भौतिकी में समरूपता सिद्धांत

प्राकृतिक विज्ञान कुछ असाधारण उपयोगी विचारों पर आधारित है। समरूपता वह विचार है जिसके द्वारा मनुष्य ने सदियों से व्यवस्था, सौंदर्य निर्मित करने का प्रयास किया है। ग्रीक में "समरूपता" शब्द का अर्थ आनुपातिकता, आनुपातिकता, भागों की व्यवस्था में समानता है। समरूपता के सिद्धांतों की प्रमुख भूमिका पूर्व निर्धारित करती है, अंततः, हमारे चारों ओर हर चीज में समरूपता की वास्तविक उपस्थिति।

संरचनात्मक अध्ययनों में वैज्ञानिक वर्गीकरण के विकास में समरूपता के सिद्धांतों को लागू करके वैज्ञानिक भविष्यवाणियां की जा सकती हैं। उदाहरण के लिए, ओ.पी. फ्रॉस्ट का मानना ​​​​है कि जब हम मैक्सवेल को निर्णायक कदम पर धकेलने के रहस्य को सुलझाने की कोशिश करते हैं और उन्हें विस्थापन वर्तमान के विचार का सुझाव देते हैं, तो मामले की परिस्थितियां हमें एक बहुत ही संभावित उत्तर की ओर ले जाती हैं: समरूपता। बिजली और चुंबकत्व के बीच समरूपता।

आइए प्राथमिक कणों के वर्गीकरण की समस्या पर विचार करें। वे आम तौर पर तीन परिवारों में विभाजित होते हैं: पहला एक फोटॉन है; दूसरे में छह लेप्टान होते हैं: इलेक्ट्रॉन, इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो, म्यूऑन, म्यूऑन न्यूट्रिनो, टॉन, टॉन न्यूट्रिनो; तीसरे परिवार में कई सौ हैड्रॉन (मेसन और बेरियन) होते हैं। फोटॉन, न्यूट्रल पायन और एटा मेसन के अपवाद के साथ प्रत्येक कण में एक एंटीपार्टिकल होता है।

कुछ समय पहले तक, भौतिक विज्ञानी हैड्रोन की प्रचुरता और लेप्टान की बहुत कम संख्या के बीच तीव्र विसंगति से काफी भ्रमित थे। 1964 में, गेल-मैन और ज़्विग ने प्रस्तावित किया कि सभी हैड्रॉन क्वार्क से बने होते हैं और क्वार्क के प्रकारों की संख्या लेप्टान के प्रकारों की संख्या के बराबर होनी चाहिए। वर्तमान में, छह लेप्टान और छह प्रकार के क्वार्क ज्ञात हैं। क्वार्क और लेप्टान के बीच समरूपता आज बहुत महत्वपूर्ण लगती है। इससे पता चलता है कि, कणों की हड़ताली असमानता के बावजूद, उनके स्वभाव में कुछ समान है। जाहिर है, भविष्य में भौतिकविदों के प्रयासों को क्वार्क और लेप्टान के एकीकृत सिद्धांत के निर्माण के लिए निर्देशित किया जाएगा।

जी. वेइल के अनुसार, एक वस्तु को सममित कहा जाता है यदि इसे किसी तरह बदला जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप वही होता है जो हमने शुरू किया था। यह वस्तु न केवल शरीर, बल्कि भौतिक भी हो सकती है
कानून। भौतिक नियमों की समरूपता कुछ परिवर्तनों के संबंध में उनकी अपरिवर्तनीयता (या अपरिवर्तनीयता) में निहित है।

भौतिक नियमों के समरूपता (अपरिवर्तनीय) क्या हैं? उदाहरण के लिए, भौतिक नियम समानता परिवर्तन (या स्थानिक पैमाने में परिवर्तन) के तहत अपरिवर्तनीय हैं? आज हम इसका उत्तर जानते हैं: नहीं। दरअसल, माइक्रोपार्टिकल्स की गति का वर्णन करते समय, शास्त्रीय यांत्रिकी के नियमों को लागू नहीं किया जा सकता है, क्वांटम यांत्रिकी के नियमों का उपयोग किया जाना चाहिए।

क्या होगा यदि हम संदर्भ प्रणाली को बदल दें? संदर्भ के एक जड़त्वीय फ्रेम से दूसरे (आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत) में संक्रमण के संबंध में सभी भौतिक कानून अपरिवर्तनीय हैं।

क्या कणों की अदला-बदली संभव है? एक ही प्रकार के किन्हीं दो कणों के क्रमपरिवर्तन के संबंध में क्वांटम यांत्रिकी के नियम अपरिवर्तनीय हैं।

ज्ञात कानूनों के विश्लेषण में प्रयोगात्मक रूप से समरूपता सिद्धांत स्थापित किए जाते हैं। बदले में, प्रसिद्ध समरूपता सिद्धांत नए कानूनों की खोज करना संभव बनाते हैं, भौतिक सिद्धांतों की संरचना और उनके अंतर्निहित कानूनों के अंतर्संबंध को प्रकट करते हैं, और वैज्ञानिक ज्ञान के विकास में समस्या स्थितियों को हल करने की अनुमति देते हैं।

प्राचीन दुनिया के वैज्ञानिक अंतरिक्ष की समरूपता (एकरूपता और समरूपता) और समय की समरूपता (एकरूपता और उत्क्रमण) के बारे में जानते थे: किसी भी वस्तु के गुण (उदाहरण के लिए, एक त्रिकोण), और परिणामस्वरूप, कानून या तो निर्भर नहीं करते हैं किसी दिए गए अक्ष पर या इस अक्ष की स्थिति पर वस्तु की स्थिति। अक्ष, न ही उस समय से जब इन गुणों पर विचार किया जाता है। यांत्रिकी और विद्युतगतिकी में, समीकरणों से कानूनों की उत्क्रमणीयता देखी जाती है (समीकरण तब नहीं बदलते हैं जब टीपर - टी).

यह पाया जाता है कि प्रत्येक समरूपता अपना स्वयं का संरक्षण कानून प्रदान करती है: संवेग के संरक्षण का नियम अंतरिक्ष की समरूपता के कारण होता है, कोणीय गति के संरक्षण का नियम अंतरिक्ष के समस्थानिक के कारण होता है, ऊर्जा के संरक्षण का नियम किसके कारण होता है समय की एकरूपता। इसके विपरीत, जब कोई मात्रा अपरिवर्तित रहती है, तो इसका मतलब है कि एक समरूपता है जो इस मात्रा के संरक्षण को सुनिश्चित करती है। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन और बेरियन आवेशों के संरक्षण के नियमों के साथ-साथ विचित्रता के संरक्षण के नियम को जाना जाता है। यह उम्मीद की जा सकती है कि ये संरक्षण कानून कुछ समरूपताओं का परिणाम भी हैं जिनके बारे में हम नहीं जानते हैं।

प्राथमिक कणों का सिद्धांत मानता है कि अधिकतम समरूपता अल्ट्रासाउंड दूरी पर शासन करती है, और बड़ी दूरी पर एक सहज उल्लंघन होता है, जो समरूपता को दृढ़ता से मुखौटा कर सकता है।

समरूपता के सिद्धांत कानूनों की तुलना में बहुत अधिक स्थिर हैं। इसलिए, ज्ञात समरूपताओं के उल्लंघन की खोज महत्वपूर्ण समस्याग्रस्त स्थितियों की ओर ले जाती है। उन्हें हल करने से आप उत्कृष्ट खोज कर सकते हैं।

इसलिए, उदाहरण के लिए, गैलीलियो ने केपलर के नियमों के प्रति बहुत नकारात्मक प्रतिक्रिया व्यक्त की, जिसके अनुसार कोपरनिकस द्वारा प्रस्तावित ग्रहों की गति की वृत्ताकार समरूपता को कम स्पष्ट - अण्डाकार द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था। इस समस्याग्रस्त स्थिति पर काबू पाना न्यूटन का काम था, जिसने "केप्लरियन समरूपता" को पूरी तरह से समझाया।

जब यह पता चला कि गैलीलियन परिवर्तनों के तहत मैक्सवेल के समीकरण अपरिवर्तनीय नहीं हैं, तो एक समस्याग्रस्त स्थिति उत्पन्न हुई। समस्या का एक क्रांतिकारी समाधान आइंस्टीन ने पाया, जिन्होंने सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के ढांचे में लोरेंत्ज़ परिवर्तनों की पुष्टि की।

हालाँकि, इतिहास में ऐसी परिस्थितियाँ जानी जाती हैं जब समरूपता का सिद्धांत, एक सार्वभौमिक और बिल्कुल विश्वसनीय सत्य के पद पर आसीन होने के कारण, भौतिकी के विकास में एक बाधा बन गया। उदाहरण के लिए, पृथ्वी की सतह के लिए एक समर्पित ऊर्ध्वाधर के अरस्तू के विचार को अडिग सत्य के पद तक बढ़ा दिया गया था। क्युसा के निकोलस, जिओर्डानो ब्रूनो, कॉपरनिकस, गैलीलियो, डेसकार्टेस और अन्य वैज्ञानिकों के वीरतापूर्ण प्रयासों ने समरूपता के सिद्धांत के कथन का मार्ग प्रशस्त किया - "अंतरिक्ष आइसोट्रोपिक है।"

और फिर मेरे दिमाग में ऊंचाइयों से एक चमक फूट पड़ी,

अपने सभी प्रयासों की सिद्धि को लेकर।

(दांते)

सभी मानव ज्ञान

चिंतन से शुरू होता है

अवधारणाओं पर आगे बढ़ना

और विचारों के साथ समाप्त होता है।

(आई. कांत)

योजना:पृष्ठ

I. प्रस्तावना

1. प्रकृति का विज्ञान।

2. मुझे इस विषय में क्या दिलचस्पी है?

द्वितीय. मुख्य हिस्सा

1. भौतिकी और गणित।
2. विज्ञान की सुंदरता।
3. स्थान और समय की समरूपता।
4. अंतरिक्ष की समरूपता।
5. एकरूपता और समय की उत्क्रमणीयता।
6. दर्पण समरूपता।
7. अंतरिक्ष-समय में घूर्णन।
8. भौतिक घटनाओं की समरूपता।
9. मिरर समरूपता तोड़ना।
10. चार्ज-मिरर समरूपता।
11. सहज समरूपता टूटना।
12. आंतरिक समरूपता।
13. गेज इनवेरियन।
14. समस्थानिक समरूपता।
15. अजीब। एक समरूपता का इतिहास।
16. क्वार्क।

III. निष्कर्ष

1. भौतिकी का विज्ञान मेरा शौक है।

चतुर्थ। शर्तें और साहित्य

I. प्रस्तावना

प्रकृति का विज्ञान, भौतिक विज्ञान, जो भौतिक दुनिया के सार और नींव को प्रकट करता है, हमें सत्य के लिए एक सख्त और कठिन रास्ते पर ले जाता है। जिज्ञासा और आश्चर्य एक व्यक्ति को इस रास्ते पर धकेलते हैं, उसे जीवन भर अध्ययन करने के लिए मजबूर करते हैं। इसके लिए, प्रकृति उसे ज्ञान का एक बड़ा आशीर्वाद देती है, और यह मनुष्य की सेवा करती है, पृथ्वी पर उसके काम को सुविधाजनक बनाती है, जिससे अंतरिक्ष का रास्ता खुल जाता है।

विज्ञान के विकास के अपने नियम हैं। परिवेश के अवलोकन से, प्रक्रियाओं और घटनाओं की प्रकृति और कनेक्शन के बारे में एक धारणा पैदा होती है; सिद्धांत तथ्यों और प्रशंसनीय मान्यताओं से निर्मित है; सिद्धांत का प्रयोग द्वारा परीक्षण किया जाता है और, पुष्टि की जा रही है, विकसित होना जारी है, फिर से अनगिनत बार परीक्षण किया गया है ... विकास का ऐसा कोर्स वैज्ञानिक पद्धति का गठन करता है; यह आपको वैज्ञानिक सत्य से त्रुटि को अलग करने, धारणा की पुष्टि करने, त्रुटियों से बचने की अनुमति देता है।

सामान्य वैज्ञानिक पद्धति के अनुप्रयोग का भौतिकी का अपना रूप है, ज्ञान के अपने सिद्धांत हैं। वे हमें सरलतम ज्यामितीय नियमितता से शुरू होकर और प्राथमिक कणों के गुणों तक विस्तारित, समरूपता की अजीब दुनिया को देखने की अनुमति देते हैं। सिद्धांतों समरूपतासबसे जटिल, सबसे आधुनिक भौतिक सिद्धांतों के आधार पर, इसके अलावा, प्रकृति के नियमों के आधार पर झूठ बोलते हैं। आधुनिक भौतिकी की मुख्य दिशा समरूपता की खोज और प्रकृति के नियमों की एकता है।

हम 20वीं शताब्दी में भौतिकी में हुई उन आश्चर्यजनक घटनाओं के सार को समझने की कोशिश करेंगे, जब क्वांटम सिद्धांत बनाया गया था, जिसने सूक्ष्म-वस्तुओं को नियंत्रित करने वाले कानूनों की खोज करना संभव बना दिया; सापेक्षता का सिद्धांत, जिसने अंतरिक्ष और समय का एक नया विचार दिया ... जब इन सिद्धांतों को जोड़ा गया, तो उन्होंने प्राथमिक कणों की एक पूरी दुनिया की खोज की, दूर के सितारों के रहस्यों को जानने के लिए, ज्ञान के लिए ब्रह्मांड के इतिहास से।

एक बार एक अखबार में मैंने एक हवाई जहाज दुर्घटना के बारे में एक रिपोर्ट पढ़ी, जिसका कारण संरचना में समरूपता का उल्लंघन था, केवल 1o। मुझे अन्य विज्ञानों के साथ समरूपता के संबंध में दिलचस्पी थी, खासकर भौतिकी के साथ। मैं और जानना चाहता था। और यह पता चला कि इस विषय पर सामग्री का खजाना है, जिसे मैंने पढ़ा, अध्ययन किया और आनंद के साथ प्रशंसा की। अपने सार में, उन्होंने समरूपता और भौतिकी के बीच के संबंध को दर्शाने वाली जानकारी का सावधानीपूर्वक चयन किया। भौतिकी प्राकृतिक घटनाओं की एकता, समरूपता, गतिकी को समझने के तरीकों की रूपरेखा तैयार करती है, यदि संभव हो तो, दुनिया की एक सटीक तस्वीर खींचने की कोशिश करती है, यह पता लगाती है कि हमारी दुनिया में क्या संभव ज्यामितीय अवधारणाओं को महसूस किया जाता है। हमारे आस-पास की दुनिया का अध्ययन करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण अवधारणा समरूपता है। समरूपता का विचार प्रकृति ने ही सुझाया है। जिज्ञासा, प्रकृति कैसे काम करती है, यह जानने की इच्छा ने मुझे इस विषय का अध्ययन करने के लिए प्रेरित किया। सैद्धांतिक भौतिकी क्या है, सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी कैसे काम करते हैं? वे कागज और पेंसिल के साथ प्रकृति का अध्ययन कैसे करते हैं, पहले प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक रूप से प्रकृति के नियमों के आधार पर नए संबंधों को प्राप्त करते हैं। समरूपता क्या भूमिका निभाती है?

