100 r ensimmäisen tilauksen bonus
Valitse työn tyyppi Valmistuminen Opinnäytetyö Abstrakti Diplomityö Raportti harjoittelusta Artikkeli Raportti Arvostelu Koetyö Monografia Ongelmanratkaisu Liiketoimintasuunnitelma Vastaukset kysymyksiin Luova työ Essee Piirustus Sävellykset Käännös Esitykset Kirjoittaminen Muu Tekstin ainutlaatuisuuden lisääminen Opinnäytetyö Laboratoriotyö Apua on- linja
Kysy hintaa
Jo muinaisessa maailmassa ajattelijat ajattelivat tilan ja ajan luonnetta ja olemusta. Jotkut filosofeista kielsivät tyhjän tilan olemassaolon tai, kuten he sanoivat, olemattomuuden mahdollisuuden. Nämä olivat antiikin Kreikan eleatic-koulun edustajia - Parmenides ja Zeno. Muut filosofit, mukaan lukien Demokritos, väittivät, että tyhjyys on olemassa, kuten atomit, ja se on välttämätön niiden liikkeille ja yhteyksille.
1500-luvulle asti Ptolemaioksen geosentrinen järjestelmä hallitsi luonnontieteitä. Se oli maailman ensimmäinen universaali matemaattinen malli, jossa aika oli ääretön ja avaruus äärellinen, mukaan lukien taivaankappaleiden tasainen ympyräliike liikkumattoman Maan ympärillä. Radikaalinen muutos spatiaalisessa ja koko fyysisessä kuvassa tapahtui maailman heliosentrisessä järjestelmässä, jota edustaa Kopernikus. Tunnustettuaan Maan liikkuvuuden, hän hylkäsi kaikki olemassa olevat ajatukset sen ainutlaatuisuudesta maailmankaikkeuden keskuksena ja suuntasi siten tieteellisen ajattelun liikkeen kohti avaruuden äärettömyyden ja äärettömyyden tunnustamista. Tämä ajatus on kehitetty filosofiassa Giordano Bruno, joka päätteli, että universumi on ääretön eikä sillä ole keskustaa.
Avoimella oli tärkeä rooli avaruusideoiden kehittämisessä Galileo inertiaperiaate. Tämän periaatteen mukaan kaikki fysikaaliset (mekaaniset) ilmiöt tapahtuvat samalla tavalla kaikissa järjestelmissä, jotka liikkuvat tasaisesti ja suoraviivaisesti suuruus- ja suuntavakionopeudella.
Tilan ja ajan käsitteen edelleen kehittäminen liittyy fyysiseen ja kosmiseen maailmankuvaan R. Descartes. Hän perusti sen ajatukseen, että kaikki luonnonilmiöt selittyvät alkuainehiukkasten mekaanisella vaikutuksella. Samaa vaikutusta, jota Descartes esitti paineen tai iskun muodossa, kun hiukkaset joutuvat kosketuksiin toistensa kanssa, toi näin ajatuksen fysiikkaan. lähietäisyys.
Klassisessa mekaniikassa esitettiin uusi fyysinen kuva maailmasta I. Newton. Hän piirsi harmonisen kuvan planeettajärjestelmästä, antoi tiukan kvantitatiivisen teorian planeettojen liikkeestä. Hänen mekaniikkansa huippu oli painovoimateoria, joka julisti yleisen luonnonlain - painovoimalaki. Tämän lain mukaan mitkä tahansa kaksi kappaletta vetävät toisiaan puoleensa voimalla, joka on suoraan verrannollinen niiden massoihin ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön.
Tämä laki ilmaistaan seuraavalla kaavalla:
|
Tämä laki ei kerro mitään painovoiman riippuvuudesta ajasta. Painovoimaa voidaan puhtaasti matemaattisesti kutsua pitkän kantaman, se yhdistää välittömästi vuorovaikutuksessa olevat kappaleet, eikä sen laskeminen vaadi oletuksia vuorovaikutusta välittävästä välineestä.
