետև վակուումային տեսության մեջ թույլ էլեկտրամագնիսական դաշտերը նկարագրվում են վեկտորային պոտենցիալով (նույնը, ինչ Մաքսվելի էլեկտրադինամիկայում), որի միջոցով որոշվում են էլեկտրամագնիսական դաշտի վեց անկախ բաղադրիչներ՝ երեք բաղադրիչ. էլեկտրական դաշտ E և մագնիսական դաշտի երեք բաղադրիչներ Հ.
Ընդհանուր դեպքում էլեկտրամագնիսական դաշտի պոտենցիալը վակուումային էլեկտրադինամիկայում ստացվում է երկրորդ կարգի սիմետրիկ տենզոր, որն առաջացնում է էլեկտրամագնիսական դաշտի լրացուցիչ բաղադրիչներ։ Վակուումային էլեկտրադինամիկայի հավասարումների ճշգրիտ լուծումը այն լիցքերի համար, որոնց համար ե Թիվ կոնստ, կանխատեսում է ձևի նոր սկալյար էլեկտրամագնիսական դաշտի գոյությունը.
S = - de (t) / rc dt
Որտեղ r- հեռավորությունը լիցքից մինչև դիտակետ, Հետ- լույսի արագություն, e(t)- փոփոխական լիցքավորում:
Սովորական էլեկտրադինամիկայի մեջ նման սկալյար դաշտը բացակայում է այն պատճառով, որ դրա պոտենցիալը վեկտոր է։ Եթե լիցքավորված մասնիկ եշարժվում է արագությամբ Վև ընկնում է սկալյար էլեկտրամագնիսական դաշտի մեջ Ս, ապա դրա վրա ուժ է գործում Ֆ Ս:
F S = eSV = - e V
Քանի որ լիցքերի շարժումը ներկայացնում է էլեկտրական հոսանք, դա նշանակում է, որ սկալյար դաշտը և այս դաշտի կողմից առաջացած ուժը պետք է բացահայտվեն հոսանքների հետ փորձերի ժամանակ:
Վերոնշյալ բանաձևերը ստացվել են այն ենթադրությամբ, որ մասնիկների լիցքերը փոխվում են ժամանակի հետ և, կարծես թե, կապ չունեն իրական երևույթների հետ, քանի որ տարրական մասնիկների լիցքերը հաստատուն են։ Այնուամենայնիվ, այս բանաձևերը բավականին կիրառելի են այն համակարգի համար, որը բաղկացած է մեծ թվով հաստատուն լիցքերից, երբ այդ գանձումների քանակը ժամանակի ընթացքում փոխվում է: Այս տեսակի փորձերն իրականացրել է Նիկոլա Տեսլան 20-րդ դարի սկզբին։ Փոփոխական լիցքով էլեկտրադինամիկ համակարգերը ուսումնասիրելու համար Տեսլան օգտագործել է լիցքավորված գնդիկ (տես Նկար 1): Նկար 29 ա) Երբ գունդը լիցքաթափվեց գետնին, ոլորտի շուրջ առաջացավ S սկալյար դաշտ: Բացի այդ, հոսանք հոսեց մեկ հաղորդիչով, որը չէր ենթարկվում Կիրխհոֆի օրենքներին, քանի որ շղթան բաց էր: Միաժամանակ դիրիժորի վրա ուժ է կիրառվել Ֆ Ս, ուղղված հաղորդիչի երկայնքով (ի տարբերություն սովորական մագնիսական ուժերի, որոնք գործում են ընթացիկին ուղղահայաց)։
Հոսանք կրող և հաղորդիչի երկայնքով ուղղվող հաղորդիչի վրա ազդող ուժերի առկայությունը հայտնաբերել է Ա.Մ. Ամպեր. Հետագայում երկայնական ուժերը փորձնականորեն հաստատվեցին բազմաթիվ հետազոտողների փորձերում, մասնավորապես Ռ. Սիգալովի, Գ. Նիկոլաևի և այլոց փորձերում: Բացի այդ, Գ. Նիկոլաևի աշխատություններում կապը սկալյար էլեկտրամագնիսական դաշտի և գործողության միջև: առաջին անգամ հաստատվել է երկայնական ուժերի. Այնուամենայնիվ, Գ.Նիկոլաևը երբեք սկալյար դաշտը չի կապում փոփոխական լիցքի հետ։
Բրինձ. 29 ա. Փոփոխական լիցքավորման էլեկտրադինամիկայի մեջ հոսանքը հոսում է մեկ մետաղալարով:
Էլեկտրական էներգիայի միալար փոխանցումը ստացել է իր հետագա զարգացումստեղծագործություններում Ս.Վ. Ավրամենկո. Լիցքավորված գնդիկի փոխարեն Ս.Վ. Ավրամենկոն առաջարկեց օգտագործել Tesla տրանսֆորմատոր, որի դեպքում տրանսֆորմատորի ելքի երկրորդական ոլորուն ունի միայն մեկ ծայր: Երկրորդ ծայրը պարզապես մեկուսացված է և մնում է տրանսֆորմատորի ներսում: Եթե առաջնային ոլորուն մի քանի հարյուր Հերց հաճախականությամբ փոփոխական լարում է կիրառվում, ապա երկրորդային ոլորուն վրա հայտնվում է փոփոխական լիցք, որն առաջացնում է սկալյար դաշտ և երկայնական ուժ։ Ֆ Ս. Ս.Վ. Ավրամենկոն տրանսֆորմատորից դուրս եկող մեկ լարերի վրա տեղադրում է հատուկ սարք՝ Ավրամենկոյի խրոցը, որը մեկ մետաղալարից երկու է դարձնում։ Եթե այժմ լամպի կամ էլեկտրական շարժիչի տեսքով սովորական բեռը միացնում եք երկու լարերի, ապա լամպը լուսավորվում է, և շարժիչը սկսում է պտտվել մեկ մետաղալարով փոխանցվող էլեկտրականության շնորհիվ: Նմանատիպ մոնտաժ, որը մեկ լարով 1 կՎտ հզորություն է հաղորդում, մշակվել և արտոնագրվել է Էլեկտրաֆիկացման Համառուսաստանյան գիտահետազոտական ինստիտուտում: Գյուղատնտեսություն. Այնտեղ աշխատանքներ են տարվում նաև 5 կՎտ և ավելի հզորությամբ միալար գծի ստեղծման ուղղությամբ։
3.7. Տորսիոն ճառագայթումը էլեկտրադինամիկայի մեջ.
Մենք արդեն նշել ենք, որ նեյտրինոն ոլորող ճառագայթում է, որը, ինչպես հետևում է վակուումային հավասարումների լուծումից, ուղեկցում է էլեկտրոնի ելքը ոլորող հորից նեյտրոնի քայքայման ժամանակ։ Այս առումով անմիջապես հարց է ծագում՝ արդյոք էլեկտրոնի արագացված շարժման ժամանակ չկա՞ ոլորող ճառագայթում, որն առաջանում է իր իսկ սպինից։
Վակուումային տեսությունը դրական է պատասխանում այս հարցին: Բանն այն է, որ արագացված էլեկտրոնի արտանետվող դաշտը կապված է կոորդինատի երրորդ ածանցյալի հետ՝ կապված ժամանակի հետ։ Վակուումային տեսությունը հնարավորություն է տալիս հաշվի առնել էլեկտրոնի սեփական պտույտը` նրա սպինը, շարժման դասական հավասարումների մեջ և ցույց տալ, որ ճառագայթման դաշտը բաղկացած է երեք մասից.
E rad = E e + T et + T t
Էլեկտրոնների արտանետման առաջին մասը Ե եառաջացած էլեկտրոնի լիցքից, այսինքն. ունի զուտ էլեկտրամագնիսական բնույթ։ Այս հատվածը բավականին լավ է ուսումնասիրվել ժամանակակից ֆիզիկայի կողմից։ Երկրորդ մաս T etունի խառը էլեկտրոլորտային բնույթ, քանի որ այն առաջանում է ինչպես էլեկտրոնային լիցքից, այնպես էլ նրա սպինից։ Վերջապես, ճառագայթման երրորդ մասը Տ տստեղծված միայն էլեկտրոնի սպինով։ Վերջինիս վերաբերյալ կարելի է ասել, որ էլեկտրոնն արագացված շարժման ժամանակ նեյտրինո է արձակում, բայց շատ ցածր էներգիայով։
Մի քանի տարի առաջ Ռուսաստանում ստեղծվեցին և արտոնագրվեցին սարքեր, որոնք հաստատեցին վակուումային տեսության տեսական կանխատեսումները՝ կապված էլեկտրադինամիկայի ոլորման ճառագայթման առկայության հետ, որն առաջանում է էլեկտրոնի սպինով: Այս սարքերը կոչվում էին ոլորման գեներատորներ.
Բրինձ. երեսուն.Ակիմովի ոլորման գեներատորի սխեմատիկ դիագրամ.
Վրա բրինձ. երեսունցույց է տալիս Ակիմովի արտոնագրված ոլորման գեներատորի սխեմատիկ դիագրամը: Այն բաղկացած է գլանաձև կոնդենսատորից 3, որի ներքին թիթեղը սնուցվում է բացասական լարումով, իսկ արտաքին թիթեղին սնուցվում է դրական լարում հաստատուն լարման աղբյուրից 2։ Գլանաձև կոնդենսատորի ներսում տեղադրված է մագնիս, որը աղբյուր է։ ոչ միայն ստատիկ մագնիսական դաշտի, այլև ստատիկ ոլորման դաշտի: Այս դաշտը առաջանում է (ինչպես նաև մագնիսականը) էլեկտրոնների ընդհանուր սպինով։ Բացի այդ, պոտենցիալ տարբերությամբ ստեղծված կոնդենսատորի թիթեղների միջև տեղի է ունենում մաքուր սպին (ստատիկ նեյտրինո) վակուումային բևեռացում: Տվյալ հաճախականության ոլորող ճառագայթում ստեղծելու համար կոնդենսատորի թիթեղներին կկիրառվի փոփոխական էլեկտրամագնիսական դաշտ (կառավարման ազդանշան) 1:
Բրինձ. 31. Ակիմովի ոլորման գեներատոր.