द्वितीय. मुख्य हिस्सा।

1. भौतिकी और गणित।

क्वांटम यांत्रिकी के संस्थापकों में से एक, जर्मन वैज्ञानिक मैक्स बॉर्न ने कहा: गणितीय औपचारिकता जटिल चीजों का वर्णन करने में एक बिल्कुल अद्भुत सेवा प्रदान करती है ... वास्तव में, भौतिक दुनिया का मात्रात्मक विवरण गणित के बिना असंभव है: यह एक तरीका प्रदान करता है समीकरणों को हल करें, विवरण के तरीके, यह प्रयोगात्मक विज्ञान की सुंदरता को प्रकट करता है। कुशल परिवर्तनों के बाद, कई समरूपताओं को केवल सबसे जटिल गणितीय निर्माणों की सहायता से देखा जा सकता है।

हमने मैक्स बॉर्न के शब्दों से शुरुआत की, लेकिन हमने गणितीय औपचारिकता के बारे में उनके बयान का केवल पहला आधा हिस्सा दिया है, और दूसरा है: ... लेकिन यह वास्तविक प्रक्रियाओं को समझने में बिल्कुल भी मदद नहीं करता है।

गणितीय निर्माण आसपास की दुनिया के गुणों पर निर्भर नहीं करते हैं, गणित को इस बात में कोई दिलचस्पी नहीं है कि समीकरणों का उपयोग किन भौतिक मात्राओं के लिए किया जाएगा, इसलिए गणित सभी प्राकृतिक विज्ञानों के लिए एक सार्वभौमिक उपकरण बन गया है। गणित के सभी निष्कर्ष तार्किक रूप से कठोर और त्रुटिहीन होने चाहिए, उनका पालन करना चाहिए और उन्हें स्वयंसिद्ध के रूप में स्वीकार किया जाना चाहिए।

समरूपता (भौतिकी में) समरूपताभौतिकी में। यदि वे कानून जो भौतिक प्रणाली की विशेषता वाली मात्राओं के बीच संबंध स्थापित करते हैं, या समय के साथ इन मात्राओं में परिवर्तन का निर्धारण करते हैं, कुछ संचालन (रूपांतरण) के तहत नहीं बदलते हैं जो सिस्टम के अधीन हो सकते हैं, तो इन कानूनों को एस कहा जाता है (या अपरिवर्तनीय हैं) डेटा परिवर्तन के संबंध में। गणितीय रूप से, एस के परिवर्तन हैं समूह.

अनुभव से पता चलता है कि भौतिक नियम निम्नलिखित सबसे सामान्य परिवर्तनों के संबंध में सममित हैं।

निरंतर परिवर्तन

1) अंतरिक्ष में संपूर्ण रूप से सिस्टम का स्थानांतरण (शिफ्ट)। यह और बाद के अंतरिक्ष-समय परिवर्तनों को दो अर्थों में समझा जा सकता है: एक सक्रिय परिवर्तन के रूप में - एक चुने हुए संदर्भ प्रणाली के सापेक्ष एक भौतिक प्रणाली का वास्तविक हस्तांतरण, या एक निष्क्रिय परिवर्तन के रूप में - एक संदर्भ प्रणाली का समानांतर हस्तांतरण। एस। अंतरिक्ष में बदलाव के संबंध में भौतिक कानूनों का अर्थ है अंतरिक्ष में सभी बिंदुओं की समानता, यानी अंतरिक्ष में किसी भी चयनित बिंदु की अनुपस्थिति (अंतरिक्ष की समरूपता)।

2) पूरे अंतरिक्ष में सिस्टम का रोटेशन। C. इस परिवर्तन के संबंध में भौतिक नियमों का अर्थ है अंतरिक्ष में सभी दिशाओं की तुल्यता (अंतरिक्ष की समस्थानिक)।

3) समय की उत्पत्ति (समय परिवर्तन) को बदलना। इस परिवर्तन के संबंध में एस का अर्थ है कि भौतिक नियम समय के साथ नहीं बदलते हैं।

4) एक स्थिर (दिशा और परिमाण में) गति के साथ दिए गए फ्रेम के सापेक्ष गतिमान संदर्भ के एक फ्रेम में संक्रमण। C. इस परिवर्तन के संबंध में, विशेष रूप से, सभी की तुल्यता का अर्थ है संदर्भ के जड़त्वीय फ्रेम(से। मी। सापेक्षता सिद्धांत).

5) गेज परिवर्तन। किसी प्रकार के आवेश के साथ कणों की परस्पर क्रिया का वर्णन करने वाले नियम ( आवेश, बेरियन चार्ज, लेप्टन चार्ज, हाइपर) पहली तरह के गेज परिवर्तनों के संबंध में सममित हैं। ये परिवर्तन हैं तरंग कार्यसभी कणों को एक साथ एक मनमाना चरण कारक से गुणा किया जा सकता है:

कहां क्यों जेकण j का तरंग फलन है, इसका जटिल संयुग्म फलन है, z जेकण के अनुरूप आवेश है, जिसे प्राथमिक आवेश की इकाइयों में व्यक्त किया जाता है (उदाहरण के लिए, प्राथमिक विद्युत आवेश e ), b एक मनमाना संख्यात्मक कारक है।

इसके साथ इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शनदूसरे प्रकार के गेज (ढाल) परिवर्तनों के संबंध में सममित हैं विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र क्षमता(ए, जे):

ए ® ए + ग्रेड एफ, (2)

जहाँ f(x, y, z, t) निर्देशांक (x, y, z) और समय (t) का एक मनमाना कार्य है, c प्रकाश की गति है। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के मामले में एक साथ किए जाने वाले परिवर्तनों के लिए (1) और (2) के लिए, पहली तरह के गेज परिवर्तनों को सामान्य बनाना आवश्यक है: यह आवश्यक है कि परिवर्तन के संबंध में बातचीत कानून सममित हों। (1) मूल्य बी के साथ, जो निर्देशांक और समय का एक मनमाना कार्य है: , जहां

बार स्थिर है। विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाओं के लिए पहली और दूसरी तरह के गेज परिवर्तनों के बीच संबंध विद्युत आवेश की दोहरी भूमिका के कारण होता है: एक ओर, विद्युत आवेश एक संरक्षित मात्रा है, और दूसरी ओर, यह एक अंतःक्रियात्मक स्थिरांक के रूप में कार्य करता है। जो आवेशित कणों के साथ विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के संबंध की विशेषता है।

रूपांतरण (1) विभिन्न आवेशों (नीचे देखें) के संरक्षण के नियमों के साथ-साथ कुछ आंतरिक सममितीय अंतःक्रियाओं के अनुरूप हैं। यदि आवेश न केवल संरक्षित मात्राएँ हैं, बल्कि क्षेत्रों के स्रोत भी हैं (जैसे एक विद्युत आवेश), तो उनके अनुरूप क्षेत्र भी गेज क्षेत्र (विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के समान) होने चाहिए, और परिवर्तन (1) को उस मामले में सामान्यीकृत किया जाता है जब मात्रा बी निर्देशांक और समय के मनमाने कार्य हैं (और यहां तक ​​​​कि ऑपरेटरों, आंतरिक एस की अवस्थाओं को बदलना)। परस्पर क्रिया के क्षेत्र के सिद्धांत में ऐसा दृष्टिकोण मजबूत और कमजोर अंतःक्रियाओं (तथाकथित यांग-मिल्स सिद्धांत) के विभिन्न गेज सिद्धांतों की ओर ले जाता है।

6) आइसोटोपिक इनवेरिएंसमजबूत बातचीत। एक विशेष "आइसोटोनिक स्पेस" में घूर्णन के संबंध में मजबूत बातचीत सममित होती है। इस एस की अभिव्यक्तियों में से एक प्रभारी स्वतंत्रता है परमाणु बल, जिसमें न्यूट्रॉन के साथ न्यूट्रॉन, प्रोटॉन के साथ प्रोटॉन और प्रोटॉन के साथ न्यूट्रॉन की मजबूत बातचीत की समानता शामिल है (यदि वे क्रमशः एक ही अवस्था में हैं)। आइसोटोपिक इनवेरिएंस एक अनुमानित इनवेरिएंस है जो इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन द्वारा उल्लंघन किया जाता है। यह मजबूत अंतःक्रियाओं, एसयू (3)-सी के व्यापक अनुमानित सी का हिस्सा है। (से। मी। मजबूत बातचीत).

असतत रूपांतरण

ऊपर सूचीबद्ध एस के प्रकार उन मापदंडों की विशेषता है जो मूल्यों की एक निश्चित सीमा में लगातार बदल सकते हैं (उदाहरण के लिए, अंतरिक्ष में एक बदलाव को समन्वय अक्षों में से प्रत्येक के साथ तीन विस्थापन मापदंडों की विशेषता है, रोटेशन के तीन कोणों द्वारा रोटेशन इन कुल्हाड़ियों के आसपास, आदि)। भौतिक विज्ञान में निरंतर तरंगों के साथ-साथ असतत तरंगों का बहुत महत्व है।मुख्य इस प्रकार हैं।

1) स्थानिक उलटा(आर )। इस परिवर्तन के संबंध में, मजबूत और विद्युत चुम्बकीय बातचीत के कारण होने वाली प्रक्रियाएं सममित हैं। इन प्रक्रियाओं को उसी तरह दो अलग-अलग कार्टेशियन समन्वय प्रणालियों में वर्णित किया गया है जो एक दूसरे से प्राप्त समन्वय अक्षों की दिशाओं को विपरीत दिशा में बदलते हैं (तथाकथित संक्रमण "दाएं" से "बाएं" समन्वय प्रणाली में)। यह परिवर्तन तीन परस्पर लंबवत विमानों के बारे में दर्पण प्रतिबिंब द्वारा भी प्राप्त किया जा सकता है; इसलिए, स्थानिक उलटा के संबंध में, आमतौर पर दर्पण एस कहा जाता है। दर्पण एस की उपस्थिति का अर्थ है कि यदि मजबूत या विद्युत चुम्बकीय संपर्क के कारण प्रकृति में कोई प्रक्रिया होती है, तो एक और प्रक्रिया हो सकती है जो समान संभावना के साथ आगे बढ़ती है और है जैसे पहले की "दर्पण छवि" होगी। इस मामले में, दोनों प्रक्रियाओं की विशेषता वाली भौतिक मात्रा एक निश्चित तरीके से संबंधित होगी। उदाहरण के लिए, कण वेग और विद्युत क्षेत्र की ताकत दिशाओं को विपरीत दिशाओं में बदल देगी, लेकिन चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और कोणीय गति की दिशाएं नहीं बदलेगी।

फेनोमेना (उदाहरण के लिए, प्रकाश के ध्रुवीकरण के विमान के दाएं या बाएं घूर्णन) जो आइसोमर पदार्थों (ऑप्टिकल) में होते हैं संवयविता) वास्तव में, हालांकि, इस तरह की घटनाओं में दर्पण एस का उल्लंघन नहीं किया जाता है: यह खुद को इस तथ्य में प्रकट करता है कि किसी भी पदार्थ के लिए, उदाहरण के लिए, एक बाएं हाथ में, रासायनिक संरचना में समान पदार्थ मौजूद होता है, जिसके अणु एक होते हैं पहले वाले के अणुओं की "दर्पण छवि" और जो दाएं हाथ की होगी।

मिरर एस की गड़बड़ी के कारण होने वाली प्रक्रियाओं में देखा जाता है कमजोर बातचीत.