Laajentettuaan gravitaatiolain koko universumiin, Newton pohti myös sen mahdollista rakennetta. Hän tuli siihen tulokseen, että maailmankaikkeus on ääretön. Vain tässä tapauksessa se voi sisältää monia avaruuskohteita - painopisteitä. Newtonin maailmankaikkeuden mallin puitteissa on vakiinnuttanut ajatus äärettömästä avaruudesta, jossa on kosmisia esineitä, jotka liittyvät toisiinsa painovoiman avulla. 1700-luvun toisella puoliskolla seuranneiden sähkö- ja magnetostatiikan peruslakien löytäminen, jotka olivat matemaattisesti samanlaisia kuin universaalin gravitaatiolaki, vahvisti edelleen tutkijoiden mielessä ajatuksen pitkän kantaman voimista, jotka riippuu vain etäisyydestä, mutta ei ajasta.
Käännös kohti lyhyen kantaman toiminnan ideoita liittyy Faradayn ja Maskwellin ideoihin, joka kehitti käsitteen sähkömagneettisesta kentästä itsenäisenä fyysisenä todellisuutena. Lähtökohtana tälle oli lyhyen kantaman vuorovaikutuksen tunnistaminen ja mahdollisten vuorovaikutusten rajallinen välittymisnopeus.
Päätelmä, että aallon sähkömagneettinen kenttä irtoaa purkauksesta ja voi itsenäisesti olla olemassa ja levitä avaruudessa, vaikutti absurdilta. Maxwell itse itsepintaisesti yritti johtaa yhtälönsä eetterin mekaanisista ominaisuuksista. Mutta kun Hertz kokeellisesti löysi sähkömagneettisten aaltojen olemassaolon, tämä pidettiin ratkaisevana todisteena Maxwellin teorian pätevyydestä. Välittömän pitkän kantaman toiminnan paikan otettiin rajallisella nopeudella lähetetyllä lyhyen kantaman toiminnalla.
2.7. Vuorovaikutus, läheinen vuorovaikutus, pitkän kantaman vuorovaikutus
2.7.1. Lyhyen ja pitkän kantaman käsitteet
pitkän kantaman
. I. Newtonin keksimän universaalin gravitaatiolain ja sitten Coulombin laki, joka kuvaa sähkövarattujen kappaleiden vuorovaikutusta, syntyi, miksi fyysiset kappaleet, joilla on massa, vaikuttavat toisiinsa suurilla etäisyyksillä tyhjän tilan läpi ja miksi varautuneet kappaleet ovat vuorovaikutuksessa toisiaan jopa sähköisesti neutraalin keskiviikon aikana?
Ennen "kentän" käsitteen käyttöönottoa tähän kysymykseen ei ollut tyydyttävää vastausta. Pitkään uskottiin, että kappaleiden välinen vuorovaikutus voidaan toteuttaa suoraan tyhjän tilan kautta, joka ei osallistu vuorovaikutusten siirtoon, ja vuorovaikutuksen siirtyminen kehosta kehoon välittyy välittömästi, ts. äärettömällä nopeudella. Tällainen oletus on R. Descartesin perustellen pitkän kantaman toiminnan käsitteen ydin. Useimmat tiedemiehet pitivät tätä käsitettä 1800-luvun loppuun asti.
Pitkän kantaman toiminnan periaate on vakiintunut fysiikassa myös siksi, että makroskooppisten kappaleiden painovoiman vuorovaikutus I. Newtonin yleisen gravitaatiolain mukaisesti on tuskin havaittavissa - vetovoima on liian heikko tuntuvaksi. Siksi oli vaikea vahvistaa tai kumota kokeellisesti. Vain tiedossa olevia kokemuksia G. Cavendish olivat ensimmäiset laboratoriohavainnot painovoiman vetovoimasta.
läheinen vuorovaikutus
. Päinvastoin, sähköisesti varautuneiden kappaleiden vuorovaikutuksen lait mahdollistivat niiden suhteellisen yksinkertaisen todentamisen. Pian todettiin, että sähkövarausten vuorovaikutus ei tapahdu hetkessä. Jokainen sähköisesti varautunut hiukkanen luo sähkökentän, joka ei vaikuta muihin hiukkasiin samalla hetkellä, vaan jonkin ajan kuluttua.