Տվյալ հաճախականության փոփոխվող էլեկտրամագնիսական դաշտի 1 ազդեցության տակ մագնիսի ներսում էլեկտրոնների սպինների (նույն հաճախականությամբ) կողմնորոշումը և կոնդենսատորի թիթեղների միջև բևեռացված սպինները փոխվում են։ Արդյունքը դինամիկ ոլորող ճառագայթումն է՝ բարձր թափանցող ունակությամբ։
Վրա բրինձ. 31Ներկայացված է Ակիմովի գեներատորի ներքին կառուցվածքը։ Էլեկտրամագնիսականության տեսանկյունից ոլորման գեներատորի դիզայնը պարադոքսալ է թվում, քանի որ դրա տարրական հիմքը կառուցված է բոլորովին այլ սկզբունքների վրա: Օրինակ, ոլորման ազդանշանը կարող է փոխանցվել մեկ մետաղական մետաղալարով:
Ցուցադրված տիպի ոլորող գեներատորներ բրինձ. 31Ռուսաստանում լայնորեն օգտագործվում են տարբեր փորձերի և նույնիսկ տեխնոլոգիաների մեջ, որոնք կքննարկվեն ստորև:
3.8. Այն քվանտային տեսությունը, որի մասին երազում էր Էյնշտեյնը, գտնվել է։
Ինդուկտիվ դասին է պատկանում նաև նյութի ժամանակակից քվանտային տեսությունը։ Համաձայն Նոբելյան մրցանակակիրՔվարկների տեսության ստեղծող Մ. Գել-Մանն, քվանտային տեսությունը գիտություն է, որը մենք գիտենք, թե ինչպես օգտագործել, բայց լիովին չենք հասկանում: Ա.Էյնշտեյնը նույնպես համանման կարծիք է հայտնել՝ համարելով, որ այն թերի է։ Ըստ Ա. Էյնշտեյնի, «կատարյալ քվանտային տեսությունը» կգտնվի բարելավման ճանապարհին. ընդհանուր տեսությունհարաբերականությունը, այսինքն. դեդուկտիվ տեսության կառուցման ճանապարհին։ Հենց այս քվանտային տեսությունն է, որ բխում է ֆիզիկական վակուումի հավասարումներից։
Քվանտային տեսության և դասական տեսության հիմնական տարբերությունները հետևյալն են.
ա) տեսությունը պարունակում է նոր հաստատուն h - Պլանկի հաստատուն.
բ) կան անշարժ վիճակներ և մասնիկների շարժման քվանտային բնույթ.
գ) քվանտային երևույթները նկարագրելու համար օգտագործվում է ունիվերսալ ֆիզիկական մեծություն՝ բարդ ալիքային ֆունկցիա, որը բավարարում է Շրյոդինգերի հավասարումը և ունի հավանական մեկնաբանություն.
դ) առկա է մասնիկ-ալիքային դուալիզմ և օպտիկա-մեխանիկական անալոգիա.
ե) Հայզենբերգի անորոշության կապը բավարարված է.
զ) առաջանում է Հիլբերտի վիճակի տարածություն:
Այս բոլոր հատկությունները (բացառությամբ Պլանկի հաստատունի հատուկ արժեքի) հայտնվում են ֆիզիկական վակուումի տեսության մեջամբողջությամբ երկրաչափականացված Էյնշտեյնի հավասարումների մեջ նյութի շարժման խնդիրն ուսումնասիրելիս (B.1).
Հավասարումների լուծումը (B.1), որը նկարագրում է կայուն գնդաձև սիմետրիկ զանգվածային (լիցքավորված կամ ոչ) մասնիկ, միաժամանակ հանգեցնում է երկու գաղափարի նրա նյութի բաշխման խտության վերաբերյալ.
ա) որպես կետային մասնիկի նյութի խտություն և
բ) որպես դաշտային խճճվածք, որը ձևավորվում է բարդ ոլորման դաշտով (իներցիայի դաշտ).
Դաշտ-մասնիկ դուալիզմ, որը առաջանում է վակուումի տեսության մեջ, լիովին նման է ժամանակակից քվանտային տեսության դուալիզմին։ Այնուամենայնիվ, վակուումային տեսության մեջ ալիքի ֆունկցիայի ֆիզիկական մեկնաբանության տարբերություն կա։ Նախ, այն բավարարում է Շրյոդինգերի հավասարումը միայն գծային մոտավորությամբ և կամայական քվանտային հաստատունով (Պլանկի հաստատունի ընդհանրացված անալոգը): Երկրորդ, վակուումային տեսության մեջ ալիքի ֆունկցիան որոշվում է իրական ֆիզիկական դաշտի միջոցով՝ իներցիայի դաշտի միջոցով, սակայն, նորմալանալով միասնության մեջ, ստանում է հավանականական մեկնաբանություն, որը նման է ժամանակակից քվանտային տեսության ալիքային ֆունկցիային։
Ստացիոնար վիճակներՎակուումային տեսության մասնիկները իներցիայի սկզբունքի ընդլայնված մեկնաբանության հետևանք են տեղական իներցիոն հղման շրջանակներ օգտագործելիս: Ինչպես նշվեց ավելի վաղ (տես բրինձ. 6), ընդհանուր հարաբերական էլեկտրադինամիկայի մեջ, ատոմում էլեկտրոնը կարող է արագ շարժվել միջուկի Կուլոնյան դաշտում, բայց առանց ճառագայթման, եթե դրա հետ կապված հղման շրջանակը լոկալ իներցիոն է։
ՔվանտացումՎակուումի տեսության անշարժ վիճակները բացատրվում են նրանով, որ մասնիկը բացառապես դաշտային գոյացություն է, որը տարածվում է տարածության մեջ։ Երբ դաշտը, ընդլայնված օբյեկտը գտնվում է սահմանափակ տարածության մեջ, նրա ֆիզիկական բնութագրերը, ինչպիսիք են էներգիան, իմպուլսը և այլն, ստանում են դիսկրետ արժեքներ: Եթե մասնիկը ազատ է, ապա նրա ֆիզիկական բնութագրերի սպեկտրը դառնում է շարունակական։
Ժամանակակից քվանտային տեսության հիմնական դժվարությունները ծագում են ալիքի ֆունկցիայի ֆիզիկական բնույթի թյուրիմացությունից և ընդլայնված օբյեկտը որպես կետ կամ հարթ ալիք ներկայացնելու փորձից։ Դասական դաշտի տեսության մի կետը նկարագրում է փորձնական մասնիկը, որը չունի իր սեփական դաշտը: Ուստի քվանտային տեսությունը, որը բխում է վակուումի տեսությունից, պետք է դիտարկել որպես մասնիկի շարժումը նկարագրելու միջոց՝ հաշվի առնելով սեփական դաշտը։ Դա հնարավոր չէր անել հին քվանտային տեսության մեջ այն պարզ պատճառով, որ մասնիկի նյութի խտությունը և նրա կողմից ստեղծված դաշտի խտությունը տարբեր բնույթ ունեն։ Չկար համընդհանուր ֆիզիկական բնութագիր երկու խտությունները միատեսակ նկարագրելու համար: Այժմ նման ֆիզիկական բնութագիրը հայտնվել է իներցիայի դաշտի տեսքով՝ ոլորման դաշտ, որը պարզվում է իսկապես ունիվերսալ է, քանի որ նյութի բոլոր տեսակները ենթարկվում են իներցիայի երևույթին։
Վրա բրինձ. 32ցույց է տրվում, թե ինչպես է իներցիայի դաշտը որոշում մասնիկի նյութի խտությունը՝ հաշվի առնելով սեփական դաշտը։
Բրինձ. 32. Վակուում քվանտային մեխանիկահրաժարվում է փորձնական մասնիկի հասկացությունից և նկարագրում է մասնիկը` հաշվի առնելով սեփական դաշտը, օգտագործելով համընդհանուր ֆիզիկական դաշտը` իներցիայի դաշտը:
Ինչ վերաբերում է Պլանկի հաստատունի կոնկրետ արժեքին, ապա այն, ըստ երևույթին, պետք է դիտարկել որպես ջրածնի ատոմի երկրաչափական չափերը բնութագրող էմպիրիկ փաստ։
Հետաքրքիր է պարզվել, որ վակուումային քվանտային տեսությունը հնարավորություն է տալիս նաև հավանական մեկնաբանության՝ բավարարելով հին տեսության հետ համապատասխանության սկզբունքը։ Ընդլայնված օբյեկտի շարժման հավանական մեկնաբանությունը առաջին անգամ հայտնվեց ֆիզիկայում դասական Լյուվիլի մեխանիկայի մեջ: Այս մեխանիկայում հեղուկի մի կաթիլի շարժումը որպես մեկ ամբողջություն դիտարկելիս հայտնաբերվում է կաթիլների հատուկ կետ՝ նրա զանգվածի կենտրոնը: Կաթիլի ձևի փոփոխության հետ մեկտեղ փոխվում է նաև զանգվածի կենտրոնի դիրքը դրա ներսում։ Եթե անկման խտությունը փոփոխական է, ապա զանգվածի կենտրոնը, ամենայն հավանականությամբ, գտնվում է այն շրջանում, որտեղ անկման խտությունը առավելագույնն է: Հետևաբար, կաթիլային նյութի խտությունը համաչափ է կաթիլի ներսում տարածության որոշակի կետում զանգվածի կենտրոն գտնելու հավանականության խտությանը:
Քվանտային տեսության մեջ հեղուկի մի կաթիլի փոխարեն մենք ունենք դաշտային թրոմբ, որը ձևավորվում է մասնիկի իներցիայի դաշտից։ Ինչպես կաթիլը, այս դաշտային թրոմբը կարող է փոխել ձևը, ինչը, իր հերթին, հանգեցնում է դրա ներսում թրոմբի զանգվածի կենտրոնի դիրքի փոփոխության: Նկարագրելով դաշտային թրոմբի շարժումը որպես մեկ ամբողջություն իր զանգվածի կենտրոնով, մենք անխուսափելիորեն գալիս ենք շարժման հավանականական նկարագրությանը:
Ընդլայնված անկումը կարելի է համարել որպես կետային մասնիկների մի շարք, որոնցից յուրաքանչյուրը բնութագրվում է երեք կոորդինատներով x, y, z և իմպուլսով երեք բաղադրիչներով՝ p x, p y, p z: Լյուվիլի մեխանիկայի մեջ կաթիլային կետերի կոորդինատները ձևավորվում են կոնֆիգուրացիայի տարածք(ընդհանուր առմամբ, անսահման ծավալային): Եթե մենք լրացուցիչ կապենք իմպուլսները անկման կոնֆիգուրացիայի տարածության յուրաքանչյուր կետի հետ, մենք կստանանք փուլային տարածություն. Լյուվիլի մեխանիկայում ապացուցվել է ֆազային ծավալի պահպանման թեորեմ, որը հանգեցնում է ձևի անորոշության հարաբերության.