2) एंटीपार्टिकल्स द्वारा सभी कणों के प्रतिस्थापन का परिवर्तन ( आवेश संयुग्मन, साथ)। एस। इस परिवर्तन के संबंध में मजबूत और विद्युत चुम्बकीय बातचीत के परिणामस्वरूप होने वाली प्रक्रियाओं के लिए भी होता है, और कमजोर बातचीत की प्रक्रियाओं में इसका उल्लंघन होता है। जब आवेश संयुग्मन परिवर्तित होता है, तो कणों के आवेश, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति विपरीत मानों में बदल जाती है।

3) उलटा और चार्ज संयुग्मन परिवर्तनों का अनुक्रमिक प्रदर्शन (उत्पाद) ( संयुक्त उलटा, एसआर)। चूंकि इन परिवर्तनों में से प्रत्येक के संबंध में मजबूत और विद्युत चुम्बकीय बातचीत सममित हैं, वे संयुक्त उलटा के संबंध में भी सममित हैं। हालांकि, इस परिवर्तन के संबंध में, कमजोर अंतःक्रियाएं भी सममित हो जाती हैं, जिसमें अलग-अलग उलटा परिवर्तन और चार्ज संयुग्मन के संबंध में एस नहीं होता है। संयुक्त व्युत्क्रमण के संबंध में कमजोर अंतःक्रियात्मक प्रक्रियाओं का संकेत हो सकता है कि उनमें दर्पण एस की अनुपस्थिति प्राथमिक कणों की संरचना से जुड़ी है और उनकी संरचना में एंटीपार्टिकल्स, जैसा कि यह था, एक "दर्पण छवि" संबंधित कण। इस अर्थ में, किसी भी कण के साथ होने वाली कमजोर बातचीत की प्रक्रियाएं और उनके एंटीपार्टिकल्स के साथ संबंधित प्रक्रियाएं उसी तरह से जुड़ी होती हैं जैसे ऑप्टिकल आइसोमर्स में होती हैं।

लंबे समय तक रहने वाले K . के क्षय की खोज 0 ली-मेसन 2 p-मेसन में और K . के क्षय में आवेश विषमता की उपस्थिति 0 ली® पी+ + ई- + ने (पी+ + एम- + एनएम) और के 0 ली® p- + e+ + ne (p- + m+ + nm ) (देखें के-मेसन्स) संयुक्त व्युत्क्रम के संबंध में असममित बलों के अस्तित्व को इंगित करता है। यह अभी तक स्थापित नहीं किया गया है कि क्या ये बल ज्ञात मौलिक अंतःक्रियाओं (मजबूत, विद्युत चुम्बकीय, कमजोर) में छोटे जोड़ हैं या क्या उनकी एक विशेष प्रकृति है। एसआर-सी के उल्लंघन की संभावना को बाहर करना भी असंभव है। छोटे अंतराल पर अंतरिक्ष-समय के विशेष ज्यामितीय गुणों से जुड़ा हुआ है।

4) समय संकेत परिवर्तन परिवर्तन ( समय उलट, टी )। इस परिवर्तन के संबंध में, मजबूत, विद्युत चुम्बकीय और कमजोर अंतःक्रियाओं के परिणामस्वरूप होने वाली सभी प्राथमिक प्रक्रियाएं सममित होती हैं (K के क्षय के अपवाद के साथ) 0 ली-मेसन)।

5) तीन परिवर्तनों का उत्पाद: चार्ज संयुग्मन सी, उलटा पी और समय उलटा टी (सीपीटी-समरूपता; देखें। सीपीटी प्रमेय) सीपीटी-एस क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के सामान्य सिद्धांतों का अनुसरण करता है। यह मुख्य रूप से एस के साथ जुड़ा हुआ है लोरेंत्ज़ परिवर्तनऔर बातचीत का इलाका (यानी, एक बिंदु पर क्षेत्रों की बातचीत के साथ)। इस सी को पकड़ना होगा, भले ही बातचीत सी, पी, और टी अलग-अलग किए गए प्रत्येक परिवर्तन के संबंध में असममित थे। CPT-invariance का एक परिणाम तथाकथित है। क्रॉस (क्रॉसिंग) एस। कणों और एंटीपार्टिकल्स के साथ होने वाली प्रक्रियाओं के विवरण में। इसलिए, उदाहरण के लिए, तीन प्रतिक्रियाएं - कण बी द्वारा एक कण का लोचदार प्रकीर्णन: ए + बी ® ए + बी, एक एंटीपार्टिकल का लोचदार प्रकीर्णन

कण बी पर: + बी ®

बी और कण ए और उसके एंटीपार्टिकल का विनाश

कणों की एक जोड़ी में b, : a +

एकल . द्वारा वर्णित हैं विश्लेषणात्मक कार्य(सिस्टम की कुल ऊर्जा के वर्ग और स्थानांतरित गति के वर्ग के आधार पर), जो इन चरों के परिवर्तन के विभिन्न क्षेत्रों में इनमें से प्रत्येक प्रक्रिया का आयाम देता है।

6) समान कणों का रूपांतरण क्रमपरिवर्तन। समान कणों वाले किसी निकाय का तरंग फलन समरूप कणों के किसी भी युग्म के क्रमपरिवर्तन के संबंध में सममित होता है (अर्थात उनके निर्देशांक और स्पिन) पूर्णांक के साथ, विशेष रूप से शून्य, स्पिन और अर्ध-पूर्णांक स्पिन वाले कणों के लिए इस तरह के क्रमपरिवर्तन के संबंध में एंटीसिमेट्रिक है (देखें क्वांटम यांत्रिकी).

समरूपता और संरक्षण कानून

इसके अनुसार नोथेर प्रमेय, प्रत्येक एस। परिवर्तन, एक निरंतर बदलते पैरामीटर द्वारा विशेषता, एक ऐसे सिस्टम के लिए संरक्षित (समय के साथ नहीं बदलता) मान से मेल खाता है जिसमें यह एस है। अंतरिक्ष में एक बंद प्रणाली के बदलाव के संबंध में एस भौतिक कानूनों से, इसका संपूर्ण घूर्णन, और मूल समय में परिवर्तन क्रमशः संवेग, कोणीय संवेग और ऊर्जा के संरक्षण के नियमों का पालन करते हैं। एस से पहली तरह के गेज परिवर्तनों के संबंध में - आइसोटोपिक इनवेरिएंस से - आवेशों के संरक्षण के नियम (विद्युत, बेरियन, आदि), समस्थानिक स्पिनमजबूत बातचीत प्रक्रियाओं में। असतत प्रणालियों के लिए, वे शास्त्रीय यांत्रिकी में किसी भी संरक्षण कानून का नेतृत्व नहीं करते हैं। हालांकि, क्वांटम यांत्रिकी में, जिसमें सिस्टम की स्थिति को एक तरंग फ़ंक्शन द्वारा वर्णित किया जाता है, या तरंग क्षेत्रों के लिए (उदाहरण के लिए, एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र), जहां अध्यारोपण सिद्धांतअसतत एस के अस्तित्व से। कुछ विशिष्ट मात्राओं के संरक्षण के नियमों का पालन करें जिनका शास्त्रीय यांत्रिकी में कोई एनालॉग नहीं है। ऐसी मात्राओं के अस्तित्व को स्थानिक के उदाहरण द्वारा प्रदर्शित किया जा सकता है समानता, जिसका संरक्षण स्थानिक व्युत्क्रम के संबंध में एस से होता है। वास्तव में, y1 को सिस्टम की कुछ स्थिति का वर्णन करने वाला तरंग फ़ंक्शन होने दें, और y2 रिक्त स्थान से उत्पन्न सिस्टम का तरंग फ़ंक्शन हो। उलटा (प्रतीकात्मक रूप से: y2 = y1 , जहां अंतरिक्ष उलटा ऑपरेटर है)। फिर, यदि स्थानिक व्युत्क्रम के संबंध में एक एस मौजूद है, तो y2 सिस्टम की संभावित अवस्थाओं में से एक है और, सुपरपोजिशन के सिद्धांत के अनुसार, सिस्टम की संभावित अवस्थाएं सुपरपोजिशन y1 और y2 हैं: सममित संयोजन ys = y1 + y2 और एंटीसिमेट्रिक संयोजन ya = y1 - y2 । व्युत्क्रम परिवर्तनों के तहत, राज्य y2 नहीं बदलता है (क्योंकि P ys = P y1 + P y2 = y2 + y1 = ys ), और राज्य ya परिवर्तन चिह्न (P ya = P y1 ‒ P y2 = y2 ‒ y1 = ya ) . पहले मामले में, सिस्टम की स्थानिक समता को सकारात्मक (+1) कहा जाता है, दूसरे में, यह नकारात्मक (‒1) है। यदि सिस्टम का तरंग कार्य उन मात्राओं का उपयोग करके निर्दिष्ट किया जाता है जो स्थानिक उलटा (जैसे, उदाहरण के लिए, कोणीय गति और ऊर्जा) के दौरान नहीं बदलते हैं, तो सिस्टम की समता का भी एक निश्चित मूल्य होगा। प्रणाली या तो सकारात्मक या नकारात्मक समता वाली स्थिति में होगी (इसके अलावा, स्थानिक व्युत्क्रम के संबंध में सममित बलों की कार्रवाई के तहत एक राज्य से दूसरे राज्य में संक्रमण बिल्कुल निषिद्ध है)।

इसी तरह, चार्ज समता (सी-पैरिटी) और संयुक्त समता (सीपी-पैरिटी) का अस्तित्व चार्ज संयुग्मन और संयुक्त उलटा के संबंध में सी से अनुसरण करता है। हालाँकि, ये मात्राएँ केवल बिल्कुल तटस्थ (सभी आवेशों के शून्य मान रखने वाले) कणों या प्रणालियों के लिए एक विशेषता के रूप में काम कर सकती हैं। दरअसल, एक गैर-शून्य चार्ज वाला सिस्टम, चार्ज संयुग्मन पर, एक विपरीत चार्ज साइन वाले सिस्टम में गुजरता है, और इसलिए चार्ज संरक्षण कानून का उल्लंघन किए बिना इन दोनों राज्यों का सुपरपोजिशन बनाना असंभव है। साथ ही, शून्य बेरियन चार्ज के साथ दृढ़ता से बातचीत करने वाले कणों (हैड्रोन) की एक प्रणाली को चिह्नित करने के लिए और विषमता(या हाइपरचार्ज), लेकिन शून्य के अलावा किसी अन्य इलेक्ट्रिक चार्ज के साथ, आप तथाकथित पेश कर सकते हैं। जी-समता। यह विशेषता मजबूत अंतःक्रियाओं के समस्थानिक आक्रमण से उत्पन्न होती है (जिसे "आइसोटोपिक स्पेस" में रोटेशन परिवर्तन के संबंध में एस के रूप में व्याख्या किया जा सकता है) और चार्ज संयुग्मन। ऐसी प्रणाली का एक उदाहरण है पाई मेसन. कला भी देखें। संरक्षण कानून.

क्वांटम यांत्रिक प्रणालियों और स्थिर अवस्थाओं की समरूपता। अध: पतन में

विभिन्न क्वांटम यांत्रिक प्रणालियों के अनुरूप मात्राओं का संरक्षण इस तथ्य का परिणाम है कि उनके अनुरूप ऑपरेटर सिस्टम के हैमिल्टनियन के साथ यात्रा करते हैं यदि यह स्पष्ट रूप से समय पर निर्भर नहीं करता है (सीएफ। क्वांटम यांत्रिकी, क्रमपरिवर्तन संबंध) इसका मतलब यह है कि ये मात्राएं सिस्टम की ऊर्जा के साथ-साथ मापने योग्य हैं, यानी, वे ऊर्जा के दिए गए मूल्य के लिए काफी निश्चित मान ले सकते हैं। इसलिए, उनसे आप तथाकथित बना सकते हैं। मात्राओं का एक पूरा सेट जो सिस्टम की स्थिति को निर्धारित करता है। उस।, स्थिर अवस्था(एक दी गई ऊर्जा के साथ राज्य) एक प्रणाली के एस के अनुरूप मात्राओं द्वारा निर्धारित किया जाता है। विचाराधीन प्रणाली।

एस की उपस्थिति इस तथ्य की ओर ले जाती है कि क्वांटम यांत्रिक प्रणाली की गति के विभिन्न राज्य, जो एस। परिवर्तन द्वारा एक दूसरे से प्राप्त होते हैं, भौतिक मात्राओं के समान मूल्य होते हैं जो इन परिवर्तनों के तहत नहीं बदलते हैं। इस प्रकार, सिस्टम का एस, एक नियम के रूप में, की ओर जाता है अध: पतन. उदाहरण के लिए, कई अलग-अलग राज्य सिस्टम की ऊर्जा के एक निश्चित मूल्य के अनुरूप हो सकते हैं, जो सी के परिवर्तनों के दौरान एक दूसरे के माध्यम से बदलते हैं। गणितीय रूप से, ये राज्य सिस्टम के समूह सी के एक अपरिवर्तनीय प्रतिनिधित्व के आधार का प्रतिनिधित्व करते हैं (देखें सेक। समूह) यह क्वांटम यांत्रिकी में समूह सिद्धांत के तरीकों के अनुप्रयोग की उपयोगिता को निर्धारित करता है।

सिस्टम के स्पष्ट एस से जुड़े ऊर्जा स्तरों की गिरावट के अलावा (उदाहरण के लिए, पूरे सिस्टम के घूर्णन के संबंध में), कई समस्याओं में तथाकथित से जुड़ी एक अतिरिक्त गिरावट है। छिपा एस बातचीत। इस तरह के छिपे हुए एस मौजूद हैं, उदाहरण के लिए, कूलम्ब इंटरैक्शन के लिए और आइसोट्रोपिक . के लिए थरथरानवाला.