Toisin sanoen vuorovaikutus välittyy välittäjän - sähkömagneettisen kentän - kautta, ja sähkömagneettisen kentän etenemisnopeus on yhtä suuri kuin valon nopeus. Tämä on ydin läheisyyskäsitteet.
2.7.2. Vuorovaikutuksen perustyypit
Lyhyen kantaman toiminnan käsitteen mukaan kaikki pyörteiden väliset vuorovaikutukset (niiden välisen suoran kosketuksen lisäksi) suoritetaan tiettyjen kenttien avulla (esimerkiksi vuorovaikutus painovoimateoriassa - gravitaatiokentän avulla , sähkömagneettiset vuorovaikutukset - sähkömagneettisten kenttien avulla). 1900-luvulle asti. vain kaksi vuorovaikutustyyppiä tunnettiin: painovoimainen Ja sähkömagneettinen.
Tällä hetkellä tunnetaan gravitaatio- ja sähkömagneettisten vuorovaikutusten lisäksi kaksi muuta - ns. heikko ja vahva vuorovaikutus. Tämäntyyppiset vuorovaikutukset ovat nykyfysiikassa perustavanlaatuisia.
Heikko Vuorovaikutus on vastuussa ytimen sisäisestä vuorovaikutuksesta, mikä johtaa esimerkiksi neutronin hajoamiseen elektronien emission kanssa (β-säteily), vahva vuorovaikutus - nukleoninsisäisiä vuorovaikutuksia varten se pitää kvarkit nukleonien sisällä.
Spatiaalisesti neljä vuorovaikutusta ovat erilaisia. Siten gravitaatio- ja sähkömagneettisia vuorovaikutuksia kuvataan "käänteisten neliöetäisyyksien" laeilla ja ne ilmenevät muodollisesti kaikessa avaruudessa loputtomiin. Vahvat vuorovaikutukset ilmenevät vain ytimen koon sisällä ~10-13 cm ja heikot vuorovaikutukset - useita kertalukuja pienempiä etäisyyksiä kuin ytimien koko.
Vuorovaikutusten suhteellinen vahvuus on erilainen. Jos vahva vuorovaikutus otetaan ehdollisesti yksikkönä, niin sähkömagneettinen vuorovaikutus on 10 2 kertaa pienempi, heikko - 10 10 ja gravitaatio - 10 38 kertaa pienempi kuin vahva vuorovaikutus.
Ja vaikka vuorovaikutusten vahvuus on merkittävästi erilainen, yhtäkään niistä ei voida jättää huomiotta. Jokaisella vuorovaikutuksella voi olla ratkaiseva vaikutus prosesseihin tietyssä tapauksessa. Jopa sellainen vuorovaikutus kuin gravitaatio, huolimatta sen näennäisestä pienuudesta (10 38 kertaa vähemmän kuin vahva vuorovaikutus) on esimerkiksi hallitseva rooli kosmisen järjestyksen prosesseissa, joissa on esineitä, joilla on valtava massa ja suuret avaruudelliset mittakaavat. ilmiöitä.
XX vuosisadan toisella puoliskolla. sähkömagneettisten, heikkojen ja voimakkaiden vuorovaikutusten mahdollisen yhdistämisen eteen tehtiin intensiivistä työtä.
Toistaiseksi S. Weinberg, S. Glashow Ja A. Salamu onnistui luomaan yhtenäisen teorian sähköheikko vuorovaikutus. Tämän teorian mukaan hiukkaset ovat vastuussa sähköheikoista vuorovaikutuksista - sähköheikon kentän kvanteista - bosonit W~ ja Z0. Pian tällaiset hiukkaset löydettiin kokeellisesti. C. Rubbia Ja S. van der Meer.
Kuten edellä todettiin, vahva perusvoima on vastuussa hiukkasten sitoutumisesta ytimessä, ja siksi sitä kutsutaan usein nimellä ydin. Aluksi tätä vuorovaikutusta tutkittiin kvanttimesodynamiikan puitteissa. Japanilainen tiedemies X Yukawa esitti ajatuksen, että nukleonien (protonien ja neutronien) välinen vuorovaikutus atomiytimissä johtuu erityisistä hiukkasista - ydinkenttäkvanteista, ns. mesoneja. Myöhemmin tällaiset hiukkaset löydettiin ja saivat nimen π
- mesonit.