D pDx = կոնստ
Այստեղ Dxհամարվում է անկման ներսում կետերի կոորդինատների ցրում, և Դպորպես դրանց համապատասխան ազդակների տարածում։ Ենթադրենք, որ կաթիլը վերցնում է գծի ձև (ձգվում է գծի մեջ), ապա դրա իմպուլսը խստորեն սահմանված է, քանի որ ցրումը. Դպ= 0. Բայց ուղիղի յուրաքանչյուր կետ դառնում է հավասար, ուստի անկման կոորդինատը չի որոշվում կապի պատճառով. Dx = Ґ , որը բխում է անկման փուլային ծավալի պահպանման թեորեմից։
Դաշտային տեսության մեջ հարթ ալիքների մի շարքից բաղկացած դաշտային փունջի համար ֆազային ծավալի պահպանման թեորեմը գրված է հետևյալ կերպ.
DpDx = p
Որտեղ Dxդաշտային կլաստերի կոորդինատների ցրումն է և Դպ- հարթ ալիքների ալիքային վեկտորների ցրում, որը կազմում է դաշտային փունջ: Եթե հավասարման երկու կողմերը բազմապատկենք հև մուտքագրեք նշանակումը р = hk, ապա մենք ստանում ենք հայտնի Հայզենբերգի անորոշության կապը.
DpDx = p h
Այս հարաբերությունը ճիշտ է նաև դաշտային փունջի համար, որը ձևավորվում է քվանտային տեսության իներցիոն դաշտի հարթ ալիքների մի շարքով, որը բխում է ֆիզիկական վակուումի տեսությունից:
3.9. Քվանտացում Արեգակնային համակարգում.
Նոր քվանտային տեսությունը թույլ է տալիս ընդլայնել քվանտային երևույթների շրջանակի մեր պատկերացումները: Ներկայումս ենթադրվում է, որ քվանտային տեսությունը կիրառելի է միայն միկրոաշխարհի երևույթների նկարագրության համար։ Նման մակրոֆենոմենները նկարագրելու համար, ինչպիսիք են Արեգակի շուրջ մոլորակների շարժումը, դեռ օգտագործվում է մոլորակի գաղափարը որպես փորձնական մասնիկ, որը չունի իր սեփական դաշտը: Այնուամենայնիվ, մոլորակների շարժման ավելի ճշգրիտ նկարագրությունը ձեռք է բերվում, երբ հաշվի է առնվում մոլորակի սեփական դաշտը: Սա հենց այն հնարավորությունն է, որը մեզ տալիս է նոր քվանտային տեսությունը՝ օգտագործելով իներցիայի դաշտը որպես ալիքային ֆունկցիա Շրյոդինգերի հավասարման մեջ:
Աղյուսակ 3.
Արեգակի շուրջ մոլորակների շարժման խնդրի ամենապարզ կիսադասական դիտարկումը, հաշվի առնելով իրենց սեփական դաշտը, հանգեցնում է Արեգակից մինչև մոլորակներ (և աստերոիդների գոտիներ) միջին հեռավորությունների քանակականացման բանաձևին ըստ բանաձևի.
r = r 0 (n + 1/2), որտեղ n = 1, 2, 3 ...
Այստեղ r 0= 0,2851 ա.ու. = const - նոր «մոլորակային հաստատուն»: Հիշեցնենք, որ Արեգակից Երկիր հեռավորությունը 1 ԱՄ է: = 150000000 կմ. IN աղյուսակ թիվ 3տրված է վերը նշված բանաձևով ստացված տեսական հաշվարկների համեմատությունը փորձարարական արդյունքների հետ:
Ինչպես երևում է աղյուսակից, նյութը ներս Արեգակնային համակարգձևավորում է դիսկրետ մակարդակների համակարգ, որը բավականին լավ նկարագրված է քվանտային տեսության ալիքային ֆունկցիայի բնույթի նոր գաղափարից բխող բանաձևով:
Յուրաքանչյուր փոխազդեցության ինտենսիվությունը սովորաբար բնութագրվում է փոխազդեցության հաստատունով, որը չափազուրկ պարամետր է, որը որոշում է այս տեսակի փոխազդեցության հետևանքով առաջացած գործընթացների հավանականությունը:
Գրավիտացիոն փոխազդեցություն.Այս փոխազդեցության հաստատունը կարգի է. Տեսականին սահմանափակված չէ։ Գրավիտացիոն փոխազդեցությունը ունիվերսալ է, բոլոր մասնիկները, առանց բացառության, ենթակա են դրան: Սակայն միկրոաշխարհի գործընթացներում այդ փոխազդեցությունը էական դեր չի խաղում։ Կա ենթադրություն, որ այդ փոխազդեցությունը փոխանցվում է գրավիտոններով (գրավիտացիոն դաշտի քվանտա)։ Սակայն մինչ օրս ոչ մի փորձարարական փաստ չի հայտնաբերվել, որը կհաստատի դրանց գոյությունը:
Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություն.Փոխազդեցության հաստատունը մոտավորապես , գործողության շրջանակը սահմանափակ չէ:
Ուժեղ փոխազդեցություն. Այս տեսակի փոխազդեցությունն ապահովում է նուկլոնների միացումը միջուկում։ Փոխազդեցության հաստատունն ունի 10 կարգի արժեք: Ամենամեծ հեռավորությունը, որում դրսևորվում է ուժեղ փոխազդեցությունը, m-ի կարգի արժեքն է:
Թույլ փոխազդեցություն.Այս փոխազդեցությունը պատասխանատու է միջուկների քայքայման բոլոր տեսակների համար, ներառյալ էլեկտրոն K-ի գրավումը, տարրական մասնիկների քայքայման և նյութի հետ նեյտրինոների փոխազդեցության գործընթացների համար։ Այս փոխազդեցության հաստատունի մեծության կարգն է. Թույլ փոխազդեցությունը, ինչպես ուժեղը, կարճաժամկետ է:
Վերադառնանք Յուկավա մասնիկին։ Նրա տեսության համաձայն, կա մի մասնիկ, որը փոխանցում է ուժեղ փոխազդեցությունը, ինչպես որ ֆոտոնը էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության կրող է, այն կոչվում է մեզոն (միջանկյալ)։ Այս մասնիկը պետք է ունենա միջանկյալ զանգված էլեկտրոնի և պրոտոնի զանգվածների միջև և լինի: Քանի որ ֆոտոնները ոչ միայն փոխանցում են էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունը, այլև գոյություն ունեն ազատ վիճակում, հետևաբար պետք է գոյություն ունենան նաև ազատ մեզոններ։
1937 թվականին տիեզերական ճառագայթներում հայտնաբերվել է մեզոն (մյուոն), որը, սակայն, նյութի հետ ուժեղ փոխազդեցություն չի ցուցաբերել։ Ցանկալի մասնիկը հայտնաբերվել է նաև տիեզերական ճառագայթներում 10 տարի անց Փաուելի և Օկիալինիի կողմից, և նրանք այն անվանել են մեզոն (պիոն):
Կան դրական, բացասական և չեզոք մեզոններ։
Մեզոնների լիցքը հավասար է տարրական լիցքին։ Լիցքավորված մեզոնների զանգվածը նույնն է և հավասար է 273-ի, էլեկտրականորեն չեզոք մեզոնի զանգվածը փոքր-ինչ պակաս է և կազմում է 264։ Բոլոր երեք մեզոնների սպինը զրո է. Լիցքավորված մեզոնների կյանքը 2,6 վ է, իսկ մեզոնինը 0,8 վրկ է։
Բոլոր երեք մասնիկները կայուն չեն:
Տարրական մասնիկները սովորաբար բաժանվում են չորս դասերի.
1. Ֆոտոններ(էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտա): Նրանք մասնակցում են էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությանը, բայց ոչ մի կերպ չեն արտահայտվում ուժեղ կամ թույլ փոխազդեցություններում։
2. Լեպտոններ. Դրանք ներառում են մասնիկներ, որոնք չունեն ուժեղ փոխազդեցություն՝ էլեկտրոններ և պոզիտրոններ, մյուոններ, ինչպես նաև նեյտրինոների բոլոր տեսակները։ Բոլոր լեպտոնների սպին հավասար է ½-ի: Բոլոր լեպտոնները թույլ փոխազդեցության կրողներ են: Լիցքավորված լեպտոնները նույնպես մասնակցում են էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությանը։ Լեպտոնները համարվում են իսկապես տարրական մասնիկներ: Նրանք չեն քայքայվում իրենց բաղկացուցիչ մասերի մեջ, չունեն ներքին կառուցվածք և չունեն հայտնաբերելի վերին սահման (մ):
Վերջին երկու դասերը կազմում են բարդ մասնիկներ, որոնք ունեն ներքին կառուցվածք. մեզոններ և բարիոններ. Նրանք հաճախ խմբավորվում են մեկ ընտանիքի մեջ և կոչվում հադրոններ.
