). [ ]
უმარტივესი გზაა ველის ვიზუალიზაცია (როდესაც საქმე ეხება, მაგალითად, ფუნდამენტურ ველებს, რომლებსაც არ აქვთ აშკარა პირდაპირი მექანიკური ბუნება), როგორც რაიმე (ჰიპოთეტური ან უბრალოდ წარმოსახვითი) უწყვეტი საშუალების აშლილობა (წონასწორობიდან გადახრა, მოძრაობა). ავსებს მთელ სივრცეს. მაგალითად, როგორც ელასტიური გარემოს დეფორმაცია, რომლის მოძრაობის განტოლებები ემთხვევა ან ახლოსაა იმ უფრო აბსტრაქტული ველის ველის განტოლებებთან, რომლის ვიზუალიზაციაც გვინდა. ისტორიულად, ასეთ მედიას ეძახდნენ ეთერი, მაგრამ შემდგომში ეს ტერმინი თითქმის მთლიანად გამოუყენებია და მისი ნაგულისხმევი ფიზიკურად მნიშვნელოვანი ნაწილი გაერთიანდა ველის კონცეფციასთან. მიუხედავად ამისა, ზოგადი თვალსაზრისით ფიზიკური ველის კონცეფციის ფუნდამენტური ვიზუალური გაგებისთვის, ასეთი წარმოდგენა სასარგებლოა, იმის გათვალისწინებით, რომ თანამედროვე ფიზიკის ფარგლებში, ასეთი მიდგომა ჩვეულებრივ მიიღება მხოლოდ ილუსტრაციის სახით.
ამრიგად, ფიზიკური ველი შეიძლება დახასიათდეს, როგორც განაწილებული დინამიური სისტემა თავისუფლების უსასრულო რაოდენობით.
ველის ცვლადის როლს ფუნდამენტური ველებისთვის ხშირად თამაშობს პოტენციალი (სკალარი, ვექტორი, ტენსორი), ზოგჯერ სიდიდე, რომელსაც ველის სიძლიერე ეწოდება. (კვანტიზებული ველებისთვის, გარკვეული გაგებით, შესაბამისი ოპერატორი ასევე არის ველის ცვლადის კლასიკური კონცეფციის განზოგადება).
ასევე ველიფიზიკაში ისინი უწოდებენ ფიზიკურ რაოდენობას, განიხილება, როგორც ადგილიდან გამომდინარე: როგორც სრული ნაკრები, ზოგადად რომ ვთქვათ, ამ რაოდენობის სხვადასხვა მნიშვნელობის ზოგიერთი გაფართოებული უწყვეტი სხეულის ყველა წერტილისთვის - უწყვეტი საშუალო, რომელიც აღწერს მის მთლიანობა ამ გაფართოებული სხეულის მდგომარეობა ან მოძრაობა. ასეთი ველების მაგალითები შეიძლება იყოს:
- ტემპერატურა (ზოგადად, განსხვავებული სხვადასხვა წერტილში, ასევე სხვადასხვა დროს) გარკვეულ გარემოში (მაგალითად, კრისტალში, სითხეში ან აირში) - (სკალარული) ტემპერატურის ველი,
- სითხის გარკვეული მოცულობის ყველა ელემენტის სიჩქარე არის სიჩქარის ვექტორული ველი,
- გადაადგილების ვექტორული ველი და დაძაბულობის ტენსორული ველი დრეკადი სხეულის დეფორმაციის დროს.
ასეთი ველების დინამიკა ასევე აღწერილია ნაწილობრივი დიფერენციალური განტოლებებით და ისტორიულად, მე-18 საუკუნიდან, სწორედ ასეთი ველები განიხილებოდა პირველად ფიზიკაში.
ფიზიკური ველის თანამედროვე კონცეფცია წარმოიშვა ელექტრომაგნიტური ველის იდეიდან, რომელიც პირველად ფიზიკურად კონკრეტულ და შედარებით ახლოს იყო თანამედროვე ფორმაში ფარადეის მიერ, მათემატიკურად თანმიმდევრულად განხორციელებული მაქსველის მიერ - თავდაპირველად ჰიპოთეტური უწყვეტი საშუალო მექანიკური მოდელის გამოყენებით. - ეთერი, მაგრამ შემდეგ გასცდა მექანიკური მოდელის გამოყენებას.