Seuraava vaihe vahvojen vuorovaikutusten teorian kehityksessä oli luominen kvanttikromodynamiikka. Uuden teorian luomisen tarvetta selittää seuraava: myöhemmin havaittiin, että ytimen yksittäiset yksiköt - neutronit ja protonit - koostuvat itse pienemmistä yksiköistä - kvarkeista, joten tutkimus siirtyi nukleonien kvarkkien välisten vuorovaikutusten tutkimisen alalle. . Nykyaikaisten käsitysten mukaan kvanttikromodynamiikan mukaan vahva vuorovaikutus liittyy gluonien intranukleonikentän kvanttien olemassaoloon. Näin ollen vahvojen vuorovaikutusten teoria - kvanttikromodynamiikka - kuvaa kvarkkien ja gluonien vuorovaikutusta.
Sähköheikon ja voimakkaiden vuorovaikutusten teoriaa kutsutaan Makrokosmosen vakiomalli.
Kun yhtenäinen teoria sähköheikoista vuorovaikutuksista luotiin, ilmestyi todellinen mahdollisuus rakentaa ydinteoria kaikista kolmesta alkuainehiukkasten vuorovaikutusmuodosta ("Suuren yhdistymisen" ohjelma).
Ja aivan äskettäin on ilmaantunut uusia ideoita, jotka avaavat ehkä kaukaisia, mutta silti todellisia näkymiä kaikkien tunnettujen neljän vuorovaikutuksen, mukaan lukien gravitaatio, yhdistämiselle. Tämän ongelman ratkaisu merkitsee suurenmoista tieteellistä vallankumousta, jota on vaikea mitata kaikkien aikaisempien tieteellisten vallankumousten mittakaavassa.
Toisin sanoen meillä on nykyään erittäin tuottava kehityssuuntaan antava tutkimusohjelma, joka johtaa suuntautuneesti kaikkien perusteorioiden yhtenäisyyteen.
Jos tällainen ohjelma toteutetaan, se tarkoittaa, että luonto on viime kädessä tietyn supervoiman toiminnan alainen, joka ilmenee tietyissä vuorovaikutuksessa. Tämä supervoima on tarpeeksi voimakas luomaan universumimme, antamaan sille energiaa sopivissa muodoissa ja aineen tietyllä rakenteella.
Mutta supervoima on enemmän kuin pelkkä voima. Siinä aine, aika-avaruus ja vuorovaikutus sulautuvat erottamattomaksi harmoniseksi kokonaisuudeksi synnyttäen sellaisen universumin yhtenäisyyden, jota kukaan ei ollut aiemmin kuvitellut. Nykyaikainen tiede etsii tällaista yhtenäisyyttä.
Fysikaalisen tyhjiön käsite liittyy läheisesti fysiikan vuorovaikutuksen käsitteisiin. Nykyaikaisten käsitteiden mukaan tyhjiö ei ole "absoluuttinen tyhjyys", vaan todellinen fyysinen järjestelmä, esimerkiksi sähkömagneettinen kenttä jossakin tilassaan. Lisäksi kvanttikenttäteorian mukaan kaikki muut kentän tilat voidaan saada tyhjiötilasta. Tyhjiö voidaan määritellä kentällä, jolla on minimienergia. Tyhjiössä tapahtuu jatkuvasti monimutkaisimpia fysikaalisia muutoksia, esimerkiksi sähkömagneettisen kentän erityislaatuisia tyhjiövärähtelyjä, jotka eivät karkaa siitä eivätkä etene, vaan ilmenevät selvästi fysikaalisessa kokeessa.