Այս ընտանիքին են պատկանում բոլոր երեք մեզոնները, ինչպես նաև K-մեզոնները։ Բարիոնների դասը ներառում է նուկլեոններ, որոնք ուժեղ փոխազդեցության կրողներ են։
Ինչպես արդեն նշվեց, Շրյոդինգերի հավասարումը չի բավարարում հարաբերականության սկզբունքի պահանջներին. այն անփոփոխ չէ Լորենցի փոխակերպումների նկատմամբ։
1928 թվականին անգլիացի Դիրակը ստացավ էլեկտրոնի հարաբերական քվանտային մեխանիկական հավասարում, որից բնականաբար հետևում էր սպինի և էլեկտրոնի սեփական մագնիսական պահի գոյությունը։ Այս հավասարումը հնարավորություն տվեց կանխատեսել էլեկտրոնի նկատմամբ հակամասնիկի գոյությունը՝ պոզիտրոնը։
Դիրակի հավասարումից պարզվեց, որ ազատ մասնիկի էներգիան կարող է ունենալ ինչպես դրական, այնպես էլ բացասական արժեքներ։
Ամենամեծ բացասական էներգիայի և ամենափոքր դրական էներգիայի միջև կա էներգիաների մի ընդմիջում, որը հնարավոր չէ իրականացնել: Այս միջակայքի լայնությունը . Հետևաբար, ստացվում են էներգիայի սեփական արժեքների երկու շրջան՝ մեկը սկսվում և տարածվում է +-ից, մյուսը՝ սկսվում և տարածվում է մինչև ։ Ըստ Դիրակի՝ վակուումը տարածություն է, որտեղ բացասական էներգիայի արժեքներով բոլոր թույլատրելի մակարդակները ամբողջությամբ լցված են էլեկտրոններով (ըստ Պաուլիի սկզբունքի), իսկ դրական ունեցողներն ազատ են։ Քանի որ արգելված գոտուց ցածր գտնվող բոլոր մակարդակները, առանց բացառության, զբաղված են, այդ մակարդակներում տեղակայված էլեկտրոնները ոչ մի կերպ չեն դրսևորվում: Եթե բացասական մակարդակում գտնվող էլեկտրոններից մեկին էներգիա տրվի, ապա այս էլեկտրոնը կգնա դրական էներգիայով վիճակի, ապա այնտեղ իրեն կպահի որպես սովորական մասնիկ՝ բացասական լիցքով և դրական զանգվածով։ Բացասական մակարդակների համակցությամբ առաջացած թափուր տեղը (փոսը) կընկալվի որպես դրական լիցք և զանգված ունեցող մասնիկ։ Այս առաջին տեսականորեն կանխատեսված մասնիկը կոչվում էր պոզիտրոն։
Էլեկտրոն-պոզիտրոն զույգի ծնունդը տեղի է ունենում, երբ -ֆոտոնները անցնում են նյութի միջով: Սա ներծծման տանող գործընթացներից մեկն է՝ նյութի կողմից ճառագայթում։ Էլեկտրոն-պոզիտրոն զույգի ծննդյան համար պահանջվող նվազագույն քվանտային էներգիան 1,02 ՄէՎ է (որը համընկել է Դիրակի հաշվարկների հետ), և նման ռեակցիայի հավասարումն ունի հետևյալ ձևը.
Որտեղ X-ն այն միջուկն է, որի ուժային դաշտում ծնվում է էլեկտրոն-պոզիտրոն զույգ. Հենց սա է ստանում ավելորդ իմպուլսը` քվանտը:
Դիրակի տեսությունը չափազանց «խելագար» էր թվում իր ժամանակակիցներին և ճանաչվեց միայն այն բանից հետո, երբ Անդերսոնը հայտնաբերեց պոզիտրոնը տիեզերական ճառագայթման մեջ 1932 թվականին։ Երբ էլեկտրոնը հանդիպում է պոզիտրոնին, տեղի է ունենում ոչնչացում, այսինքն. էլեկտրոնը կրկին վերադառնում է բացասական մակարդակի:
Մի փոքր փոփոխված ձևով Դիրակի հավասարումը կիրառելի է կես ամբողջ թվով սպին ունեցող այլ մասնիկների համար: Հետևաբար, յուրաքանչյուր այդպիսի մասնիկի համար կա իր հակամասնիկը։
Գրեթե բոլոր տարրական մասնիկները, ինչպես արդեն նշվեց, պատկանում են երկու ընտանիքներից մեկին.
1. Լեպտոններ.
2. Հադրոններ.
Նրանց միջև հիմնական տարբերությունն այն է, որ հադրոնները մասնակցում են ուժեղ և էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություններին, մինչդեռ լեպտոնները՝ ոչ։
Լեպտոններհամարվում են իսկապես տարրական մասնիկներ: Դրանք ընդամենը չորսն էին՝ էլեկտրոն (), մյուոն (), էլեկտրոնային նեյտրինո (), մյուոն նեյտրինո։ Լեպտոնը և նրա նեյտրինոն ավելի ուշ հայտնաբերվեցին։ Նրանք չեն բաժանվում իրենց բաղադրիչ մասերի. չբացահայտել որևէ ներքին կառուցվածք. չունեն սահմանելի չափեր.
Հադրոններավելի բարդ մասնիկներ; նրանք ունեն ներքին կառուցվածք և մասնակցում են ուժեղ միջուկային փոխազդեցություններին։ Մասնիկների այս ընտանիքը կարելի է բաժանել երկու դասի.
մեզոններ և բարիոններ(պրոտոն, նեյտրոն, -բարիոններ): Բարիոնների վերջին չորս տեսակները, ի վերջո, կարող են քայքայվել պրոտոնների և նեյտրոնների:
1963 թվականին Գել-Մանը և, անկախ նրանից, Ցվեյգը արտահայտեցին այն միտքը, որ բոլոր հայտնի հադրոնները կառուցված են երեք իսկապես տարրական մասնիկներից՝ քվարկներից, որոնք ունեն կոտորակային լիցք։
u-քվարկ q = + ; դ – քվարկ q = - ; s – քվարկ q = - .
Մինչև 1974 թվականը բոլոր հայտնի հադրոնները կարող էին ներկայացվել որպես այս երեք հիպոթետիկ մասնիկների համակցություն, սակայն այդ տարի հայտնաբերված ծանր մեզոնը չէր տեղավորվում երեք քվարկային սխեմայի մեջ։
Բնության խոր համաչափության հիման վրա որոշ ֆիզիկոսներ ենթադրել են չորրորդ քվարկի գոյության մասին, որը կոչվում է «հմայքը» քվարկ, որի լիցքը հավասար է q = +: Այս քվարկը տարբերվում է մյուսներից C = +1 հատկության կամ քվանտային թվի առկայությամբ, որը կոչվում է «հմայքը» կամ «հմայքը»:
Պարզվեց, որ նոր հայտնաբերված մեզոնը «հմայքի» քվարկի և նրա անտիկվարկի համակցություն է:
Նոր հադրոնների հետագա հայտնագործությունները պահանջում էին հինգերորդ (c) և վեցերորդ (t) քվարկների ներդրումը։ Քվարկների միջև տարբերությունը սկսեցին անվանել «գույն» և «համը»:
1. Հիմնարար ֆիզիկական փոխազդեցություններ՝ գրավիտացիոն, էլեկտրամագնիսական, ուժեղ և թույլ; հիմնական բնութագրերը և նշանակությունը բնության մեջ: Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունների հատուկ դերը.
Հիմնարար փոխազդեցություններ– տարրական մասնիկների և դրանցից կազմված մարմինների փոխազդեցության որակապես տարբեր տեսակներ
Հիմնարար փոխազդեցությունների տեսությունների էվոլյուցիան.
Մինչև 19-րդ դարը.
Գրավիտացիոն (Գալիլեո, Նյուտոն-1687);
Էլեկտրական (Gilbert, Cavendish-1773 and Coulomb-1785);
Մագնիսական (Gilbert, Epinus-1759 և Coulomb-1789)
19-րդ և 20-րդ դարերի շրջան.
Էլեկտրամագնիսական (Maxwell-1863-ի էլեկտրամագնիսական տեսություն);
Գրավիտացիոն (Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսություն-1915)
Գրավիտացիոն փոխազդեցությունների դերը բնության մեջ.
Գրավիտացիոն փոխազդեցություններ.
Համընդհանուր ձգողության օրենքը;
Արեգակնային համակարգի մոլորակների միջև ներգրավման ուժը.
ձգողականություն
Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունների դերը բնության մեջ. Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություններ.
Կուլոնի օրենքը;
Ներ և միջատոմային փոխազդեցություններ;
Շփման ուժ, առաձգական ուժ,...;
Էլեկտրամագնիսական ալիքներ (լույս) Ուժեղ փոխազդեցությունների դերը բնության մեջ. Ուժեղ փոխազդեցություններ.
Կարճ միջակայք (~ 10 -13 մ);
Մոտ 1000 անգամ ավելի ուժեղ, քան էլեկտրամագնիսականները;
Նրանք նվազում են մոտավորապես էքսպոնենցիալ;
Հագեցած են;
Պատասխանատու է ատոմային միջուկի կայունության համար
Թույլ փոխազդեցությունների դերը բնության մեջ Թույլ փոխազդեցություններ.
Շատ կարճ միջակայք (~ 10 -18 մ);
Մոտ 100 անգամ ավելի թույլ, քան էլեկտրամագնիսականները;
Հագեցած են;
Պատասխանատու է տարրական մասնիկների փոխադարձ փոխակերպումների համար
2. Էլեկտրական լիցքը և դրա հիմնական հատկությունները. երկբևեռություն, դիսկրետություն, անփոփոխություն; Էլեկտրական լիցքերի միկրոսկոպիկ կրիչներ, քվարկների հասկացություն; էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքը; լիցքավորված մարմինների ֆիզիկական մոդելներ.