यदि एक प्रणाली जिसमें कुछ एस होता है, वह उन बलों के क्षेत्र में है जो इस एस का उल्लंघन करते हैं (लेकिन इतना कमजोर है कि उन्हें एक छोटी सी गड़बड़ी के रूप में माना जा सकता है), मूल प्रणाली के पतित ऊर्जा स्तर विभाजित हैं: विभिन्न राज्य, जो , एस सिस्टम के कारण समान ऊर्जा थी, "असममित" गड़बड़ी की कार्रवाई के तहत, वे विभिन्न ऊर्जा विस्थापन प्राप्त करते हैं। ऐसे मामलों में जहां परेशान करने वाले क्षेत्र में एक निश्चित एस होता है, जो मूल प्रणाली के एस का हिस्सा होता है, ऊर्जा के स्तर की गिरावट पूरी तरह से दूर नहीं होती है: कुछ स्तर बातचीत के एस के अनुसार पतित रहते हैं। जो परेशान करने वाले क्षेत्र को "चालू" करता है।

सिस्टम में ऊर्जा-पतित राज्यों की उपस्थिति, बदले में, एक एस इंटरैक्शन के अस्तित्व को इंगित करती है और यह संभव बनाती है, सिद्धांत रूप में, इस एस को खोजने के लिए, जब यह पहले से ज्ञात नहीं है। बाद की परिस्थिति एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, उदाहरण के लिए, प्राथमिक कण भौतिकी में। समान द्रव्यमान और अन्य समान विशेषताओं वाले कणों के समूहों के अस्तित्व, लेकिन विभिन्न विद्युत आवेशों (तथाकथित समस्थानिक गुणक) ने मजबूत अंतःक्रियाओं के समस्थानिक आक्रमण को स्थापित करना संभव बना दिया, और समान गुणों वाले कणों को व्यापक रूप से संयोजित करने की संभावना को स्थापित किया। समूहों ने एसयू (3) - सी की खोज की। इस एस का उल्लंघन करने वाली मजबूत बातचीत और बातचीत (देखें। मजबूत बातचीत) ऐसे संकेत हैं कि मजबूत अंतःक्रिया का एक व्यापक समूह सी है।

एक बहुत ही उपयोगी अवधारणा तथाकथित है। सिस्टम का गतिशील एस, जो तब उत्पन्न होता है जब परिवर्तनों पर विचार किया जाता है, जिसमें विभिन्न ऊर्जाओं के साथ सिस्टम की अवस्थाओं के बीच संक्रमण शामिल है। गतिशील एस के समूह का अपरिवर्तनीय प्रतिनिधित्व प्रणाली के स्थिर राज्यों का संपूर्ण स्पेक्ट्रम होगा। गतिशील एस की अवधारणा को उन मामलों तक भी बढ़ाया जा सकता है जहां प्रणाली का हैमिल्टन स्पष्ट रूप से समय पर निर्भर करता है, और इस मामले में क्वांटम यांत्रिक प्रणाली के सभी राज्य जो स्थिर नहीं हैं (अर्थात, कोई ऊर्जा नहीं है) हैं एस के गतिशील समूह के एक अपरिवर्तनीय प्रतिनिधित्व में एकजुट)।

लिट।: विग्नर ई।, समरूपता पर एट्यूड्स, ट्रांस। अंग्रेजी से, एम।, 1971।

एस एस गेर्शटिन।

महान सोवियत विश्वकोश। - एम .: सोवियत विश्वकोश. 1969-1978 .

देखें कि "समरूपता (भौतिकी में)" अन्य शब्दकोशों में क्या है:

- (ग्रीक समरूपता से) भौतिकी के नियम। यदि ऐसे नियम जो भौतिक की विशेषता वाली मात्राओं के बीच संबंध स्थापित करते हैं। प्रणाली, या समय के साथ इन मात्राओं में परिवर्तन का निर्धारण, कुछ कार्यों के दौरान नहीं बदलता है ... ... भौतिक विश्वकोश

गणित में समरूपता (ग्रीक समरूपता से - आनुपातिकता), 1) समरूपता (संकीर्ण अर्थ में), या परावर्तन (दर्पण) अंतरिक्ष में विमान के सापेक्ष (विमान पर सीधी रेखा के सापेक्ष), - अंतरिक्ष का परिवर्तन (विमान), साथ ... ... महान सोवियत विश्वकोश

"मुझे लगता है कि भौतिक घटनाओं के अध्ययन में समरूपता के गुणों पर विचार करना दिलचस्प होगा, जो कि क्रिस्टलोग्राफरों से बहुत परिचित है।"

इस प्रकार पियरे क्यूरी का एक छोटा लेख "ऑन सिमेट्री इन फिजिकल फेनोमेना: सिमिट्री ऑफ इलेक्ट्रिक एंड मैग्नेटिक फील्ड्स" शुरू हुआ, जो 1894 में फ्रेंच जर्नल ऑफ फिजिक्स में प्रकाशित हुआ था।

क्यूरी से पहले, भौतिक विज्ञानी अक्सर उन विचारों का उपयोग करते थे जो समरूपता की स्थिति से अनुसरण करते हैं। यह कहने के लिए पर्याप्त है कि यांत्रिकी और विशेष रूप से सांख्यिकी में कई समस्याओं को केवल समरूपता की स्थिति के आधार पर हल किया गया था। लेकिन आमतौर पर ये शर्तें काफी सरल और स्पष्ट होती हैं और इन पर विस्तृत विचार करने की आवश्यकता नहीं होती है। पहली बार, भौतिकविदों को क्रिस्टल के अध्ययन में भौतिक गुणों की समरूपता की एक गैर-तुच्छ अभिव्यक्ति का सामना करना पड़ा।

पहली बार, क्यूरी ने अपने लेख में भौतिक घटनाओं की समरूपता की स्पष्ट परिभाषा दी थी। "किसी घटना की विशेषता समरूपता," उन्होंने लिखा, "घटना के अस्तित्व के साथ संगत अधिकतम समरूपता है।" उनके द्वारा विकसित भौतिक घटनाओं की समरूपता के लिए सामान्य दृष्टिकोण, मैरी क्यूरी द्वारा अपने पति के बारे में एक जीवनी रेखाचित्र में बहुत सटीक रूप से समझाया गया था: "पी। क्यूरी ने समरूपता की अवधारणा का असीम रूप से विस्तार किया, बाद वाले को अंतरिक्ष की एक स्थिति के रूप में माना जिसमें एक दी गई घटना होती है। इस अवस्था को निर्धारित करने के लिए, न केवल माध्यम की संरचना को जानना आवश्यक है, बल्कि अध्ययन के तहत वस्तु की गति की प्रकृति के साथ-साथ उस पर कार्य करने वाले भौतिक कारकों को भी ध्यान में रखना आवश्यक है। एक माध्यम की समरूपता को चिह्नित करते समय, क्यूरी के निम्नलिखित विचारों को याद रखना महत्वपूर्ण है: प्रत्येक घटना की विशेष समरूपता का निर्धारण करना चाहिए और एक वर्गीकरण पेश करना चाहिए जिससे मुख्य समरूपता समूहों को स्पष्ट रूप से देखना संभव हो सके। द्रव्यमान, विद्युत आवेश, तापमान में एक ही प्रकार की समरूपता होती है, जिसे अदिश कहते हैं; यह, दूसरे शब्दों में, गोले की समरूपता है। पानी के प्रवाह और प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह में ध्रुवीय वेक्टर की तरह एक तीर की समरूपता होती है। एक लम्ब वृत्तीय बेलन की सममिति टेंसर प्रकार की होती है।

1. यांत्रिकी में समरूपता

पियरे क्यूरी भौतिक आंकड़ों की समरूपता के माध्यम से क्रिस्टल (ज्यामितीय आंकड़े) की समरूपता से भौतिक घटनाओं की समरूपता में आए। इसने क्रिस्टल के भौतिक गुणों का वर्णन करने में महत्वपूर्ण परिणाम लाए हैं और भौतिकी के अन्य क्षेत्रों में महान प्रगति का वादा किया है।

लेकिन पियरे क्यूरी के काम ने भौतिकी में समरूपता के विचार के विकास को प्रभावित नहीं किया। इस अजीब विरोधाभास के कारण, पहले बताए गए लोगों के अलावा (क्यूरी के कार्यों की क्रिस्टलोग्राफिक प्रकृति, संक्षिप्तता, यदि उनकी प्रस्तुति की संक्षिप्तता नहीं है), इस तथ्य में भी निहित है कि वे बहुत देर से दिखाई दिए, जब भौतिकी पहले से ही बहुत कुछ जमा कर चुकी थी। भौतिक घटनाओं की समरूपता के लिए थोड़ा अलग दृष्टिकोण में अनुभव, जो XVII-XIX सदियों में यांत्रिकी के विकास से जुड़ा है।

उस समय, यांत्रिकी लगभग सभी भौतिकी थी। सबसे महत्वपूर्ण था निकायों की गति और अंतःक्रिया का अध्ययन। प्रासंगिक कानून, जो अब हमें इतने स्पष्ट प्रतीत होते हैं, के लिए उत्कृष्ट वैज्ञानिकों की कई पीढ़ियों के विशाल कार्य की आवश्यकता थी। कोपरनिकस, केप्लर, गैलीलियो, डेसकार्टेस, हाइजेन्स भौतिक निकायों की गति को नियंत्रित करने वाले सच्चे नियमों को समझने के लिए कदम से कदम मिलाते हैं।

इन कानूनों को अंततः आइजैक न्यूटन (1643-1727) द्वारा तैयार किया गया था। लेकिन चूंकि आंदोलन अंतरिक्ष और समय में होता है, इसलिए उन्हें अपनी संपत्तियों को पोस्ट करते हुए कुछ प्रावधानों को सामान्य बनाना और तैयार करना पड़ा।

न्यूटन का मानना ​​​​था कि किसी भी पिंड से मुक्त और स्वतंत्र एक पूर्ण स्थान है। यह निरपेक्ष स्थान आइसोट्रोपिक है, यानी इसमें कोई भी दिशा समान है। इसके अलावा, यह सजातीय है, क्योंकि अंतरिक्ष में कोई भी दो बिंदु एक दूसरे से अप्रभेद्य हैं। निरपेक्ष समय भी है, किसी भी प्रक्रिया से स्वतंत्र, शाश्वत और समान रूप से बहता हुआ। समय बीतने की एकरूपता का तात्पर्य इसकी एकरूपता से है: समय बीतने की गति समय के साथ नहीं बदलती है।

और फिर मेरे दिमाग में ऊंचाइयों से एक चमक फूट पड़ी,

अपने सभी प्रयासों की सिद्धि को लेकर।

(दांते)

सभी मानव ज्ञान

चिंतन से शुरू होता है

अवधारणाओं पर आगे बढ़ना

और विचारों के साथ समाप्त होता है।

(आई. कांत)

योजना:पृष्ठ

I. प्रस्तावना

1. प्रकृति का विज्ञान।

2. मुझे इस विषय में क्या दिलचस्पी है?

द्वितीय. मुख्य हिस्सा

1. भौतिकी और गणित।

2. विज्ञान की सुंदरता।

3. स्थान और समय की समरूपता।

4. अंतरिक्ष की समरूपता।

5. समरूपता और समय की उत्क्रमणीयता।

6. मिरर समरूपता।

7. अंतरिक्ष में घूमता है - समय।

8. भौतिक घटनाओं की समरूपता।

9. दर्पण समरूपता का उल्लंघन।

10. चार्ज-मिरर समरूपता।

11. सहज समरूपता का टूटना।

12. आंतरिक समरूपता।

13. गेज इनवेरिएंस।

14. समस्थानिक समरूपता।

15. अजीब। एक समरूपता का इतिहास।

16. क्वार्क।

III. निष्कर्ष

1. भौतिकी का विज्ञान मेरा शौक है।

चतुर्थ। शर्तें और साहित्य

मैं. परिचय

प्रकृति का विज्ञान - भौतिक विज्ञान, जो भौतिक दुनिया के सार और नींव को प्रकट करता है, हमें सत्य के लिए एक सख्त और कठिन रास्ते पर ले जाता है। जिज्ञासा और आश्चर्य एक व्यक्ति को इस रास्ते पर धकेलते हैं, उसे जीवन भर अध्ययन करने के लिए मजबूर करते हैं। इसके लिए, प्रकृति उसे एक महान आशीर्वाद - ज्ञान देती है, और यह मनुष्य की सेवा करती है, पृथ्वी पर उसके काम को सुविधाजनक बनाती है, जिससे अंतरिक्ष का रास्ता खुल जाता है।

विज्ञान के विकास के अपने नियम हैं। परिवेश के अवलोकन से, प्रक्रियाओं और घटनाओं की प्रकृति और कनेक्शन के बारे में एक धारणा पैदा होती है; सिद्धांत तथ्यों और प्रशंसनीय मान्यताओं से निर्मित है; सिद्धांत का प्रयोग द्वारा परीक्षण किया जाता है और, पुष्टि की जा रही है, विकसित होना जारी है, फिर से अनगिनत बार परीक्षण किया गया है ... विकास का ऐसा कोर्स वैज्ञानिक पद्धति का गठन करता है; यह आपको वैज्ञानिक सत्य से त्रुटि को अलग करने, धारणा की पुष्टि करने, त्रुटियों से बचने की अनुमति देता है।