Läheinen toiminta on esitys, jonka mukaan vuorovaikutus toisistaan etäällä olevien kappaleiden välillä suoritetaan väliaineen (kentän) avulla ja suoritetaan äärellisellä nopeudella. 1700-luvun alussa, samanaikaisesti lyhyen kantaman toiminnan teorian kanssa, syntyi päinvastainen pitkän kantaman toiminnan teoria, jonka mukaan kehot vaikuttavat toisiinsa ilman välittäjiä, tyhjiön kautta, millä tahansa etäisyydellä jne. vuorovaikutus tapahtuu äärettömän suurella nopeudella (mutta noudattaa tiettyjä lakeja). Esimerkkinä pitkän kantaman toiminnasta voidaan pitää universaalin painovoiman voimaa I. Newtonin klassisessa painovoimateoriassa.
M. V. Lomonosovia pidetään yhtenä lyhyen kantaman toiminnan teorian perustajista. Lomonosov vastusti pitkän kantaman teoriaa, koska hän uskoi, että ruumis ei voi vaikuttaa muihin kehoihin välittömästi. Hän uskoi, että sähköinen vuorovaikutus välittyy kehosta kehoon erityisen väliaineen "eetterin" kautta, joka täyttää kaiken tyhjän tilan, erityisesti "painon aineen" eli aineen muodostavien hiukkasten välisen tilan. Sähköilmiöitä on Lomonosovin mukaan pidettävä tiettyinä eetterissä tapahtuvina mikroskooppisina liikkeinä. Sama koskee magneettisia ilmiöitä.
Lomonosovin ja L. Eulerin teoreettisia ideoita ei kuitenkaan voitu kehittää tuolloin. Coulombin lain löytämisen jälkeen, joka oli muodoltaan sama kuin universaalin painovoiman laki, pitkän kantaman toiminnan teoria syrjäyttää täysin lyhyen kantaman toiminnan teorian. Ja vasta 1800-luvun alussa M. Faraday elvytti lyhyen kantaman toiminnan teorian. Faradayn mukaan sähkövaraukset eivät vaikuta suoraan toisiinsa. Jokainen niistä luo sähkö- ja magneettikenttiä (jos se liikkuu) ympäröivään tilaan. Yhden varauksen kentät vaikuttavat toiseen ja päinvastoin. Lyhyen kantaman toiminnan teorian yleinen tunnustaminen alkaa 1800-luvun jälkipuoliskolla J. Maxwellin teorian kokeellisen todistuksen jälkeen. Hän onnistui antamaan Faradayn ideoille tarkan kvantitatiivisen muodon, joka on niin välttämätön fysiikassa - a. sähkömagneettisen kentän yhtälöjärjestelmä.
Tärkeä ero lyhyen kantaman vuorovaikutuksen teorian ja pitkän kantaman vuorovaikutuksen teorian välillä on vuorovaikutusten (kenttien, hiukkasten) suurimman etenemisnopeuden - valon nopeuden - läsnäolo. Nykyfysiikassa aine on selkeästi jaettu hiukkasiin - vuorovaikutuksen osallistujiin (tai lähteisiin) (kutsutaan aineeksi) ja hiukkasiin - vuorovaikutuksen kantajiin (kutsutaan kenttään). Neljästä perustavanlaatuisen vuorovaikutuksen tyypistä kolme on saanut luotettavan kokeellisen vahvistuksen kantajahiukkasten olemassaolosta: vahva, heikko ja sähkömagneettinen vuorovaikutus. Tällä hetkellä yritetään havaita gravitaatiovuorovaikutuksen kantajia - ns
pitkän kantaman . Sen jälkeen kun I. Newton löysi universaalin gravitaatiolain ja sitten Coulombin lain, joka kuvaa sähkövarattujen kappaleiden vuorovaikutusta, heräsi kysymys, miksi fyysiset kappaleet, joilla on massa, vaikuttavat toisiinsa suurilla etäisyyksillä tyhjän tilan läpi ja miksi varautuneet kappaleet olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa jopa sähköisesti varautuneiden kappaleiden kautta.neutraali ympäristö?