Էլեկտրական լիցքավորում - սա ֆիզիկական սկալյար մեծություն է, որը բնութագրում է մասնիկների կամ մարմինների հատկությունը էլեկտրամագնիսական ուժի փոխազդեցության մեջ մտնելու համար.
*նշվում է q կամ Q;
*չափվում է SI միավորներով կուլոններով
Էլեկտրական լիցքի հիմնական հատկությունները.
Երկբևեռություն:
կան երկու նշանների էլեկտրական լիցքեր՝ դրական (ապակե ձող) և բացասական (եբոնի ձող);
* նման լիցքերը վանում են, և ի տարբերություն լիցքերի՝ գրավում Ավելացում:
*ֆիզիկական մարմնի էլեկտրական լիցքը հավասար է նրանում տեղակայված լիցքավորված մասնիկների էլեկտրական լիցքերի հանրահաշվական գումարին` էլեկտրական լիցքի միկրոսկոպիկ կրիչներ Դիսկրետություն:
Էլեկտրական լիցքի հիմնական հատկությունները
Դրական և բացասական տարրական էլեկտրական լիցքերի մոդուլների հավասարությունը.
էլեկտրոնի և պրոտոնի լիցքավորման մոդուլները հավասար են բարձր ճշգրտությամբ
Անփոփոխություն:
էլեկտրական լիցքի մեծությունը կախված չէ հղման համակարգից, որով այն չափվում է
սա տարբերում է այն մարմնի քաշից
Պահպանության օրենք.
*Փակ համակարգը կազմող մարմինների (մարմնի մասեր, տարրական մասնիկներ) էլեկտրական լիցքերի հանրահաշվական գումարը մնում է անփոփոխ նրանց միջև ցանկացած փոխազդեցության ժամանակ. ներառյալ նյութի ոչնչացումը (անհետացումը):
էլեկտրոն - բացասական տարրական էլեկտրական լիցքի կրող (
պրոտոն - դրական տարրական էլեկտրական լիցքի կրող ()
քվարկ- Ստանդարտ մոդելի հիպոթետիկ հիմնարար մասնիկ, որն ունի էլեկտրական լիցք, որը e/3-ի բազմապատիկ է
3. Կուլոնի օրենք. ֆիզիկական էություն և նշանակություն էլեկտրադինամիկայի մեջ; Օրենքի գրման վեկտորային ձև և էլեկտրաստատիկ ուժերի սուպերպոզիցիոն սկզբունքը. օրենքի փորձարարական ստուգման մեթոդները և դրա կիրառելիության սահմանները։
Կուլոնի օրենքը - Երկու անշարժ կետային էլեկտրական լիցքեր, որոնք գտնվում են վակուումում, փոխազդում են միմյանց հետ այս լիցքերի մեծությանը համամասնական և նրանց միջև հեռավորության քառակուսու հակադարձ համեմատական ուժերով.
Կուլոնի օրենքը գրելու վեկտորային ձև
Կուլոնի օրենքի փորձնական ստուգման մեթոդներ
1. Քավենդիշ մեթոդ (1773 թ.):
2. Ռադերֆորդի մեթոդ.
Ռադերֆորդի փորձերը ոսկու միջուկներով ալֆա մասնիկների ցրման վերաբերյալ (1906 թ.)
10 +9 էՎ կարգի էներգիայով էլեկտրոնների առաձգական ցրման փորձեր
ՁԳԱՎՈՐՈՒԹՅՈՒՆԸ ԵՎ ՆՐԱ ՖԻԶԻԿԱԿԱՆ ԷՈՒԹՅՈՒՆԸ
Գաջիև Ս.Շ., տեխնիկական գիտությունների դոկտոր, պրոֆ.
«Սոցիալական մանկավարժական ինստիտուտ» բարձրագույն մասնագիտական կրթական հաստատություն, Դերբենտ.
Հոդվածում ուսումնասիրվում են բնական ուժերի շարժման երևույթները, և ըստ այդ ուժերի՝ այլ երևույթներ, որոնք թույլ են տալիս բացահայտել բնության երևույթների իմացության էությունը ընդհանրապես, և, մասնավորապես, «ձգողականության» և (կամ) առեղծվածները: ձգողականության ֆիզիկական էությունը. Համակարգային ուժերի փոխազդեցության համընդհանուր օրենքը և դրա վրա հիմնված ունիվերսալ մեթոդը ծառայում են որպես բնական երևույթների և գործընթացների ըմբռնման բանալին: Համակարգային մարմինների փոխգործակցության համապարփակ վերլուծությունից պարզվում է, որ չբացահայտման պատճառը. ֆիզիկական անձՀամընդհանուր ձգողության օրենքը պարզվեց, որ բնության մեջ մարմինների ձգողականության բացակայությունն է միմյանց նկատմամբ:
Հիմնաբառերբնության երևույթների, օրենքի, մեթոդի, մարմինների փոխազդեցության իմացություն:
Վերացական. Այս հոդվածը ուսումնասիրում է շարժման երևույթը բնության ուժերին, և դրանք ստիպում են այլ երևույթներին, ինչը թույլ է տալիս բացահայտել բնության երևույթների իմացության էությունը ընդհանրապես և, մասնավորապես, «գրավիտացիայի» և (կամ) ֆիզիկական բնույթի գլուխկոտրուկը: ձգողականության. Դրա վրա հիմնված ուժերի և համակարգերի փոխազդեցության համընդհանուր օրենքը բնական երևույթների և գործընթացների իմացության հիմնական ունիվերսալ մեթոդն է: Ֆիզիկական մարմինների փոխազդեցության համապարփակ վերլուծության արդյունքում պարզվում է, որ պատճառը չի լուծվում, համընդհանուր ձգողության օրենքի էությունը կապված էր ծանրության բացակայության բնույթի վրա, որպես այդպիսի մարմիններ միմյանց նկատմամբ:
Բանալի բառեր՝ բնության երևույթների իմացություն, օրենք, մեթոդ, փոխազդող մարմիններ:
Համընդհանուր ձգողության գաղափարի ծագման պատմությունը
Ակադեմիկոս Ս.Ի. Վավիլովն իր «Իսահակ Նյուտոն» գրքում մեջբերում է հայտնի պատմությունն այն մասին, որ Նյուտոնի կողմից համընդհանուր ձգողության հայտնագործությունը պայմանավորված է Վուլսթորփում ծառից խնձորի անսպասելի անկմամբ: Այս պատմությունը, ըստ երևույթին, վստահելի է և լեգենդ չէ: Ստեկելին Նյուտոնի ծերության հետ կապված հետևյալ տեսարանն է փոխանցում. «Լոնդոնում (Նյուտոնի մոտ) ճաշից հետո եղանակը շոգ էր. մենք մտանք այգի և մի քանի խնձորենիների ստվերում թեյ խմեցինք. կային միայն
մենք երկուսով. Ի դեպ, Սեր Իսահակն ինձ ասաց, որ ինքը հայտնվել է այնպիսի իրավիճակում, երբ առաջին անգամ իր մոտ առաջացել է ձգողականության գաղափարը։ Դա առաջացել էր խնձորի ընկնելու պատճառով, երբ նա նստած էր մտքերի մեջ։ Ինչո՞ւ են խնձորները ուղղահայաց ընկնում, մտածեց նա ինքն իրեն, ինչու ոչ կողքի, բայց միշտ դեպի Երկրի կենտրոնը։ Երկրի կենտրոնում կենտրոնացած նյութի մեջ պետք է լինի գրավիչ ուժ: Եթե նյութը այս կերպ ձգում է այլ նյութ, ապա դրա քանակին պետք է համապատասխանություն լինի: Հետևաբար, խնձորը գրավում է Երկիրը այնպես, ինչպես Երկիրը գրավում է խնձորը: Հետևաբար, պետք է լինի մի ուժ, որը նման է այն ուժին, որը մենք անվանում ենք գրավիտացիա, որը տարածվում է ամբողջ տիեզերքում»։
Չգիտես ինչու, Ստեկելեի պատմությունը քիչ հայտնի մնաց, բայց Նյուտոնի զարմուհու խոսքերից Վոլտերի նմանատիպ վերապատմումը տարածվեց աշխարհով մեկ: Ինձ դուր եկավ պատմությունը, նրանք սկսեցին ցույց տալ մի խնձոր, որն իբր «Սկզբունքների» առաջացման պատճառ է դարձել, բանաստեղծներն ու փիլիսոփաները շնորհակալ փոխաբերություն օգտագործեցին՝ համեմատելով Նյուտոնի խնձորը Ադամին սպանած խնձորի կամ Փարիզի խնձորի հետ։ ; գիտությունից հեռու մարդկանց դուր էր գալիս բարդ գիտական գաղափարի առաջացման պարզ մեխանիզմը։ Կան այլ հորինված լեգենդներ. Ինչպես տեսնում ենք, այստեղ Նյուտոնը տվել է իր ենթադրությունը տեղի ունեցող երևույթի մասին՝ չբացահայտելով դրա ֆիզիկական մեխանիզմը, և, բնականաբար, դա նրան իրական ենթադրություն էր թվում բնական երևույթի էության վերաբերյալ։
Թեև ձգողականությունը բնության բոլոր չորս հիմնարար ուժերից առավել հստակ նկատելի է, որը գործում է ամեն ինչի և բոլորիս վրա՝ սկսած մանկությունից, երբ մենք հազիվ ոտքի կանգնեցինք և ընկանք՝ չկարողանալով ոտքի վրա մնալ: Այնուամենայնիվ, այն դեռևս մնում է բնության չբացահայտված առեղծված:
Ավելի քան երեք հարյուր տարի է անցել համընդհանուր ձգողության օրենքի բացահայտումից, որը հաստատվել է Նյուտոնի կողմից ձևով մաթեմատիկական բանաձեւ, իսկ մարմինների միմյանց նկատմամբ գրավիտացիոն ձգողականության ֆիզիկական մեխանիզմը դեռ բացահայտված չէ։