सामान्य वैज्ञानिक पद्धति के अनुप्रयोग का भौतिकी का अपना रूप है, ज्ञान के अपने सिद्धांत हैं। वे हमें सरलतम ज्यामितीय नियमितता से शुरू होकर और प्राथमिक कणों के गुणों तक विस्तारित, समरूपता की अजीब दुनिया को देखने की अनुमति देते हैं। सिद्धांतों समरूपतासबसे जटिल, सबसे आधुनिक भौतिक सिद्धांतों के आधार पर, इसके अलावा, प्रकृति के नियमों के आधार पर झूठ बोलते हैं। आधुनिक भौतिकी की मुख्य दिशा समरूपता की खोज और प्रकृति के नियमों की एकता है।

हम 20वीं शताब्दी में भौतिकी में हुई उन आश्चर्यजनक घटनाओं के सार को समझने की कोशिश करेंगे, जब क्वांटम सिद्धांत बनाया गया था, जिसने सूक्ष्म-वस्तुओं को नियंत्रित करने वाले कानूनों की खोज करना संभव बना दिया; सापेक्षता का सिद्धांत, जिसने अंतरिक्ष और समय का एक नया विचार दिया ... जब इन सिद्धांतों को जोड़ा गया, तो उन्होंने प्राथमिक कणों की एक पूरी दुनिया की खोज की, दूर के सितारों के रहस्यों को जानने के लिए, ज्ञान के लिए ब्रह्मांड के इतिहास से।

एक बार एक अखबार में मैंने एक हवाई जहाज दुर्घटना के बारे में एक रिपोर्ट पढ़ी, जिसका कारण संरचना में समरूपता का उल्लंघन था, केवल 1 बजे। मुझे अन्य विज्ञानों के साथ समरूपता के संबंध में दिलचस्पी थी, खासकर भौतिकी के साथ। मैं और जानना चाहता था। और यह पता चला कि इस विषय पर सामग्री का खजाना है, जिसे मैंने पढ़ा, अध्ययन किया और आनंद के साथ प्रशंसा की। अपने सार में, उन्होंने समरूपता और भौतिकी के बीच के संबंध को दर्शाने वाली जानकारी का सावधानीपूर्वक चयन किया। भौतिकी प्राकृतिक घटनाओं की एकता, समरूपता, गतिकी को समझने के तरीकों की रूपरेखा तैयार करती है, यदि संभव हो तो, दुनिया की एक सटीक तस्वीर खींचने की कोशिश करती है, यह पता लगाती है कि हमारी दुनिया में क्या संभव ज्यामितीय अवधारणाओं को महसूस किया जाता है। हमारे आस-पास की दुनिया का अध्ययन करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण अवधारणा समरूपता है। समरूपता का विचार प्रकृति ने ही सुझाया है। जिज्ञासा, यह जानने की इच्छा कि प्रकृति कैसे काम करती है - इन सभी ने मुझे इस विषय का अध्ययन करने के लिए प्रेरित किया। सैद्धांतिक भौतिकी क्या है, सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी कैसे काम करते हैं? वे कागज और पेंसिल के साथ प्रकृति का अध्ययन कैसे करते हैं, पहले प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक रूप से प्रकृति के नियमों के आधार पर नए संबंधों को प्राप्त करते हैं। समरूपता क्या भूमिका निभाती है?

द्वितीय. मुख्य हिस्सा।

1. भौतिकी और गणित।

क्वांटम यांत्रिकी के संस्थापकों में से एक, जर्मन वैज्ञानिक मैक्स बॉर्न ने कहा: "गणितीय औपचारिकता जटिल चीजों का वर्णन करने में एक बिल्कुल अद्भुत सेवा प्रदान करती है ..." वास्तव में, भौतिक दुनिया का मात्रात्मक विवरण गणित के बिना असंभव है: यह एक प्रदान करता है समीकरणों को हल करने का तरीका, वर्णन के तरीके, यह सौंदर्य अनुभवी विज्ञानों को प्रकट करता है। कुशल परिवर्तनों के बाद, कई समरूपताओं को केवल सबसे जटिल गणितीय निर्माणों की सहायता से देखा जा सकता है।

हमने मैक्स बॉर्न के शब्दों से शुरुआत की, लेकिन हमने गणितीय औपचारिकता के बारे में उनके बयान के केवल पहले आधे हिस्से का हवाला दिया, और दूसरा है: "... लेकिन यह वास्तविक प्रक्रियाओं को समझने में बिल्कुल भी मदद नहीं करता है।"

गणितीय निर्माण आसपास की दुनिया के गुणों पर निर्भर नहीं करते हैं, गणित को भौतिक मात्रा के समीकरणों का उपयोग करने में कोई दिलचस्पी नहीं है, इसलिए गणित "सभी प्राकृतिक विज्ञानों के लिए एक सार्वभौमिक उपकरण" बन गया है। गणित के सभी निष्कर्ष तार्किक रूप से कठोर और त्रुटिहीन होने चाहिए, उनका पालन करना चाहिए और उन्हें स्वयंसिद्ध के रूप में स्वीकार किया जाना चाहिए।

भौतिकी दुनिया की यथासंभव सटीक तस्वीर खींचने की कोशिश करती है, अप्रमाणित मान्यताओं का उपयोग करते हुए, मूल्यांकन करती है कि वे कितने आश्वस्त हैं, यह अनुमान लगाते हुए कि प्रकृति में क्या लापता रिश्ते महसूस किए जाते हैं। यदि एक गणितज्ञ सभी संभावित प्रकार की ज्यामिति की खोज करता है, तो एक भौतिक विज्ञानी को पता चलता है कि हमारी दुनिया में वास्तव में कौन से ज्यामितीय संबंध लागू होते हैं।

भौतिक विज्ञानी समाधान के तरीकों के बारे में इतना नहीं सोचता है, लेकिन इस बारे में कि क्या किए गए सरलीकरण वैध हैं, किस सटीकता के साथ और चर के मूल्यों के लिए, समीकरण सही ढंग से घटना का वर्णन करते हैं और सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि क्या होगा यदि परिणाम की पुष्टि या खंडन अनुभव द्वारा किया जाता है, किन मान्यताओं को अस्वीकार करना होगा, अन्य सभी ज्ञात घटनाओं के बारे में हमारा दृष्टिकोण कैसे बदलेगा। यदि ऐसा होता है कि भौतिकी के किसी भी क्षेत्र के सभी परिणाम कुछ सख्ती से स्थापित प्रयोगात्मक सिद्धांतों से प्राप्त किए जा सकते हैं, तो यह क्षेत्र लागू गणित या प्रौद्योगिकी की एक शाखा बन जाएगा, जैसा कि शास्त्रीय यांत्रिकी, इलेक्ट्रोडायनामिक्स, सापेक्षता सिद्धांत के साथ हुआ था। भौतिकी में सैद्धांतिक निर्माण के लिए प्रकृति के पहले से ही ज्ञात नियमों के साथ निरंतर समन्वय की आवश्यकता होती है, जो हम अपने आसपास की दुनिया के बारे में जानते हैं। एक भौतिक सिद्धांत एक तार्किक निर्माण नहीं है, बल्कि एक इमारत है जिसे परीक्षण के लिए प्रशंसनीय मान्यताओं पर बनाया गया है।

भौतिकी और गणित विभिन्न लक्ष्यों और समस्याओं को हल करने के दृष्टिकोण वाले विज्ञान हैं।

2. विज्ञान की सुंदरता।

प्राचीन यूनानी खगोलशास्त्री टॉलेमी ने एक स्थिर पृथ्वी के चारों ओर ग्रहों की गति का एक गणितीय सिद्धांत विकसित किया और इस सिद्धांत ने उन्हें आकाश में गणना करना संभव बना दिया। 1542 में, महान पोलिश वैज्ञानिक निकोलस कोपरनिकस का मुख्य कार्य "आकाशीय क्षेत्रों की क्रांति पर" लिखा गया था, जिसने प्राकृतिक विज्ञान में एक क्रांति की, जिसमें पृथ्वी की धुरी के चारों ओर पृथ्वी के घूमने और आकाशीय पिंडों की गति की व्याख्या की गई थी। सूर्य के चारों ओर पृथ्वी और ग्रहों का संचलन। कोपरनिकस के सूर्य केन्द्रित तंत्र ने टॉलेमी की जटिल भूकेन्द्रित प्रणाली का स्थान ले लिया।

20वीं सदी के उल्लेखनीय सिद्धांत के अनुसार। - सापेक्षता का सिद्धांत, प्रकृति के नियमों को किसी भी समन्वय प्रणाली में तैयार किया जा सकता है, यहां तक ​​कि एक घूर्णन में भी। ब्रह्मांड में कोई समर्पित समन्वय प्रणाली नहीं है, और यदि ऐसा है, तो दोनों दृष्टिकोण - टॉलेमी और कॉपरनिकस - दोनों समान हैं, पहला पृथ्वी को संदर्भ प्रणाली के रूप में लेता है, और दूसरा - सूर्य।

लेकिन यहां कोपरनिकन प्रणाली की सुंदरता ने इसके वजनदार शब्द को कहा। सूर्यकेंद्रित प्रणाली में ग्रहों की गति का वर्णन करने की सरलता इसे इतना आसान बनाती है काम……। ,जो एक गुणात्मक रूप से नई घटना में बदल जाता है, सिद्धांत के विकास का मार्ग प्रशस्त करता है। केप्लर के नियमों की खोज, न्यूटन के खगोलीय यांत्रिकी कोपरनिकस द्वारा खोजी गई दुनिया की सुंदरता के परिणाम हैं।

भौतिकी में ब्रह्मांड की एक छिपी हुई आंतरिक सुंदरता है, लेकिन भौतिक सिद्धांत की सुंदरता अक्सर इतनी आश्वस्त होती है कि यह भौतिकविदों को किए गए अनुमानों की पुष्टि या खंडन करने के लिए सबसे जटिल प्रयोगों को स्थापित करने के लिए मजबूर करती है।

जब एक वैज्ञानिक को एक सुंदर निर्माण मिलता है, तो यह लगभग हमेशा समस्या को हल करता है या भविष्य में अन्य समस्याओं के लिए उपयोगी होता है। सुंदरता की खोज हमें प्रकृति के ज्ञान की ओर ले जाती है।

3. स्थान और समय की समरूपता।

आनुपातिकता "समरूपता" शब्द का प्राचीन अर्थ है। प्राचीन दार्शनिक समरूपता, व्यवस्था और निश्चितता को सुंदरता का सार मानते हैं। आर्किटेक्ट, कलाकार, यहां तक ​​कि कवि और संगीतकार भी समरूपता के नियमों को प्राचीन काल से जानते हैं। ज्यामितीय आभूषण सख्ती से सममित रूप से बनाए जाते हैं; शास्त्रीय वास्तुकला में सीधी रेखाओं, कोणों, वृत्तों, स्तंभों की समानता, खिड़कियां, मेहराब, वाल्टों का प्रभुत्व है। बेशक, कला में समरूपता शाब्दिक नहीं है - हम चित्र में बाईं ओर एक व्यक्ति को नहीं देखेंगे और ठीक उसी तरह दाईं ओर। कला के काम की समरूपता के नियम रूपों की एकरूपता नहीं, बल्कि तत्वों की गहरी स्थिरता का संकेत देते हैं। विषमता समरूपता का दूसरा पक्ष है, न तो प्रकृति और न ही कला सटीक समरूपता को सहन करती है।

विज्ञान में समरूपता की अवधारणा को लगातार विकसित और परिष्कृत किया गया है। विज्ञान ने नई, पहले अज्ञात समरूपताओं की एक पूरी दुनिया खोल दी है, इसकी जटिलता और समृद्धि में हड़ताली - स्थानिक और आंतरिक, वैश्विक और स्थानीय समरूपता; यहां तक ​​​​कि ऐसे प्रश्न जैसे कि विश्व-विरोधी के अस्तित्व की संभावना, नए कणों की खोज, समरूपता की अवधारणा से जुड़े हैं।

4. अंतरिक्ष की समरूपता।

समरूपता में सबसे सरल अंतरिक्ष की समरूपता और समरूपता है। सुंदर शब्द "आइसोट्रॉपी" का अर्थ है दिशा से वस्तुओं के गुणों की स्वतंत्रता। अंतरिक्ष की समरूपता का अर्थ है कि प्रत्येक भौतिक उपकरण को किसी भी स्थान पर समान रूप से कार्य करना चाहिए, जब तक कि आसपास की भौतिक स्थिति में परिवर्तन न हो।

और इसलिए, विस्थापन और घूर्णन के संबंध में भौतिकी के नियम अपरिवर्तनीय - अपरिवर्तित - होने चाहिए।

5. समरूपता और समय की उत्क्रमणीयता।

न केवल अंतरिक्ष सजातीय है, बल्कि समय भी है। सभी भौतिक घटनाएं उसी तरह चलती हैं, चाहे वे किसी भी समय शुरू हों - एक मिनट या एक अरब साल पहले। दूर के तारों का प्रकाश अरबों वर्षों तक हमारे पास यात्रा करता है, लेकिन तारों के परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य स्थलीय परमाणुओं के समान होती है, दूर के तारों पर इलेक्ट्रॉन उसी तरह चलते हैं जैसे पृथ्वी पर। इस उदाहरण में, समय की एकरूपता को बड़ी सटीकता के साथ स्थापित किया गया है, और इसका मतलब है कि किसी भी समय प्रकृति में सभी प्रक्रियाओं की सापेक्ष गति समान होती है।

प्रकृति के नियम समय के विपरीत करने से नहीं बदलते; समय को पीछे मुड़कर देखने पर हमें वही दिखाई देता है जो हम आगे देखते हैं।