Ennen "kentän" käsitteen käyttöönottoa tähän kysymykseen ei ollut tyydyttävää vastausta. Pitkään uskottiin, että kappaleiden välinen vuorovaikutus voidaan toteuttaa suoraan tyhjän tilan kautta, joka ei osallistu vuorovaikutusten siirtoon, ja vuorovaikutuksen siirtyminen kehosta kehoon välittyy välittömästi, ts. äärettömällä nopeudella. Tällainen oletus on R. Descartesin perustellen pitkän kantaman toiminnan käsitteen ydin. Useimmat tiedemiehet pitivät tätä käsitettä 1800-luvun loppuun asti.
Pitkän kantaman toiminnan periaate on vakiintunut fysiikassa myös siksi, että makroskooppisten kappaleiden painovoiman vuorovaikutus I. Newtonin yleisen gravitaatiolain mukaisesti on tuskin havaittavissa - vetovoima on liian heikko tuntuvaksi. Siksi oli vaikea vahvistaa tai kumota kokeellisesti. Vain tiedossa olevia kokemuksia G. Cavendish olivat ensimmäiset laboratoriohavainnot painovoiman vetovoimasta.
läheinen vuorovaikutus . Päinvastoin, sähköisesti varautuneiden kappaleiden vuorovaikutuksen lait mahdollistivat niiden suhteellisen yksinkertaisen todentamisen. Pian todettiin, että sähkövarausten vuorovaikutus ei tapahdu hetkessä. Jokainen sähköisesti varautunut hiukkanen luo sähkökentän, joka ei vaikuta muihin hiukkasiin samalla hetkellä, vaan jonkin ajan kuluttua.
Toisin sanoen vuorovaikutus välittyy välittäjän - sähkömagneettisen kentän - kautta, ja sähkömagneettisen kentän etenemisnopeus on yhtä suuri kuin valon nopeus. Tämä on ydin läheisyyskäsitteet.
Lähietäisyydellä ja pitkällä kantamalla- nämä ovat keskenään vastakkaisia näkemyksiä materiaalirakenteiden vuorovaikutuksen selittämiseksi. Käsitteen mukaan läheinen toiminta mikä tahansa aineisiin esineisiin kohdistuva vuorovaikutus voi siirtyä vain naapuripisteiden välillä rajallisessa ajassa. pitkän kantaman mahdollistaa toiminnan etäältä välittömästi äärettömällä nopeudella, eli itse asiassa ajan ja tilan ulkopuolella. Newtonin jälkeen tätä käsitettä käytettiin laajalti fysiikassa, vaikka hän itse ymmärsi, että hänen käyttöönottamansa pitkän kantaman voimat (esimerkiksi gravitaatiovoimat) ovat vain muodollinen likimääräinen laite, jonka avulla on mahdollista antaa kuvaus havaittuista ilmiöistä, jotka ovat jossain määrin oikein. Lyhyen kantaman toiminnan periaatteen lopullinen hyväksyntä tuli fyysisen kentän käsitteen kehittämisessä aineellisena väliaineena. Kenttäyhtälöt kuvaavat järjestelmän tilan tietyssä pisteessä tiettynä ajankohtana riippuvana lähimmän edellisen hetken tilasta lähimmässä naapuripisteessä. Jos sähkömagneettinen kenttä voi olla olemassa materiaalikantajasta riippumattomasti, sähköistä vuorovaikutusta ei voida selittää välittömällä toiminnalla etäisyydellä. Siksi Newtonin pitkän kantaman toiminta väistyi lyhyen kantaman toiminnalle, kentille, jotka etenevät avaruudessa äärellisellä nopeudella. Siten nykyajan tieteen mukaan rakenteiden väliset vuorovaikutukset välittyvät vastaavan kentän läpi äärellisellä nopeudella, joka on yhtä suuri kuin valon nopeus tyhjiössä.
Koko joukko alkuainehiukkasia vuorovaikutuksineen ilmenee makroskooppisesti aineen ja
kentät. Kentällä, toisin kuin aineella, on erityisiä ominaisuuksia. Sähkömagneettisen kentän fyysinen todellisuus näkyy ainakin radioaaltojen olemassaolosta. Sähkömagneettisen kentän lähde ovat liikkuvat varautuneet hiukkaset. Varausten vuorovaikutus tapahtuu kaavion mukaisesti: hiukkanen - kenttä - hiukkanen. Kenttä on vuorovaikutuksen kantaja. Tietyissä olosuhteissa kenttä voi "irtautua" lähteistään ja levitä vapaasti avaruudessa. Tällaisella kentällä on aaltomerkki.