ფუნდამენტური სფეროები
ფიზიკაში დარგებს შორის გამოიყოფა ფუნდამენტური ე.წ. ეს ის ველებია, რომლებიც თანამედროვე ფიზიკის დარგობრივი პარადიგმის მიხედვით ქმნიან სამყაროს ფიზიკურ სურათს, ყველა სხვა ველი და ურთიერთქმედება მათგან არის მიღებული. ისინი მოიცავს ველების ორ ძირითად კლასს, რომლებიც ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან:
- ფუნდამენტური ფერმიონის ველები, რომლებიც ძირითადად წარმოადგენს მატერიის აღწერის ფიზიკურ საფუძველს,
- ფუნდამენტური ბოზონური ველები (მათ შორის გრავიტაციული, რომელიც არის ტენსორული ველის ველი), რომლებიც წარმოადგენს მაქსველის ელექტრომაგნიტური და ნიუტონის გრავიტაციული ველების კონცეფციის გაფართოებას და განვითარებას; თეორია მათზეა დაფუძნებული.
არსებობს თეორიები (მაგალითად, სიმების თეორია, სხვადასხვა გაერთიანების თეორიები), რომლებშიც ფუნდამენტური ველების როლს იკავებს რამდენიმე სხვა, ამ თეორიების, ველების ან ობიექტების (და არსებული ფუნდამენტური ველების) თვალსაზრისით, კიდევ უფრო ფუნდამენტური. ჩნდება ან უნდა გამოჩნდეს ამ თეორიებში გარკვეული მიახლოებით, როგორც „ფენომენოლოგიური“ შედეგი). თუმცა, ასეთი თეორიები ჯერ კიდევ არ არის საკმარისად დადასტურებული ან ზოგადად მიღებული.
ამბავი
ისტორიულად, ფუნდამენტურ ველებს შორის პირველად აღმოაჩინეს ველები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან ელექტრომაგნიტურ (ელექტრული და მაგნიტური ველები, შემდეგ გაერთიანდნენ ელექტრომაგნიტურ ველში) და გრავიტაციულ ურთიერთქმედებებზე (ზუსტად, როგორც ფიზიკური ველები). ეს ველები საკმარისად დეტალურად იქნა აღმოჩენილი და შესწავლილი უკვე კლასიკურ ფიზიკაში. თავდაპირველად, ეს ველები (ნიუტონის გრავიტაციის, ელექტროსტატიკისა და მაგნიტოსტატიკის თეორიის ფარგლებში) ფიზიკოსების უმეტესობას ეძებდა, როგორც ფორმალურ მათემატიკურ ობიექტებს, რომლებიც შემოღებულ იქნა ფორმალური მოხერხებულობისთვის და არა როგორც სრულფასოვანი ფიზიკური რეალობა, მიუხედავად უფრო ღრმა ფიზიკური გაგების მცდელობისა. , რომელიც, თუმცა, საკმაოდ ბუნდოვანი დარჩა ან არ გამოიღო ძალიან მნიშვნელოვანი ნაყოფი. მაგრამ ფარადეიდან და მაქსველიდან დაწყებული, ველისადმი მიდგომა (ამ შემთხვევაში, ელექტრომაგნიტური ველისადმი), როგორც სრულიად მნიშვნელოვანი ფიზიკური რეალობა, დაიწყო სისტემატურად და ძალიან ნაყოფიერად გამოყენება, მათ შორის მნიშვნელოვანი გარღვევა ამ იდეების მათემატიკური ფორმულირებაში.
მეორეს მხრივ, როგორც კვანტური მექანიკა განვითარდა, უფრო და უფრო ცხადი ხდებოდა, რომ მატერიას (ნაწილაკებს) აქვს თვისებები, რომლებიც თეორიულად თანდაყოლილია ველებში.
Მიმდინარე მდგომარეობა
ამრიგად, აღმოჩნდა, რომ სამყაროს ფიზიკური სურათი მის საფუძველში შეიძლება შემცირდეს კვანტიზებულ ველებამდე და მათ ურთიერთქმედებამდე.