और फिर भी यह स्पष्ट अपरिवर्तनीयता व्यावहारिक जीवन में देखी गई। इसके पीछे यांत्रिक कानूनों की सख्त प्रतिवर्तीता है। लेकिन जब प्रणाली जटिल होती है, तो आपको चमत्कार होने तक बहुत लंबा इंतजार करना पड़ता है, और टूटा हुआ प्याला फिर से पूरा हो जाता है। ब्रह्मांड के अस्तित्व की तुलना में इसमें अधिक समय लगेगा। दरअसल, अणु गलती से अपने आंदोलनों को इस तरह से समन्वयित कर सकते हैं कि अविश्वसनीय होगा। सरल प्रणालियों में, अजीब घटनाओं की संभावना अधिक होती है; वहां आप समय में आगे और पीछे की घटनाओं की समान व्यवस्था को सीधे देख सकते हैं। गैस की एक छोटी मात्रा में, अणु या तो एक साथ घूमते हैं या फैलते हैं, ताकि घनत्व केवल गैस के घनत्व के साथ औसतन मेल खाता हो, और इन दोलनों की प्रकृति अतीत और भविष्य के संबंध में पूरी तरह से सममित है।

यांत्रिकी और विद्युतगतिकी में, समय की उत्क्रमणीयता सीधे समीकरणों से दिखाई देती है; जैविक सहित अन्य घटनाओं का गहराई से विश्लेषण करने के बाद, भौतिक विज्ञानी इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि हम ब्रह्मांड की एक व्यापक संपत्ति के बारे में बात कर रहे हैं। लेकिन यह पता चला कि प्राथमिक कणों की "कमजोर बातचीत" में कुछ समरूपता का उल्लंघन होता है, जिसमें समय की प्रतिवर्तीता भी शामिल है। इसके अलावा, ब्रह्माण्ड संबंधी दूरी और समय पर समरूपता टूट जाती है। चूँकि बीस अरब साल पहले ब्रह्मांड अति सघन था, जैसा कि तब से इसका विस्तार हो रहा है, अस्थायी एकरूपता और प्रतिवर्तीता का थोड़ा सा उल्लंघन है, लेकिन इसका सामान्य पृथ्वी प्रयोगों पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है।

हमने जिन समरूपताओं के बारे में बात की है, वे वैज्ञानिक भाषा में इस प्रकार तैयार की गई हैं: प्रकृति के सभी नियम अंतरिक्ष और समय में स्थानांतरण संचालन के संबंध में और अंतरिक्ष में घूर्णन के संबंध में अपरिवर्तनीय हैं। बहुत उच्च सटीकता के साथ।

6. मिरर समरूपता।

यदि हम ऊपर से बाईं ओर घुमाते हैं, तो यह घूमेगा और उसी तरह घूमेगा जैसे कि ऊपर से दाईं ओर घूमता है, केवल दाएं शीर्ष की गति के आंकड़े बाईं ओर के आंकड़ों की दर्पण छवि होगी। दर्पण समरूपता की जांच करने के लिए, आप एक ऐसी स्थापना का निर्माण कर सकते हैं जिसमें सभी भाग और उनकी व्यवस्था पिछले वाले के समान दर्पण हो। यदि दोनों सेटिंग्स समान परिणाम देती हैं, तो घटना दर्पण सममित है। यह आवश्यकता दर्पण असममित अणुओं के लिए पूरी होती है: यदि वे समान परिस्थितियों में बनते हैं, तो बाएं अणुओं की संख्या दाएं अणुओं की संख्या के बराबर होती है।

भौतिकी के इतिहास में एक आश्चर्यजनक घटना हुई जब सूक्ष्म जीवों की सहायता से पदार्थ के दो दर्पण रूपों की खोज की गई! आधुनिक सूक्ष्म जीव विज्ञान के संस्थापक, लुई पाश्चर ने सुझाव दिया कि एक कृत्रिम एसिड में दो दर्पण-सममित रूप होते हैं, एक ध्रुवीकरण घनत्व की दिशा को दाईं ओर और दूसरा बाईं ओर मोड़ता है। नतीजतन, दिशा नहीं बदलती है।

7. अंतरिक्ष में घूमता है - समय।

गैलीलियो द्वारा यांत्रिक गतियों की एक उल्लेखनीय संपत्ति की खोज की गई थी: वे एक निश्चित समन्वय प्रणाली में समान हैं और एक समान रूप से पृथ्वी पर और एक उड़ने वाले विमान में चलती हैं। 1924 में, डच भौतिक विज्ञानी हेंड्रिक एंटोन लोरेंत्ज़ ने पाया कि यह संपत्ति इलेक्ट्रोडायनामिक घटना में भी मौजूद है। रास्ते में, एक महत्वपूर्ण परिस्थिति स्पष्ट हो गई: आवेशित पिंडों की गति प्रकाश की गति से अधिक नहीं हो सकती। हेनरी पोंकारी ने दिखाया कि लोरेंत्ज़ के परिणामों का मतलब है कि इलेक्ट्रोडायनामिक्स के समीकरण चार-आयामी अंतरिक्ष में घूर्णन के संबंध में अपरिवर्तनीय हैं, जहां तीन निर्देशांक के अलावा, एक और समय है। आइंस्टीन ने पाया कि यह समरूपता सार्वभौमिक है, कि सभी प्राकृतिक घटनाएं इस तरह के घूर्णन के साथ नहीं बदलती हैं।

यह समरूपता भौतिक नियमों में कैसे प्रकट होती है?

घुमाए जाने पर वे कैसे बदलते हैं, सभी भौतिक मात्राएं भिन्न होती हैं। अदिश बिल्कुल नहीं बदलते; अन्य - वैक्टर - घूर्णन के दौरान व्यवहार करते हैं जैसे कि मूल से अंतरिक्ष में किसी बिंदु तक खींचे गए खंड; कैसे दो वैक्टर का उत्पाद टेंसर को बदलता है; स्पिनर वे मात्राएँ हैं जिनसे कोई एक द्विघात संयोजन बना सकता है जो एक वेक्टर की तरह बदलता है, या एक अदिश संयोजन जो घूर्णन के साथ नहीं बदलता है।

समरूपता के लिए आवश्यक है कि समीकरणों के सभी पदों में ऐसी मात्राएँ हों जो घूर्णन के दौरान उसी तरह बदलती हैं। जिस तरह समय और लंबाई, द्रव्यमान और गति की तुलना करना असंभव है, वैसे ही एक वेक्टर के साथ एक स्केलर की बराबरी करना असंभव है - मोड़ते समय समीकरण का उल्लंघन होगा।

समरूपता का सार मात्राओं के अदिश, वैक्टर, टेंसर, स्पिनर्स में इस विभाजन में निहित है ...

20वीं शताब्दी की शुरुआत में हमने जिन सभी समरूपताओं पर विचार किया है - दर्पण, समरूपता और अंतरिक्ष और समय की समरूपता - चार-आयामी अंतरिक्ष-समय की एकल समरूपता में सापेक्षता के सिद्धांत द्वारा एकजुट थे।

सभी प्राकृतिक घटनाएं इस स्थान में बदलाव, घूर्णन और प्रतिबिंब के संबंध में अपरिवर्तनीय हैं।

8. भौतिक घटनाओं की समरूपता।

अंतरिक्ष-समय की समरूपता के अलावा, कई अन्य समरूपताएं हैं जो भौतिक घटनाओं को नियंत्रित करती हैं, प्राथमिक कणों के गुणों और उनकी बातचीत को निर्धारित करती हैं। हम देखेंगे कि प्रत्येक समरूपता आवश्यक रूप से अपने स्वयं के संरक्षण कानून से मेल खाती है, जिसे समरूपता के समान सटीकता के साथ किया जाता है।

1930 के दशक में जब रेडियोधर्मी क्षय का अध्ययन किया गया तो पता चला कि क्षय के दौरान उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा क्षय से पहले और बाद में नाभिक की ऊर्जा के बीच के अंतर से कम होती है। भौतिकविदों ने सुझाव दिया कि एक तटस्थ कण, एक न्यूट्रिनो, इलेक्ट्रॉनों के साथ मिलकर अतिरिक्त ऊर्जा को दूर ले जाता है। न्यूट्रिनो के अस्तित्व को तब प्रायोगिक तौर पर पदार्थ पर इसकी प्रत्यक्ष क्रिया द्वारा सिद्ध किया गया था। ऊर्जा को उसी सटीकता के साथ संरक्षित किया जाता है जैसे समय की एकरूपता देखी जाती है।

और इसलिए, प्रत्येक समरूपता का अपना संरक्षण कानून होता है। और इसके विपरीत, जब कोई मूल्य अपरिवर्तित रहता है, तो एक समरूपता होती है जो इस मूल्य के संरक्षण को सुनिश्चित करती है। यह आश्चर्य की बात नहीं है कि सभी प्राकृतिक घटनाओं में ऊर्जा, संवेग, कोणीय गति के संरक्षण के नियम देखे जाते हैं, वे अंतरिक्ष और समय की समरूपता के रूप में हमारी दुनिया की ऐसी संपत्ति का परिणाम हैं।

9. दर्पण समरूपता का उल्लंघन।

यह पता चला कि एक आवेशित के-मेसन दो तरह से क्षय होता है: दो या तीन पाई-मेसन में, और दर्पण समरूपता इसे दोनों तरीकों से क्षय होने से रोकती है।

मिरर समरूपता एक संरक्षण कानून से जुड़ी है - समता नामक मात्रा संरक्षित है। यह क्या है?

दर्पण के परावर्तन पर कणों के गुण नहीं बदलने चाहिए, लेकिन तरंग फलन संकेत बदल सकता है। जब यह चिह्न नहीं बदलता है, तो राज्य को सम कहा जाता है, और जब यह चिह्न बदलता है, तो इसे विषम कहा जाता है। इसलिए, यदि दर्पण समरूपता मौजूद है, तो प्रत्येक कण की एक निश्चित समता होती है।

लगभग उसी समय, अमेरिकी भौतिक विज्ञानी कोबाल्ट के बी-क्षय का अध्ययन कर रहे थे, जिसमें एंटीन्यूट्रिनो इलेक्ट्रॉन नाभिक से बाहर निकलते हैं। यह पता चला कि इलेक्ट्रॉन मुख्य रूप से चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में अधिक कोणों पर उड़ते हैं जिसमें कोबाल्ट रखा गया था। दर्पण समरूपता के नियम के अनुसार, उन्हें समान रूप से अधिक बार और नुकीले कोणों पर समान रूप से उड़ना पड़ता था।

भौतिकविदों का भ्रम ऐसा था कि उन्होंने अंतरिक्ष की समरूपता के अन्य गुणों पर संदेह किया। तब लेव डेविडोविच लैंडौ और स्वतंत्र रूप से ली ज़ोंगदाओ और यांग चेटेलिन ने सुझाव दिया कि बी-क्षय में शामिल इलेक्ट्रॉन, न्यूट्रिनो और न्यूक्लियॉन दर्पण असममित हैं, और समरूपता को बहाल करने के लिए, एंटीपार्टिकल्स पर जाना आवश्यक है। ऐसा लग रहा था कि एक रास्ता मिल गया था - भागने की विषमता को भाग लेने वाले कणों की विषमता द्वारा समझाया गया था। तब कमजोर अंतःक्रिया की विषमता का अर्थ अंतरिक्ष के दर्पण समरूपता का उल्लंघन नहीं होगा।

10. चार्ज-मिरर समरूपता।

सभी प्राकृतिक घटनाओं के लिए, कमजोर अंतःक्रियाओं को छोड़कर, आवेश समरूपता भी होती है: यदि सभी विद्युत आवेशों को व्युत्क्रम से बदल दिया जाए तो प्रकृति के नियम नहीं बदलते हैं।

एंटीपार्टिकल्स की भविष्यवाणी और खोज की गई थी - पॉज़िट्रॉन, एंटीप्रोटॉन, एंटीन्यूट्रॉन, आदि। वे एक विरोधी तत्व का मूल बना सकते हैं। यदि पॉज़िट्रॉन को ऐसे ऋणात्मक आवेशित नाभिक में जोड़ा जाता है, तो सामान्य पदार्थ के समान गुणों के साथ, एंटीटॉम्स - एंटीमैटर से एक एंटीटॉम प्राप्त किया जाएगा।

प्रयोगों के बाद, जिनके बारे में हमने अभी बात की, चार्ज समरूपता को परिष्कृत करना पड़ा। इसके स्थान पर, चार्ज-मिरर समरूपता है: प्रकृति के नियम नहीं बदलते हैं यदि दुनिया में सभी आरोपों को व्युत्क्रम द्वारा बदल दिया जाता है, और साथ ही एक दर्पण छवि का उत्पादन होता है। विश्व विरोधी हमारी दुनिया का दर्पण प्रतिबिंब है।

अधिकांश खगोल भौतिकविदों का मानना ​​​​है कि कोई एंटीवर्ल्ड नहीं हैं। तथ्य यह है कि इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन का विनाश पदार्थ और एंटीमैटर की सीमाओं पर होना चाहिए - वे प्रत्येक 0.5 MeV की ऊर्जा के साथ क्वांटा के जोड़े में बदल जाएंगे। ब्रह्मांड में इस तरह के बहुत सारे क्वांटा होने चाहिए थे, ऐसा नहीं है।