Miten saat tietoa tähtien aineen tilasta? Tähtien ulkokuorissa tapahtuviin atomiprosesseihin liittyy sähkömagneettisten aaltojen säteily. Yksi näistä prosesseista on atomien viritys, joka johtaa useiden tyypillisten sähkömagneettisen kentän energian (spektrin) "osien" lähettämiseen. Jokaisella kemiallisella alkuaineella on oma ainutlaatuinen säteilyspektrinsä. Analysoimalla esimerkiksi auringonvaloa (valo on sähkömagneettista säteilyä) optisilla instrumenteilla voidaan määrittää Auringon ulkokuorissa olevien alkuaineiden kemiallinen koostumus ja prosenttiosuus.
Nykyaikaisessa luonnontieteellisessä maailmankuvassa sekä substanssi että kenttä koostuvat alkuainehiukkasista, ja hiukkaset ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, muuntuvat keskenään. Alkuainehiukkasten tasolla tapahtuu kentän ja aineen keskinäinen muunnos. Joten fotonit voivat muuttua elektroni-positronipareiksi, ja nämä parit tuhoutuvat (tuhoutuvat) vuorovaikutuksessa fotonien muodostumisen kanssa. Lisäksi tyhjiö koostuu myös hiukkasista (virtuaalipartikkeleista), jotka ovat vuorovaikutuksessa sekä keskenään että tavallisten hiukkasten kanssa. Siten rajat aineen ja kentän ja jopa tyhjiön ja toisaalta aineen ja kentän välillä itse asiassa katoavat. Perustasolla kaikki luonnon puolet todella osoittautuvat ehdollisiksi. Nykyaikaisessa luonnontieteellisessä maailmankuvassa aine ja kenttä muuntuvat keskenään. Siksi tällä hetkellä
Ajan myötä jatkuvasti yritetään luoda yhtenäinen teoria kaikentyyppisistä vuorovaikutuksista.
Käytä useita kenttiä määrittääksesi tuloksena olevan vuorovaikutuksen superpositioperiaate. Luonnontieteellinen superpositioperiaate mahdollistaa useiden itsenäisten vuorovaikutusten päällekkäisyydestä (superpositiosta) tuloksena olevan vaikutuksen saamisen kunkin vuorovaikutuksen aiheuttamien vaikutusten summana erikseen. Se pätee lineaarisilla yhtälöillä kuvatuille järjestelmille. Superpositioperiaatetta käytetään laajalti mekaniikassa, värähtelyteoriassa ja fyysisten kenttien aaltoteoriassa. Kvanttimekaniikassa superpositioperiaate viittaa aaltofunktioihin. Tämän mukaan, jos fyysinen järjestelmä voi olla kahden tai useamman funktion kuvaamassa tilassa, niin järjestelmä voi olla myös näiden funktioiden minkä tahansa lineaarisen yhdistelmän kuvaamassa tilassa.
17. Vuorovaikutuksen käsite. Pitkän ja lyhyen kantaman käsite.
Alla vuorovaikutusta suppeammassa mielessä he ymmärtävät sellaiset prosessit, joiden aikana vuorovaikutuksessa olevien rakenteiden ja järjestelmien välillä tapahtuu tiettyjen kenttien kvanttien, energian ja joskus tiedon vaihtoa.
Tällä hetkellä on yleisesti hyväksyttyä, että minkä tahansa objektin vuorovaikutus voidaan pelkistää neljään perusvuorovaikutuksen päätyyppiin: vahva, sähkömagneettinen, heikko ja painovoimainen. Vuorovaikutuksen intensiteettiä luonnehditaan yleensä ns. vuorovaikutusvakiolla, joka on dimensioton parametri, joka määrittää tämäntyyppisen vuorovaikutuksen aiheuttamien prosessien todennäköisyyden. Vakioiden arvojen suhde antaa vastaavien vuorovaikutusten suhteellisen intensiteetin.