Ամեն ինչի պատճառն ընդհանրապես համընդհանուր ձգողության օրենքի, որպես այդպիսին, բացակայությունն է, և բնության մեջ որևէ մարմինների ձգողականության բացակայությունը: Բոլոր գործընթացները, որոնք տեղի են ունենում և վերագրվում են «ձգողությանը», իրականացվում են գրավիտացիոն դաշտի միջոցով, և ոչ թե գրավիտացիոն դաշտի ուժի բնույթին վերագրվող գրավիտացիոն դաշտի միջոցով: Ձգողականությունը գրավիտացիա չէ: Ոչինչ չի կարող ստեղծել մարմինների ձգողականություն դեպի միմյանց, ներառյալ ձգողականությունը: Ցանկացած ֆիզիկական դաշտ իր գործն անում է։ Արդյո՞ք մենք «ձգողականություն» հասկացությունը վերագրում ենք հայտնի մագնիսական դաշտի գործողությանը: Ոչ Որովհետեւ միաժամանակ նկատվում է նաեւ վանողություն։ Ամբողջ պատճառը փոխազդեցության մեջ է, այսինքն՝ այս (համարվող) մագնիսական դաշտերի շարժման ուղղությամբ։
Ենթադրվում է, որ ըստ Էյնշտեյնի տարածությունը և ժամանակը նյութի գոյության ձևն են։ Իրականում ոչ ոք չի կարող վիճել կամ կասկածել, որ տարածությունն ու ժամանակը որոշում են նյութի գոյության գտնվելու վայրը և տևողությունը, ներառյալ բոլոր տեսակի ֆիզիկական դաշտերը: Ամբողջ Տիեզերքի հիմքը տարածությունն է, որտեղ տեղի են ունենում նյութական բաղադրիչները, ինչպես նաև բոլոր հայտնի և դեռևս չբացահայտված ֆիզիկական դաշտերը, և
ժամանակը որոշում է նյութական մարմինների գոյության տեւողությունը եւ բնական երեւույթների ու գործընթացների տեւողությունը։
Գաղափարներ, որոնք առաջացել են տարածության կորության մասին և նույնիսկ ավելի վատ, երբ նրանք կարծում են, որ նյութը կոր տարածություն է։ Հետո պարզվում է, որ նյութը բնության մեջ բացակայում է, այն դառնում է տարածություն, այսինքն՝ նյութը վերածվում է կոր տարածության։ Այստեղից հետևում է, որ տարածությունը գոյություն ունի երկու վիճակում՝ կոր և անկոր։ Նրանք պարզապես չեն կարող նշել նյութի գտնվելու վայրը և փոխակերպումը կամ անցումը կոր տարածության մեջ: Տարածության մեջ էներգիայի բաշխումը (կամ առկայությունը) չի կարող ընդունվել որպես բուն տարածության կորություն: Անհիմն պետք է համարել այն պնդումը, որ Արեգակի կողքով անցնելիս ոչ թե ճառագայթն է փոխում իր ուղղությունը, այլ կոր տարածությունը, որն ուղղում է այն։ Շարժման ուղղությունը փոխելու համար պետք է կիրառվի որոշակի ուժ, որը կարող է պատճառ հանդիսանալ արդարացնելու այս կամ այն երեւույթը։ Այսինքն՝ նման անհիմն հայտարարությունները ոչ այլ ինչ են առաջացնում, քան սթափ մտքի հեգնանք։ Պարզվում է, որ բնության մեջ մատերիա չկա, մնում է միայն կոր ու չկորի տարածությունը։
Ժամանակն անհարկի «կցված» էր տարածության մեջ, և «մի թելադրանքով» այն կոչվում էր քառաչափ տարածություն։ Արդյունքում, Տիեզերքի երեք հիմնարար բաղադրիչներից մնում է միայն մեկ տարածություն, որին վերագրվում են բազմաթիվ հիպոթետիկ ենթադրություններ, որոնք արդեն մտել են գիտնականների առօրյա կյանք՝ չունենալով իրական ֆիզիկական պատկերացում նման բազմաչափության մասին։ տարածություններ. Այնուամենայնիվ, տարածության նման բազմաչափությունը պարզապես ենթադրական կառուցումներ են, որոնք հիմնված չեն պրակտիկայի վրա, որոնք մոլորեցնում են բազմաթիվ սերունդների:
Ամեն դեպքում, ակնհայտ է մնում, որ բնությունը հիմնված է երեք հիմնարար բաղադրիչների վրա՝ տարածություն, ժամանակ, նյութ։ Առանց դրանց ինքնուրույն գոյության, բնականաբար, աներևակայելի է որևէ երևույթի և գործընթացի առաջացումը։ Ամենապարզ օրինակը. Մարմինը շարժվում է։ Սա պահանջում է տարածություն, ժամանակ և նաև մարմին (նյութ): Նրանցից ո՞րը կարելի է բացառել այս երեւույթից։ Սինկրետիզմը, այսինքն՝ միասնությունը, նրանց ապահովել է հենց Բնությունը։ Ինչու՞ դրանք միավորել մասերի` տարածություն-ժամանակ, տարածություն-մարմին (նյութ), թե՞ ժամանակը միավորել նյութի հետ: Նրանք միասնական են առանց մեզ և ընդմիշտ։ Սա «Սուրբ Երրորդությունն» է, առանց որի ոչինչ գոյություն ունենալ չի կարող։
Եթե նյութը անհետանա (հեռանա), ապա ժամանակն ու տարածությունը կմնան չպահանջված: Տարածությունից ու ժամանակից ազատվել հնարավոր չէ։ Դրանք բացարձակ են, այսինքն՝ հավերժական և անփոփոխ հիմնարար սկզբունքներ, ինչպես նյութը, այն ամենի համար, ինչ գոյություն ունի տիեզերքում։ Բնականաբար, նյութի առկայության (գոյության) համար տարածությունն անհրաժեշտ է որպես տարող, իսկ ժամանակը` գոյության տեւողության համար։ Հետևաբար, հենց Տիեզերքի այս երեք բաղադրիչներն էլ մտնում են իրենց գործառույթների մեջ՝ ապահովելով բոլոր բնական երևույթներն ու գործընթացները։ գիտության խնդիրն է հասկանալ ֆիզիկական մեխանիզմը և
Երևույթների և գործընթացների առաջացման պատճառը, այսինքն՝ հասնել երևույթների այս օրինաչափությունների էությանը և պատասխանել այն հարցին, թե ինչու է դա տեղի ունենում այսպես և ոչ այլ կերպ:
Նյութը (զանգվածը) չի կարող փոխել տարածության երկրաչափությունը։ Այն կենտրոնացնում է միայն գրավիտոնների հոսքը, իսկ գրավիտացիոն դաշտը չի պատկանում որևէ մոլորակի կամ այլ տիեզերական մարմինների, ինչպես լույսը չի պատկանում կենտրոնացման ոսպնյակին։ Բոլորովին այլ հարց է, երբ դիտարկում ենք մագնիսական դաշտը, որը ստեղծվել է հենց մագնիսի կողմից: Այսինքն՝ մագնիսն իր դաշտն է արձակում տիեզերք, իսկ դիտարկվող երևույթներում լույսն ու գրավիտացիոն դաշտը չեն պատկանում այդ մարմիններին։ Նրանք դրսից են գալիս այլ արտանետողներից։ Օրինակ. Լույսը կարող է ոսպնյակի մեջ մտնել ցանկացած աղբյուրից: Մենք չենք ասում, որ ոսպնյակը թեքում է տարածությունը, թեև կա կորության իրական նմանություն, այսինքն՝ լույսի հոսքի ուղղության փոփոխություն։ Նմանատիպ պատկեր է նկատվում գրավիտացիոն դաշտի դեպքում՝ հսկայական տիեզերական մարմինների միջով անցնելիս։
Այստեղ մենք գտնում ենք անալոգիա լույսի հոսքի և գրավիտացիոն դաշտի միջև: Երբ ոսպնյակի միջով լույսի ուղղությունը թեքված է, մենք դիտում ենք լույսի բեկումը և որևէ կերպ չենք կարող պնդել, որ լույսը մտնում է ոսպնյակի մոտ գտնվող կոր տարածություն: Ի հակադրություն, մագնիսի կողմից ստեղծված մագնիսական դաշտը պատկանում է մագնիսին, իսկ գրավիտացիոն դաշտը չի պատկանում որևէ մարմնի, որի հետ նրանք փոխազդում են։ Ոսպնյակը միայն կենտրոնանում է կամ կարող է, կախված ոսպնյակի ձևից (օպտիկական ապակի), ցրել լույսի հոսքը։ Նույնը կարելի է ասել գրավիտացիոն դաշտի հոսքի կենտրոնացման մասին, որն իրականացվում է տարածության մեջ գնդաձև մարմինների մեծ զանգվածի կողմից։
Գրավիտացիոն դաշտը ստեղծվում է ոչ թե ձգողականության, այլ մարմինների հրումով
Համակարգի ուժերի փոխազդեցության համապարփակ վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ գրավչությունը ակնհայտ երևույթ է, ճիշտ այնպես, ինչպես նախկինում թվում էր Արեգակի, աստղերի և մոլորակների պտույտը մեր Երկրի շուրջ:
Հայտնի է, որ բնության հիմնարար օրենքների որոնումը մնում է գիտության մեկ այլ վեհ գործ։ Ուժերի բնույթը ճանաչվում է շարժման երևույթներով, երբ ժամանակի ընթացքում տեղի է ունենում շարժման քանակի փոփոխություն։ Ձգողական ուժերի ֆիզիկական էության բնույթը պարզելու համար, որը որոշում է մարմնի ծանրությունը, անհրաժեշտ է փնտրել այդպիսի ծանրության առաջացման պատճառը դիտարկվող համակարգի փոխազդող նյութական մարմինների շարժման երևույթներով:
Կասկած չկա, որ ձգողականության ֆիզիկական բնույթը հասկանալու բոլոր փորձերը
անփոփոխ ավարտվել է անհաջողությամբ: Նույնիսկ Գ. Գալիլեոն այս հարցում հանգեց այն եզրակացության, որ մեզ ոչինչ հայտնի չէ, բացի անունից, որն այս հատուկ դեպքում հայտնի է որպես «գրավիտացիա»:
Ի.Նյուտոնը, բախվելով գրավիտացիայի էությունը բացատրելու խնդրին, ստիպված էր ընդունել, որ ինքը չի կարող գրավիտացիայի պատճառը բխել երեւույթներից։
Մ. Քլայնը գրում է, որ Նյուտոնը բացատրել է իր ծրագրի սահմանափակ հաջողությունը հետևյալ կերպ. ինչով և որի միջոցով գործողությունն ու ուժը կարող էին փոխանցվել մի մարմնից մյուսին, ինձ թվում է այնպիսի բացահայտ անհեթեթություն, որ, իմ խորին համոզմամբ, ոչ մի մարդ, ով ընդհանրապես փորձառու է փիլիսոփայական հարցերում և օժտված է ունակությամբ: կարծում եմ՝ կհամաձայնվի դրա հետ»
Նյուտոնը հստակ հասկացավ, որ իր հայտնաբերած համընդհանուր ձգողության օրենքը նկարագրություն էր, ոչ թե բացատրություն: Հետևաբար, նա գրեց Ռիչարդ Բենթլիին. «Երբեմն դուք խոսում եք գրավիտացիայի մասին՝ որպես նյութի մեջ էական և ներհատուկ բան: Ես խնդրում եմ ձեզ չվերագրել այս հասկացությունը ինձ, քանի որ ես ամենևին չեմ ձևացնում, թե գիտեմ ձգողականության պատճառները, և, հետևաբար, ժամանակ չեմ կորցնի դրանք դիտարկելու վրա»: Այնտեղ, այնուհետև, Մ. Քլայնը գրում է, որ Հ. Հյուգենսը զարմացել է, որ Նյուտոնը դժվարացել է կատարել շատ ծանր հաշվարկներ՝ առանց դրա համար նվազագույն հիմք ունենալու, բացի համընդհանուր ձգողության մաթեմատիկական օրենքից: Հյուգենսը անհեթեթ համարեց ձգողականության գաղափարը այն հիմքով, որ դրա գործողությունը, որը փոխանցվում է դատարկ տարածության միջոցով, բացառում է որևէ մեխանիզմ: Գ. Վ. Լայբնիցը նաև քննադատեց Նյուտոնի աշխատությունները գրավիտացիայի տեսության վերաբերյալ՝ հավատալով, որ գրավիտացիոն ուժերի հայտնի բանաձևը ոչ այլ ինչ է, քան հաշվողական կանոն, որն արժանի չէ բնության օրենքի անվանմանը: «Լայբնիցն այս օրենքը համեմատեց Արիստոտելի անիմիստական բացատրության հետ քարի գետնին ընկնելու վերաբերյալ՝ հղում անելով քարի «ցանկությանը» վերադառնալու իր բնական տեղը»:
Ինքը՝ Նյուտոնը, չէր հավատում, որ ձգողականության բնույթը հնարավոր չէ բացահայտել։ Նա պարզապես հավատում էր, որ իր ժամանակի գիտելիքների մակարդակը բավարար չէ այս խնդիրը լուծելու համար, և հույս ուներ, որ ձգողականության բնույթը կուսումնասիրվի ուրիշների կողմից: Այնուամենայնիվ, նրա հետևորդները գրավիտացիան բացատրելու Նյուտոնի այս ժամանակավոր հրաժարումը բարձրացրին գիտության անսասան սկզբունքի մեջ, որը պետք է սահմանափակվի միայն երևույթների նկարագրությամբ, առանց խորապես բացահայտելու դրանց պատճառները, որոնք դեռևս անհասանելի են մարդկային ըմբռնմանը:
Խնդիրների լուծման այս մոտեցումը բնորոշ է որոշ հետազոտողների, երբ դժվար է հասկանալ բնական երևույթները: Այս մեթոդը օգտագործվել է հեղուկացված մահճակալի խնդրի լուծումը սահմանափակելու համար: Ոմանք նույնիսկ որոշեցին հեղուկացումը ընդունել որպես նյութի նոր վիճակ և հրաժարվել այս երևույթի ֆիզիկական էության հետագա որոնումներից: Այս հարցի նկատմամբ գիտնականների հատուկ հետաքրքրությունը «խամրեց» այն բանից հետո, երբ մենք բացահայտեցինք անհամասեռ հեղուկացված վիճակի իրական ֆիզիկական էությունը և արդյունքները հրապարակեցինք արտերկրի մի շարք երկրներում։
Դարավոր խնդիր է մնում Մայքելսոն-Մորլի փորձի «բացասական» արդյունքի բացատրությունը։ Որոշակի ժամանակահատվածում այս մեկ փորձի արդյունքի իրական միանշանակ բացատրության բացակայության պատճառով և
Իրենց անզորության պատճառով հետազոտողները սկսեցին կասկածի տակ դնել դասական մեխանիկայի ամբողջ հիմքը, ներառյալ պահպանման անփոփոխ օրենքները: Արդյունքում նրանք ներմուծեցին կախվածություններ, որոնք բնորոշ չէին բնությանը` զանգվածը, ժամանակը և տարածությունը մարմինների շարժման արագությունից։ Այս խնդրի լուծումը և իրական մոտեցումը, որը մենք գտել ենք, կարող է վերջնական լինել։ Հուսանք, որ մեզ կլսեն, կհասկանան, օբյեկտիվորեն կգնահատեն ու կընդունեն մեր որոշումը, որը կվերադարձնի դասական մեխանիկայի հիմքերի անսասանությունը։ Այս թեման պետք է մանրամասն քննարկվի առանձին աշխատանք. Չնայած համընդհանուր ձգողության օրենքին, ոչ ոք դեռ չի կարողացել բացատրել դրա ֆիզիկական մեխանիզմը, և դրա գործողության բնույթը մնում է չբացահայտված:
Գիտության զարգացման ներկա փուլում մեզ թվում է, որ գրավիտացիան առաջանում է ոչ թե ձգողականության պատճառով, այլ հրումի արդյունքում, որն առաջանում է մարմնի դիմադրության հետևանքով, երբ նրա միջով գրավիտացիոն դաշտ է անցնում:
Վերլուծելով դիտարկվող երևույթների իրական էությունը՝ կարելի է եզրակացնել, որ «գրավչությունը» ակնհայտ երևույթ է։ Մարմինները չէ, որ գրավում են, այլ դրանք մղվում են դեպի միմյանց կամ հեռացվում միմյանցից։
Բնության մեջ, ըստ երևույթին, գոյություն չունի մարմինների «գրավման» ֆիզիկական մեխանիզմ, քանի որ հեռավորության վրա առանց արտաքին գործողության ձգողություն չի նկատվում: Մարմինների փոխազդեցությունը պայմանավորում է միայն նրանց մղումն ու վանումը։ Երկու մարմինների դիտարկված (իրականում՝ թվացյալ) «գրավիչ ուժի» մեխանիզմը ներառում է հրումը՝ նրանց հետ փոխազդող երրորդ մարմնի իմպուլսի (կամ իմպուլսի) փոփոխության պատճառով։
Այս երրորդ մարմինը, որը որոշում է մեր առերեւույթ գրավչությունը դեպի Երկիր, գրավիտացիոն դաշտն է (այսինքն՝ գրավիտոնները), որը ճնշում է գործադրում ամեն ինչի վրա։ նյութական մարմիններ, որն իրականում ստեղծում է գրավիտացիա, որը մենք սխալմամբ համարում ենք «ձգողականություն» դեպի Երկիր:
Նման պատկեր է նկատվում այստեղ, քանի որ ժամանակին ենթադրվում էր, որ Երկիրը Տիեզերքի կենտրոնն է, և ամեն ինչ. երկնային մարմիններշարժվելով նրա շուրջը: Գրավիտացիոն դաշտում Երկրի «գրավչությունը» նույնպես ակնհայտ էր թվում, բայց իրականում մոլորակի յուրաքանչյուր մասնիկ և շրջակա մթնոլորտը զգում են գրավիտացիոն դաշտի ճնշումը (ուժը), որն ուղղված է Երկրի մակերևույթին ուղղահայաց: Հետևաբար, ոչ թե Երկիրն է ձգում դեպի իրեն, այլ ինքն է զգում գրավիտոնների ճնշման ուժը, որը «ձգողականություն» է հաղորդում Երկրի համակարգի բոլոր նյութական բաղկացուցիչ տարրերին:
Զգալի տարբերություն կա գրավիտացիոն դաշտի և էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության երևույթների մեջ։ Էլեկտրամագնիսական դաշտերում կա ձգողականություն և վանում, իսկ գրավիտացիոն դաշտում առաջանում է միայն ձգողականություն։ Ըստ երևույթին, էլեկտրական լիցքերում որոշ լիցքավորված մարմիններ արձակում են էլեկտրական դաշտ, իսկ մյուսները ստանում են այն, ինչպես մագնիսը, որտեղից միշտ գալիս են ուժի գծերը: Հյուսիսային բեւեռև ուղղվում են դեպի հարավային բևեռ, որտեղ նրանք մտնում են։ IN
Արդյունքում, նման բաղադրիչները վանում են, և այդ դաշտերի հակադիր բաղադրիչները մարմինները մղում են միմյանց:
Ի հակադրություն, գրավիտացիոն դաշտը թափանցում է բոլոր մարմինները։ Այս դեպքում նյութական մարմինների կողմից գրավիտացիոն դաշտի նկատմամբ կիրառվող դիմադրությունը ճնշում է առաջացնում, որն առաջացնում է ծանրություն։ Զանգվածային մարմիններում գրավիտացիոն դաշտի կողմից ստեղծված այս գրավիտացիոն էներգիան վերածվում է ջերմության, որի շնորհիվ առաջանում է համապատասխան ջերմաստիճանը և անվերջ պահպանվում է մոլորակների ու աստղերի խորքում։ Սա լրացնում է աստղերի, Արևի և մոլորակների ճառագայթման հետևանքով կորցրած ջերմությունը (էներգիան):
Ձգողականության հետևանքով առաջացած ձգողության ուժը փոխազդեցության իրական արդյունք է, որն առաջանում է գրավիտոնների իմպուլսի փոփոխության հետևանքով, իսկ «ձգողականությունը» երևակայական, ակնհայտ գաղափար է ընկնող մարմինների երևույթների մասին, որոնք մենք դիտում ենք առօրյայում։ կյանքը։
Ցավոք սրտի, ֆիզիկայում խառնվում են գրավիտացիա, ձգողականություն, ձգողականություն և ծանրություն հասկացությունները։ Մարմինները հակված չեն միմյանց գրավելու։ Մարմինների մոտենալը հարկադիր երևույթ է, որն առաջանում է երրորդ նյութական մարմնի կամ ֆիզիկական դաշտերի՝ մագնիսական, էլեկտրական, գրավիտացիոն և այլ հայտնի և դեռևս անհայտ ուժերի կողմից։
Մենք նույնիսկ չենք ենթադրում տիեզերական մարմինների՝ միմյանց հեռվից վանելու երևույթի հավանականությունը և ոչինչ չենք պատկերացնում «համընդհանուր վանման օրենքի» անհրաժեշտության մասին։ Սա այն դեպքում, երբ էության և հայտնի «համընդհանուր ձգողության օրենքի» ֆիզիկական բացատրությունը դեռևս չի գտնվել: Ներգրավման և ձգողականության երևույթների ֆիզիկական էության պատասխանը չի գտնվել դրանց չգոյության պատճառով։ Բնության մեջ նկատվում են միայն հրում և հրում։ Հետևաբար, գրավիտացիան չի կարող ստեղծել ոչ ձգողականություն, ոչ ձգողականություն, որը բացակայում է բնության մեջ:
Ձգողականությունն առաջացնում է ձգողականություն և դրանով իսկ վերադարձնում է արտաքին տարածության մեջ ցրված ջերմային էներգիան: Հիմնականում գրավիտացիոն դաշտի էներգիան կենտրոնացած է զանգվածում տիեզերական մարմիններ, որտեղ այն վերածվում է զանգվածի, իսկ զանգվածն իր հերթին կուտակում է գրավիտացիոն էներգիա։ Ակնհայտ է, որ շրջանառության աստվածային օրենքը դրսևորվում է նաև այստեղ։ Երբ էներգիան կուտակվում է Արևում և աստղերում, ճառագայթումը վերսկսվում է, ինչը կրկին հանգեցնում է էներգիայի վերադարձի բնական երևույթների ընդհանուր ցիկլին:
Այսպիսով, կարելի է ասել, որ Տիեզերքի «ջերմային մահվան» խնդիրը վերանում է (անհետանում): Երևակայական վախը հետազոտողների պարտադրված գյուտն է։
Բնության բոլոր կենդանի արարածները, նրա հմայքը և տիեզերքի ներդաշնակությունը պայմանավորված են շրջանառության աստվածային օրենքներով և, մասնավորապես, էներգիայի կենտրոնացումով և վերադարձով էներգիայի ցիկլ, որտեղ գրավիտացիան ամենակարևոր դերն է խաղում: Գրավիտացիոն դաշտի բացակայության դեպքում չէր լինի ոչ կյանք, ոչ ջերմություն: Հետո ամեն ինչ կարող էր սառչել։ Արևը կսառչի, և բոլոր աստղերն ու մյուս լուսատուները կհանգչեն։ Այնուամենայնիվ, աստվածային հմայիչ օրենքները. շրջանառություն, վերստեղծում,
վերարտադրություն, նորացում, նորացում - տիրել և պահպանել կենդանի և անշունչ բնության կայունությունը:
Հետաքրքիր է, որ արտաքուստ համընդհանուր ձգողության օրենքը և էլեկտրական լիցքերի փոխազդեցության Կուլոնի օրենքը նույնական են: Նրանց նմանության այս ուշագրավ առանձնահատկությունն օգնում է մեզ բացահայտել գրավիտացիոն դաշտի կողմից ստեղծված ձգողականության մեխանիզմը: Մնում է պարզել, թե ինչու են էլեկտրական լիցքերում նկատվում ձգողություն և վանում, իսկ գրավիտացիոն դաշտում կա միայն մեզ թվացող «գրավչություն»։
Գրավիտացիոն գրավչության նման պատկերը նկատվում է, երբ երկաթի փաթիլները (առարկաները) ձգվում են դեպի մագնիսը: Այստեղ մենք նույնպես դիտում ենք միայն ձգողականություն և չենք նկատում համանուն բևեռների ներհատուկ վանումը։
Հարց է առաջանում. Ինչու են երկաթե առարկաները գրավում թե՛ հյուսիսը, թե՛ հյուսիսը հարավային բևեռներմագնիս, իսկ վանողություն չկա՞, ինչպես գրավիտացիոն դաշտում։ Ինչպե՞ս բացատրել նման զուգադիպության մեխանիզմը։
Իհարկե, ուժն առաջանում է, երբ իմպուլսը փոխվում է, այսինքն. շարժման չափը. Վերջինիս փոփոխությունը հաստատուն զանգվածով կարող է որոշվել միայն նյութական մարմնի արագության փոփոխությամբ։ Արագության փոփոխության դեպքում մարմնի էներգետիկ վիճակը փոխվում է էներգիայի սկզբունքին համապատասխան, որն ասում է՝ արագության ցանկացած փոփոխություն առաջացնում է մարմնի էներգիայի ավելացում կամ նվազում։ Նման տարբեր երևույթներում «ներգրավման» ուժերը բացատրվում են համապատասխան նյութական մարմինների հետ փոխազդեցության ժամանակ մագնիսական և գրավիտացիոն հոսքերի դաշտերի իմպուլսի (շարժման քանակի) փոփոխությամբ։ Պետք է ընդգծել, որ բնության մեջ, որպես այդպիսին, մարմինների միջև ձգողականության առկայությունը հնարավոր չէ։ Ուստի Հ. Հյուգենսը միանգամայն իրավացիորեն անհեթեթ համարեց ձգողականության գաղափարը։
Իրականում գրավիտացիոն դաշտը թափանցում է մարմիններ՝ դրանք մղելով իրենց շարժման ուղղությամբ։ Այնուհետև մենք ստանում ենք ոչ թե ձգողականության օրենքը, այլ գրավիտացիոն դաշտում մարմինների շարժման օրենքը դանդաղեցնող գրավիտոնների էներգիայի ազդեցության տակ, որն առաջանում է գրավիտացիոն դաշտին նյութական մարմինների դիմադրության պատճառով:
Ամփոփելով վերը նշվածը, հետևում է, որ համընդհանուր ձգողության օրենքի ֆիզիկական էությունը բացահայտելու անկարողության պատճառը պարզվել է, որ մարմինների, որպես այդպիսին, ձգողության բացակայությունն է բնության մեջ։
Վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ այսքան տարի մեզ այդքան ծանոթ բնության մեջ բացակայում է մարմինների «գրավիտացիան» դեպի միմյանց, իսկ մարմինների դիտարկվող կոնվերգենցիան առաջանում է երրորդ մարմնի կողմից դրանք միմյանց հրելով։ Ֆիզիկական դաշտերը կարող են նաև հանդես գալ որպես երրորդ մարմին, ներառյալ գրավիտացիոն դաշտը, որը «սեղմում է» բոլոր նյութական մարմինները զանգվածային տիեզերական կազմավորումների՝ մոլորակների և աստղերի մակերեսին:
Համակարգի ուժերի դաշտերի փոխազդեցության համընդհանուր օրենքը զգալիորեն հեշտացնում է բազմաթիվ խնդիրների լուծումը՝ բնության երևույթների և գործընթացների, այդ թվում՝ տիեզերագիտության բազմաթիվ խնդիրների հետ մեկտեղ։
Ուրախալի է, որ Նյուտոնի համընդհանուր ձգողության օրենքի մաթեմատիկական արտահայտությունը (նկարագրությունը) նույնպես գտնում է իր խորը գիտական հիմնավորումը բացահայտված ֆիզիկական էության մեջ։
Պարզվեց, որ միանգամայն տեղին է բնական երևույթները հասկանալու համար, երբ ելնում ենք համակարգի ուժերի դաշտերի միջև փոխազդեցության համընդհանուր օրենքից, որը ծառայում է որպես համընդհանուր բանալի՝ բացահայտելու դիտարկվող երևույթների և գործընթացների էությունը ողջ տիեզերքում:
Գրականություն:
1. Վավիլով Ս.Ի. Իսահակ Նյուտոն. - Մ. - Լ.: ԽՍՀՄ ԳԱ հրատարակչություն, 1945. -230 էջ;
2. Klein M. Mathematics. Ճշմարտության որոնում. Թարգման. անգլերենից/Խմբ. ՄԵՋ ԵՎ. Արշինովա, Յու.Վ.Սաչկովա. - Մ.: Միր, 1988. - 295 էջ;
3. Գաջիև Ս.Շ. Համակարգային ուժերի փոխազդեցությունը տեխնոլոգիական գործընթացներում (վերլուծություն, տեսություն, պրակտիկա): - Մախաչկալա: DSU Publishing House, 1993. - 210 p.
Բեռնվում է...