चार्ज-मिरर समरूपता भी गलत निकली: उसी के-मेसन के क्षय पर प्रयोगों में, चार्ज-मिरर समरूपता कानून का एक मौलिक रूप से महत्वपूर्ण उल्लंघन पाया गया। क्या इसका मतलब है कि अंतरिक्ष की विषमता अभी तक ज्ञात नहीं है।

11. सहज समरूपता का टूटना।

सममित समीकरणों के असममित हल हो सकते हैं। प्राथमिक कणों का सिद्धांत मानता है कि अधिकतम समरूपता अल्ट्राछोटी दूरी पर शासन करती है, और बड़ी दूरी पर एक सहज उल्लंघन होता है, जो समरूपता को बहुत अधिक प्रभावित कर सकता है। समरूपता को देखना हमेशा आसान नहीं होता है। इसके उदाहरण हर मोड़ पर मिलते हैं: मेज पर पड़ी पानी की एक बूंद इस तरह के उल्लंघन का एक उदाहरण है; यह अधिक सममित होगा यदि पानी मेज पर पतला फैला हो। ठोस के क्रिस्टल जाली - विभिन्न समरूपताओं का उल्लंघन; परमाणुओं की सजातीय अराजक व्यवस्था, जो उच्च तापमान पर होती है, अंतरिक्ष की समरूपता, समरूपता और समरूपता को पूरी तरह से दर्शाती है। लेकिन पर्याप्त रूप से कम तापमान पर, एक ठोस की स्थिर असममित अवस्था एक क्रिस्टल जाली होती है।

12. आंतरिक समरूपता।

हमें एक और प्रकार की समरूपता पर चर्चा करनी है, जो आधुनिक भौतिकी के साथ-साथ स्थानिक भी देती है।

"आंतरिक समरूपता" हैं, जिसका अर्थ है कि घटना का आविष्कार अंतरिक्ष में परिलक्षित, स्थानांतरित या घुमाए जाने पर नहीं होता है, लेकिन जब क्षेत्रों या कणों के कुछ आंतरिक गुण बदलते हैं। चूंकि मजबूत अंतःक्रियाएं भाग लेने वाले कणों के आवेश पर कमजोर रूप से निर्भर होती हैं, इसलिए यह गुण किसी को "मजबूत अंतःक्रियाओं की समस्थानिक समरूपता" स्थापित करने की अनुमति देता है - आंतरिक समरूपता का एक उदाहरण।

प्रत्येक समरूपता (आंतरिक), साथ ही स्थानिक, अपने स्वयं के संरक्षण कानून की ओर ले जाती है और इसके विपरीत - जब कई घटनाओं में एक मात्रा का संरक्षण किया जाता है, तो यह, एक नियम के रूप में, इसका मतलब है कि एक समरूपता है जो संरक्षण सुनिश्चित करती है।

13. गेज इनवेरिएंस।

गेज इनवेरिएंस या गेज समरूपता का अर्थ है कि कोई भी इलेक्ट्रोडायनामिक घटना वेक्टर क्षमता में उन परिवर्तनों के साथ नहीं बदलती है जो अंतरिक्ष-समय में प्रत्येक बिंदु पर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के मूल्यों को संरक्षित करते हैं। इलेक्ट्रोडायनामिक्स की इस संपत्ति का परिणाम प्रयोगात्मक रूप से बड़ी सटीकता के साथ किया जाता है। संभावित वेक्टर में क्या परिवर्तन की अनुमति है। सबसे सरल यह है कि सदिश विभव में निर्देशांकों से स्वतंत्र एक स्थिर पद को जोड़ा जाए। इससे वेक्टर क्षमता के मूल्यों में अंतर नहीं बदलता है और इसलिए तनाव समान होगा। लेकिन यह पता चला है कि वेक्टर क्षमता बहुत अधिक मनमानी की अनुमति देती है - आप इसे एक निश्चित तरीके से निर्देशांक और समय के चयनित कार्य में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों को बदले बिना जोड़ सकते हैं।

अंतरिक्ष में हर बिंदु पर गेज इनवेरिएंस को पूरा किया जाना चाहिए, यह एक स्थानीय समरूपता है।

गेज इनवेरिएंस न केवल पूरे स्थान में, बल्कि प्रत्येक बिंदु पर भी कुल चार्ज के संरक्षण को सुनिश्चित करता है। चार्ज केवल ऊपर उड़ सकते हैं, वे अंतरिक्ष के एक क्षेत्र में गायब नहीं हो सकते हैं और दूसरे में विद्युत प्रवाह के बिना प्रकट होते हैं जो चार्ज करता है।

अच्छी तरह से परीक्षित कूलम्ब का नियम भी गेज इनवेरियन का परिणाम है; इस आवश्यकता का थोड़ा सा भी उल्लंघन लंबी रेडियो तरंगों के प्रसार के नियम को बदल देगा, जो हमारे रोजमर्रा के अनुभव का खंडन करेगा। क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स के निर्माण में गेज समरूपता की आवश्यकता निर्णायक थी, जिसमें क्वांटम यांत्रिकी के नियम न केवल कणों पर लागू होते हैं, बल्कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र पर भी लागू होते हैं।

क्वांटम यांत्रिकी के निर्माण के बाद गेज इनवेरिएंस की समझ विशेष रूप से समृद्ध हुई। आवेशित कणों के तरंग कार्य वेक्टर क्षमता में गेज परिवर्तन के साथ इस तरह बदलते हैं कि पूरे सिस्टम की गति के समीकरण - उनके साथ बातचीत करने वाले क्षेत्र और कण - अपरिवर्तित रहते हैं। यह सामान्यीकृत गेज अपरिवर्तनीयता बड़ी संख्या में देखने योग्य परिणामों की ओर ले जाती है।

14. समस्थानिक समरूपता।

आंतरिक समरूपता के सरल उदाहरणों में से एक - "मजबूत अंतःक्रियाओं का समस्थानिक आक्रमण" - कई प्रयोगों द्वारा पुष्टि की गई और नाभिक के सिद्धांत के निर्माण के लिए बहुत महत्वपूर्ण साबित हुई।

आइए एक नई अवधारणा का परिचय दें - समस्थानिक स्पिन, और इसके गुणों को एक साधारण स्पिन के समान होने दें, फिर आइसोस्पिन 1 में तीन अनुमान होंगे, और आइसोस्पिन 1/2 - दो। न्यूक्लियॉन में दो समस्थानिक अवस्थाएँ होती हैं, इसलिए, इसका समस्थानिक ½ है, और प्रोटॉन और न्यूट्रॉन दो अनुमानों के अनुरूप हैं: ½ और ½। पाई मेसन में समस्थानिक स्पिन है। सकारात्मक, नकारात्मक और तटस्थ पाई मेसन आइसोस्पिन के तीन अनुमानों के अनुरूप हैं। इस प्रकार, मजबूत अंतःक्रियाओं में समस्थानिक आक्रमण का गुण होता है, वे परस्पर क्रिया करने वाले कणों की समस्थानिक अवस्था पर निर्भर नहीं होते हैं।

समस्थानिक समरूपता गलत है: विभिन्न आवेशों के कणों में, हालांकि करीब, लेकिन असमान द्रव्यमान होते हैं।

15. अजीब।

शक्तिशाली त्वरक और संवेदनशील पहचान विधियों के निर्माण ने बड़ी संख्या में नए कणों की खोज की है। वे नाभिकों की टक्कर से उत्पन्न होते हैं या दूरी पर उनके प्रभाव से पहचाने जाते हैं। सबसे पहले, "अजीब" कणों की खोज की गई थी। उनकी विचित्रता यह है कि वे पाई-मेसन की तरह अकेले पैदा नहीं होते हैं, बल्कि केवल जोड़े में होते हैं - एक कण जिसमें एक एंटीपार्टिकल होता है। इस संपत्ति की व्याख्या करने के लिए, स्पिन और आइसोस्पिन का उल्लेख करते हुए कणों को विशेषता देना आवश्यक था, एक और संख्या - "अजीबता"।

जल्द ही अन्य अजीब कणों की खोज की गई। उन्हें एक ही परिवार में न्यूक्लियॉन या पायन के रूप में शामिल करने के लिए, समस्थानिक समरूपता को जटिल करना आवश्यक था। अजीब कणों सहित व्यापक समरूपता ग्रहण करना आवश्यक था। दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले कणों के दो बड़े परिवारों की खोज की गई: बेरियन और मेसन।

सैद्धांतिक और प्रायोगिक भौतिकी की सफलताओं के परिणामस्वरूप खोजे गए कणों की बहुतायत ने खुश नहीं किया, लेकिन केवल सिद्धांतकारों को हैरान कर दिया। प्रोमैटर या प्रोपार्टिकल्स को खोजने के प्रयास शुरू हुए, ताकि कई प्राथमिक कणों के संयोजन से, या अधिक सावधान, अधिक प्राथमिक कणों के संयोजन से प्रेक्षित कणों की प्रचुरता प्राप्त हो सके।

एक समरूपता का इतिहास।

हैड्रॉन बनाने वाले उप-कणों को खोजने के कार्य का इतिहास अत्यंत शिक्षाप्रद और नाटकीय है। अलग-अलग तथ्यों में से, हैड्रोन की संरचना की एक अधिक से अधिक स्पष्ट तस्वीर धीरे-धीरे सामने आई। हम इस नाटक की मुख्य घटनाओं को सूचीबद्ध करेंगे, जिसके पीछे सभी देशों के भौतिकविदों के भारी प्रयास, अस्थायी सफलताएँ और असफलताएँ, गलत रास्ते पर सत्य को खोजने की कोशिश में वर्षों गंवाने वाले लोगों का भाग्य है। साथ ही, हम देखेंगे कि हर बार असफल प्रयास हमें लक्ष्य के करीब लाते हैं और सही समाधान तैयार करते हैं।

16. क्वार्क।

एक पूर्णांक इलेक्ट्रिक और बेरियन चार्ज वाले कणों से बेरियन और मेसन के अवलोकन योग्य परिवारों को प्राप्त करने के सभी कई प्रयास विफल रहे हैं। गतिरोध से बाहर निकलने का एक अप्रत्याशित तरीका अमेरिकी सिद्धांतकारों मैरी गेल-मैन और स्वतंत्र रूप से जॉर्ज ज़्विग द्वारा खोजा गया था।

उन्होंने सुझाव दिया कि सभी हैड्रॉन कणों से बने होते हैं जिनमें न्यूक्लियॉन चार्ज के 1/3 के बराबर बेरियन चार्ज होता है और प्रोटॉन के चार्ज के 2/3 या 1/3 के बराबर इलेक्ट्रिक चार्ज होता है। इन कणों का स्पिन न्यूक्लियॉन के समान होता है, जो ½ के बराबर होता है। भिन्नात्मक विद्युत आवेश वाले कण अनुभव में कभी प्रकट नहीं हुए थे, और भौतिक विज्ञानी इतने दृढ़ता से आश्वस्त थे कि सभी आवेश एक इलेक्ट्रॉन या प्रोटॉन आवेश के गुणक थे कि भिन्नात्मक निर्वहन वाले कणों का विचार जंगली लग रहा था। गेलमैन ने इन जंगली कणों को क्वार्क कहा।

सभी हैड्रॉन, जैसे कि जादू से, उन समूहों में गिर गए जिनके समान गुण थे जो पहले प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किए गए थे।

बेरियन क्वार्क के ट्रिपल से बने होते हैं ताकि बेरियन चार्ज 1 हो। तीन क्वार्क स्पिन ½ और 3/2 के साथ दो संयोजन बना सकते हैं, यही कारण है कि बेरियन के दो परिवार हैं। तीन प्रकार के क्वार्कों को पेश किया जाना था: ऊपर (यू), नीचे (ά), और अजीब (एस)। क्वार्क यू का विद्युत आवेश 2/3 है; - यू -एस क्वार्क - 1/3; अजीब क्वार्क में अजीबता 1 है, और यू - यू क्वार्क में अजीबता 0 है। यू, ά क्वार्क आइसोस्पिन ½ के साथ एक कण के दो आइसोस्पिन अनुमान हैं। न्यूट्रॉन और प्रोटॉन को निम्नानुसार व्यवस्थित किया जाता है: n=(uάά); पी = (άuu)। यह देखना आसान है कि इस मामले में न्यूट्रॉन का चार्ज 0 है, और प्रोटॉन का 1 है, जैसा कि अपेक्षित था।

क्वार्क को रंगने की जरूरत है!