Pitkän ja lyhyen kantaman käsitteet.
Lähietäisyydellä ja pitkällä kantamalla- nämä ovat keskenään vastakkaisia näkemyksiä materiaalirakenteiden vuorovaikutuksen selittämiseksi. Käsitteen mukaan lyhyt kantama mikä tahansa aineisiin esineisiin kohdistuva vuorovaikutus voi siirtyä vain naapuripisteiden välillä rajallisessa ajassa. pitkän kantaman mahdollistaa toiminnan etäältä välittömästi äärettömällä nopeudella, eli itse asiassa ajan ja tilan ulkopuolella. Newtonin jälkeen tätä käsitettä käytettiin laajalti fysiikassa, vaikka hän itse ymmärsi, että hänen käyttöönottamansa pitkän kantaman voimat (esimerkiksi gravitaatiovoimat) ovat vain muodollinen likimääräinen laite, jonka avulla on mahdollista antaa kuvaus havaittuista ilmiöistä, jotka ovat jossain määrin oikein. Lyhyen kantaman toiminnan periaatteen lopullinen hyväksyntä tuli fyysisen kentän käsitteen kehittämisessä aineellisena väliaineena. Kenttäyhtälöt kuvaavat järjestelmän tilan tietyssä pisteessä tiettynä ajankohtana riippuvana lähimmän edellisen hetken tilasta lähimmässä naapuripisteessä. Jos sähkömagneettinen kenttä voi olla olemassa materiaalikantajasta riippumattomasti, sähköistä vuorovaikutusta ei voida selittää välittömällä toiminnalla etäisyydellä. Siksi Newtonin pitkän kantaman toiminta väistyi lyhyen kantaman toiminnalle, kentille, jotka etenevät avaruudessa äärellisellä nopeudella. Siten nykyajan tieteen mukaan rakenteiden väliset vuorovaikutukset välittyvät vastaavan kentän läpi äärellisellä nopeudella, joka on yhtä suuri kuin valon nopeus tyhjiössä.
18. Vuorovaikutuksen päätyyppien ominaisuudet (gravitaatio, sähkömagneettinen, vahva ja heikko).
1. Gravitaatiovuorovaikutus on universaali, mutta sitä ei oteta huomioon mikrokosmuksessa, koska se on kaikista vuorovaikutuksista heikoin ja ilmenee vain riittävän suurten massojen läsnä ollessa. Sen valikoimaa ei ole rajoitettu, aikaa ei myöskään ole rajoitettu. Gravitaatiovuorovaikutuksen vaihtoluonne on edelleen kyseenalainen, koska hypoteettista perushiukkasta - gravitonia - ei ole vielä löydetty.
(I. Newton) - heikoin vuorovaikutus.
2. Sähkömagneettinen vuorovaikutus: vakio luokkaa 10 -2, vuorovaikutussäde ei ole rajoitettu, vuorovaikutusaika t ~ 10 -20 s. Se toteutuu kaikkien varautuneiden hiukkasten välillä. Kantajapartikkeli on fotoni (γ-kvantti).
(Riipus).
3. Heikko vuorovaikutus liittyy kaikentyyppiseen β-hajoamiseen; se on vastuussa monista alkuainehiukkasten hajoamisesta ja neutriinojen vuorovaikutuksesta aineen kanssa. Vuorovaikutusvakio on noin 10 -13, t ~ 10 -10 s. Tämä vuorovaikutus, kuten voimakas, on lyhyen kantaman: vuorovaikutuksen säde on r~10 -18 m. Kantajapartikkelit ovat välivektoribosoni: W + , W - , Z 0 .(Fermi).
4. Vahva vuorovaikutus varmistaa nukleonien sitoutumisen ytimessä. Vuorovaikutusvakioksi otetaan 1, vaikutussäde on noin 10 -15 m, virtausaika t ~ 10 -23 s. Vahva vuorovaikutus tapahtuu kvarkkien - protoneja ja neutroneja muodostavien hiukkasten - välillä ns. gluonit. (Yukawa).