3/2 के चक्कर के साथ दस बनाने वाले बेरियनों में एक डेल्टा प्रतिध्वनि होती है। को द्वारा निरूपित किया जाता है। यह कण अधिक समय तक जीवित नहीं रहता, इसे स्वतंत्र अवस्था में देखना कठिन होता है। हालाँकि, यह पाई-मेसन और न्यूक्लियॉन के बिखरने में प्रकट होता है। डेल्टा बेरियन न्यूक्लियॉन और पाई मेसन की बाध्य अवस्था है। प्रकीर्णन की प्रक्रिया में, पाई-मेसन और न्यूक्लियॉन अस्थायी रूप से डेल्टा-बैरियन में संयुक्त हो जाते हैं। इसलिए, आराम से न्यूक्लियॉन पर पाई-मेसन स्कैटरिंग क्रॉस सेक्शन में इस बाध्य अवस्था के अनुरूप पाई-मेसन ऊर्जा पर अधिकतम (अनुनाद) होता है।

आइए सूत्र E=mc 2 का उपयोग करें, जो ज्ञात है कि जहां कहीं भी टीवी या रेडियो है, ऊर्जा प्रकाश की गति के वर्ग द्वारा गुणा किए गए द्रव्यमान के बराबर है। क्रॉस सेक्शन पर पाई-मेसन की ऊर्जा को अधिकतम c 2 से विभाजित करके और न्यूक्लियॉन के द्रव्यमान में जोड़कर, हम डेल्टा प्रतिध्वनि का द्रव्यमान प्राप्त करते हैं (m =E p. +m k . /c 2)। चूंकि न्यूक्लियॉन और पाई मेसन अजीब कण नहीं हैं, डेल्टा की विचित्रता शून्य है। और इसका मतलब है कि इसमें यू- और ά-क्वार्क शामिल हैं।

कण प्रकीर्णन के विचलन के कोण पर क्रॉस सेक्शन की निर्भरता से, यह पाया गया कि डेल्टा स्पिन 3/2 है। डेल्टा बेरियन की चार समस्थानिक किस्मों की खोज की गई है, जो केवल विद्युत आवेश में भिन्न हैं।

ये डेल्टा-बैरियंस हैं जिनमें चार्ज -1, 0, 1, 2 हैं। हम सभी संभावनाओं से गुजर चुके हैं, इसलिए कोई अन्य डेल्टा-बैरियन नहीं हैं। दोहरे ऋणात्मक आवेश वाले कण का निर्माण केवल एंटीक्वार्क के लिए किया जा सकता है: (uuu)= ।

आइए हम डेल्टा प्लस-प्लस बेरियन पर विशेष ध्यान दें, जैसा कि हमने अभी देखा है, जिसमें यू-क्वार्क का एक तिहाई होता है।

लेकिन स्पिन डेल्टा 3/2 के बराबर होने के लिए, यह आवश्यक है कि तीनों u के स्पिनों के अनुमान समान हों और ½ के बराबर हों।

पाउली सिद्धांत के साथ एक विरोधाभास है! दरअसल, इस सिद्धांत के अनुसार, अर्ध-पूर्णांक स्पिन वाले कण एक ही स्थिति में नहीं हो सकते। विरोधाभास से बचने के लिए, कोई भी इन तीन क्वार्कों को डेल्टा बेरियन के भीतर अंतरिक्ष में अलग-अलग तरीकों से वितरित करने का प्रयास कर सकता है। लेकिन इस तरह के असमान वितरण के साथ, ऊर्जा बढ़ जाती है, और इसलिए डेल्टा बेरियन का द्रव्यमान। देखे गए द्रव्यमान के बजाय, हमें बहुत बड़ा मिलेगा। पाउली सिद्धांत को दरकिनार करने के कई सैद्धांतिक प्रयास हुए हैं, लेकिन वे सभी विफल रहे हैं। यह पता चला कि एकमात्र संभावना यह मान लेना है कि स्पिन और चार्ज के अलावा प्रत्येक क्वार्क में एक और विशेषता है, जिसे पारंपरिक रूप से "रंग" कहा जाता था। प्रत्येक क्वार्क में तीन रंगों में से एक हो सकता है, जैसे लाल, पीला, नीला। पाउली सिद्धांत के साथ विरोधाभास को हटा दिया जाता है: डेल्टा बेरियन में यू-क्वार्क बहुरंगी होते हैं, और विभिन्न कणों का एक ही अवस्था में होना मना नहीं है।

क्वार्क एक दूसरे के बिना नहीं रह सकते।

कई प्रायोगिक और सैद्धांतिक अध्ययनों ने क्वार्कों के भिन्नात्मक आवेशों और त्रिवर्णीयता की पुष्टि की है। क्वार्क एक प्रोटॉन या एक इलेक्ट्रॉन के रूप में भौतिकी की एक विश्वसनीय वस्तु बन गए हैं। और साथ ही, कई प्रयासों के बावजूद, भिन्नात्मक आवेश वाले प्रयोगात्मक रूप से मुक्त कणों को खोजना संभव नहीं था। ऊर्जावान टक्करों में भी क्वार्क हैड्रॉन से नहीं बचते हैं। केवल "सफेद" कण, हैड्रॉन और लेप्टान, एक पृथक अवस्था में हो सकते हैं; रंगीन कण - क्वार्क - केवल हैड्रॉन के अंदर ही देखे जा सकते हैं। उन्हें एक दूसरे से दूर नहीं किया जा सकता है। जब आप उन्हें अलग करने की कोशिश करते हैं, तो वे सफेद कणों में बदल जाते हैं।

पहली नज़र में, क्वार्कों का कारावास इतनी अजीब संपत्ति नहीं है। न्यूट्रॉन नाभिक में अनिश्चित काल तक रहता है, और एक मुक्त अवस्था में यह पंद्रह मिनट में क्षय हो जाता है। बेशक, यह एक परमाणु कण के लिए एक बहुत बड़ा समय है, लेकिन, उदाहरण के लिए, -अनुनाद इतने कम समय में क्षय हो जाता है कि इसे एक मुक्त अवस्था में नहीं देखा जा सकता है और केवल पियॉन पर इसके प्रभाव से देखा जा सकता है - न्यूक्लियॉन दूरी। क्वार्क और एंटीक्वार्क, जब अलग-अलग धकेल दिए जाते हैं, तो वे इतनी जल्दी सफेद कणों में बदल जाते हैं कि वे एक-दूसरे से दूर का पता नहीं लगा सकते।

इस भौतिक वस्तु की विलक्षणता यह है कि क्वार्क एक दूसरे के बिना नहीं रहते। क्वार्क और एंटीक्वार्क के सफेद कणों में बदलने से पहले, वे बल परस्पर क्रिया द्वारा एक साथ जुड़े रहते हैं, चाहे वे कितनी भी दूर क्यों न हों। विद्युतगतिकी में दो विपरीत आवेश भी एक दूसरे को आकर्षित करते हैं, लेकिन दूरी के वर्ग के रूप में इस आकर्षण की ताकत कम हो जाती है। इसलिए, एक इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़ी के जन्म पर, इन कणों को मुक्त माना जा सकता है जैसे ही वे कम से कम थोड़ा अलग हो जाते हैं ताकि संभावित ऊर्जा गतिज से कम हो जाए। क्वार्क-एंटीक्वार्क जोड़ी के मामले में, ऐसा क्षण कभी नहीं होता है - उनकी बातचीत की संभावित ऊर्जा दूरी के साथ बढ़ती है!

यह क्वार्कों को एक साथ रखने वाले क्षेत्र के गुणों द्वारा समझाया गया है: यह दूरी के साथ कम नहीं होता है, जैसा कि विद्युत क्षेत्र करता है।

अन्य प्रकार भी खोजे गए हैं, या, जैसा कि क्वार्क के स्वादों को आमतौर पर "मंत्रमुग्ध" और "सुंदर" कहा जाता है।

सिद्धांत एक और सुगंध की भविष्यवाणी करता है - "उच्च"। इस क्वारा की अभी तक अनुभव से पुष्टि नहीं हुई है।

तो, छह स्वादों के क्वार्क और एंटीक्वार्क हैं - यू, , एस, सी, बी, टी, और प्रत्येक क्वार्क में तीन रंग होते हैं।

आइए आशा करते हैं कि यह प्रकृति की सरलता को समाप्त कर देगा और कोई और क्वार्क नहीं मिलेगा।

वह क्षेत्र जो आपस में चिपक जाता है क्वार्क।

समरूपता जानना जितना महत्वपूर्ण है, वे भौतिक वस्तुओं के सभी गुणों को समाप्त नहीं करते हैं। आपको यह भी जानना होगा कि क्षेत्र और कण कैसे परस्पर क्रिया करते हैं और चलते हैं।

क्वार्क को एक साथ चिपकाने वाले क्षेत्र को अंग्रेजी शब्द "गोंद" - गोंद से "ग्लूऑन" कहा जाता था। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की तरह, ग्लूऑन क्षेत्र में क्वांटम यांत्रिकी के अनुप्रयोग से ऊर्जा में उछाल आता है। क्षेत्र ऊर्जा मूल्य E=RW (λ) की छलांग में बदल जाती है, जहां RW तरंग दैर्ध्य के साथ क्षेत्र की आवृत्ति है। ग्लूऑन क्षेत्र की ऊर्जा के एक हिस्से को "ग्लूऑन" कहा जाता है, जैसे विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ऊर्जा के एक हिस्से को "क्वांटम" या "फोटॉन" कहा जाता है।

चूंकि एक ग्लूऑन वस्तुतः (अस्थायी रूप से) क्वार्क-एंटीक्वार्क जोड़ी में बदल सकता है, इसका तरंग कार्य उसी तरह से बदल जाता है जैसे एक जोड़ी का तरंग कार्य, और इसलिए, नौ ग्लूऑन क्षेत्रों से एक सफेद क्षेत्र भी बनाया जा सकता है। समरूपता के लिए आवश्यक है कि सभी आठ रंगीन ग्लूऑन क्षेत्र क्वार्क के साथ समान रूप से बातचीत करें। सफेद ग्लूऑन क्षेत्र पूरी तरह से अलग तरीके से बातचीत कर सकता है - इसकी अपनी बातचीत स्थिर होती है, क्योंकि यह केवल सफेद क्वार्क संयोजनों में बदल सकती है। यह क्षेत्र जाहिरा तौर पर कभी नहीं होता है।

लेकिन मजबूत बातचीत का सिद्धांत यहीं खत्म नहीं होता है। क्वार्क और आठ ग्लूऑन क्षेत्रों के परिवर्तन के गुणों को खोजना पर्याप्त नहीं है। मुख्य कार्य एक समीकरण खोजना है जो इन क्षेत्रों और क्वार्क के साथ उनकी बातचीत का वर्णन करता है। और, अंत में, इन समीकरणों को हल करना, सभी हैड्रोन के द्रव्यमान और उनकी बातचीत को अब तक के "प्राथमिक" कणों - ग्लून्स और क्वार्क के गुणों के माध्यम से व्यक्त करना कम महत्वपूर्ण नहीं है। भौतिकविदों ने ऐसा तब किया जब उन्होंने नाभिक और इलेक्ट्रॉनों के गुणों को निर्धारित किया, जिन्हें प्राथमिक माना जाता था।

आइए मान लें कि कण गीजर-मुलर काउंटर में एक हिंसक प्रक्रिया का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप यह पंजीकृत होता है। यह प्रक्रिया सूक्ष्म जगत के पैमाने पर एक आपदा है। एक विशाल पुल या एक आधुनिक जेट विमान उनकी संरचना में गुंजयमान कंपन की घटना के कारण अचानक टूट जाता है। यह पहले से ही परिचित पैमाने पर तबाही का एक उदाहरण है। आपदाओं के उदाहरण काफी विविध हो सकते हैं - एक सुपरकूल्ड तरल का अचानक क्रिस्टलीकरण, एक पहाड़ के ढहने का जन्म, एक लेजर में विकिरण की उत्पत्ति की घटना। ऐसे सभी मामलों में, सिस्टम को अस्थिर समरूपता की विशेषता है, जिसे विभिन्न प्रकार के यादृच्छिक कारकों के प्रभाव में नष्ट किया जा सकता है। इन यादृच्छिक कारकों का बहुत छोटा प्रभाव हो सकता है, वे पूरी तरह से हानिरहित प्रतीत हो सकते हैं। लेकिन वे समरूपता को नष्ट कर देते हैं और इस तरह एक अस्थिर प्रणाली में अशांत प्रक्रियाओं को जन्म देते हैं, जिसे एक तरह की तबाही माना जा सकता है।

III. निष्कर्ष।

मैंने सैद्धांतिक भौतिकविदों के मार्ग का अनुसरण किया, भौतिक घटनाओं का विकास, साक्ष्य। भौतिकी के सभी क्षेत्र गणित के साथ एक उलझन में जुड़े हुए हैं और घटना की भौतिक तस्वीर की व्याख्या की जाती है, समाधान की एक परियोजना उत्पन्न होती है, नई खोज की जाती है, जहां समरूपता एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। मैंने महसूस किया कि समरूपता समय की एकरूपता है। सभी भौतिक प्रक्रियाएं उसी तरह आगे बढ़ती हैं, चाहे वे कब शुरू हों - कल, आज, कल ... मेरे सार में उल्लिखित सभी समरूपताएं एक, सार्वभौमिक में संयुक्त हैं - सभी प्राकृतिक घटनाएं बदलाव, मोड़ के संबंध में अपरिवर्तनीय हैं , अंतरिक्ष में प्रतिबिंब। क्या यह आश्चर्य की बात नहीं है कि विभिन्न समरूपताओं के परिणामस्वरूप संरक्षण कानून प्राप्त होते हैं। अपने आसपास की दुनिया को देखते हुए, भौतिकी का अध्ययन करते हुए, मैं अनजाने में सभी खोजों को समरूपता से जोड़ता हूं। मानव मन के लिए समरूपता का एक विशेष आकर्षण प्रतीत होता है।

समरूपता - एक व्यापक और संकीर्ण अर्थ में, वह विचार है जिसे मनुष्य सदियों से समझने और सभी भौतिक घटनाओं में व्यवस्था बनाने की कोशिश कर रहा है। और हमारा ब्रह्मांड, अपनी सभी जटिलताओं के साथ, स्पष्ट रूप से भविष्य में समरूपता की अवधारणाओं के अनुसार बनाया जाएगा। मैं अपने निबंध को निम्नलिखित शब्दों के साथ समाप्त करना चाहूंगा:

“देखने, समझने, सिद्ध करने का आनंद प्रकृति का सबसे सुंदर उपहार है। ज्ञान का कोई अंत नहीं है!