გარკვეულწილად, ძირითადად, ტრაექტორიების და ფეინმანის დიაგრამების გასწვრივ ინტეგრაციის ფორმალიზმის ფარგლებში, საპირისპირო მოძრაობაც მოხდა: ველები შესამჩნევად შეიძლება წარმოდგენილი იყოს თითქმის კლასიკური ნაწილაკების სახით (უფრო ზუსტად, უსასრულო რაოდენობის თითქმის სუპერპოზიცია. კლასიკური ნაწილაკები, რომლებიც მოძრაობენ ყველა წარმოსახვითი ტრაექტორიის გასწვრივ) და ველების ურთიერთქმედება ერთმანეთთან - როგორც ნაწილაკების მიერ ერთმანეთის დაბადება და შთანთქმა (ასევე ასეთის ყველა შესაძლო ვარიანტის სუპერპოზიციით). და მიუხედავად იმისა, რომ ეს მიდგომა ძალიან ლამაზი, მოსახერხებელია და მრავალი თვალსაზრისით საშუალებას აძლევს ფსიქოლოგიურად დაუბრუნდეს ნაწილაკს, რომელსაც აქვს კარგად განსაზღვრული ტრაექტორია, ის მაინც არ შეუძლია გააუქმოს საგნების საველე ხედვა და არც არის სრულიად სიმეტრიული ალტერნატივა. ის (და, შესაბამისად, უფრო ახლოს არის ლამაზ, ფსიქოლოგიურად და პრაქტიკულად მოსახერხებელ, მაგრამ მაინც მხოლოდ ფორმალურ მოწყობილობასთან, ვიდრე სრულიად დამოუკიდებელ კონცეფციასთან). აქ ორი ძირითადი პუნქტია:
- სუპერპოზიციის პროცედურა არანაირად არ არის "ფიზიკურად" ახსნილი ჭეშმარიტად კლასიკური ნაწილაკების თვალსაზრისით. ახლახან დამატებულითითქმის კლასიკურ "კორპუსკულარულ" სურათს, რომელიც არ არის მისი ორგანული ელემენტი; ამავდროულად, საველე თვალსაზრისით, ამ სუპერპოზიციას აქვს ნათელი და ბუნებრივი ინტერპრეტაცია;
- თავად ნაწილაკი, რომელიც მოძრაობს ერთი ცალკეული ტრაექტორიის გასწვრივ გზის ინტეგრალის ფორმალიზმში, თუმცა ძალიან ჰგავს კლასიკურს, მაინც არ არის მთლად კლასიკური: ჩვეულ კლასიკურ მოძრაობას გარკვეული ტრაექტორიის გასწვრივ გარკვეული იმპულსითა და კოორდინაციით თითოეულ კონკრეტულ მომენტში. , თუნდაც ერთი ერთადერთი ტრაექტორიისთვის - თქვენ უნდა დაამატოთ ფაზის ცნება (ანუ რაღაც ტალღის თვისება), რომელიც სრულიად უცხოა ამ მიდგომისთვის მისი სუფთა სახით და ეს მომენტი (თუმცა ის ნამდვილად მინიმუმამდეა დაყვანილი და საკმაოდ ადვილია უბრალოდ არ იფიქრო ამაზე) ასევე არ აქვს რაიმე ორგანული შინაგანი ინტერპრეტაცია; და ჩვეულებრივი საველე მიდგომის ფარგლებში ასეთი ინტერპრეტაცია ისევ არსებობს და ისევ ორგანულია.
ამრიგად, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ გზის ინტეგრაციის მიდგომა არის, თუმცა ფსიქოლოგიურად ძალიან მოსახერხებელი (ბოლოს და ბოლოს, ვთქვათ, წერტილის ნაწილაკი თავისუფლების სამი გრადუსით გაცილებით მარტივია, ვიდრე უსასრულო განზომილებიანი ველი, რომელიც აღწერს მას) და დაამტკიცა პრაქტიკული პროდუქტიულობა, მაგრამ ჯერ კიდევ მხოლოდ გარკვეული რეფორმულირება, თუმცა საკმაოდ რადიკალური, საველე კონცეფცია და არა მისი ალტერნატივა.
და მიუხედავად იმისა, რომ ამ ენაში სიტყვებში ყველაფერი ძალიან "კორპუსკულურად" გამოიყურება (მაგალითად: "დამუხტული ნაწილაკების ურთიერთქმედება აიხსნება სხვა ნაწილაკების გაცვლით - ურთიერთქმედების მატარებელი" ან "ორი ელექტრონის ურთიერთ მოგერიება განპირობებულია გაცვლით. მათ შორის ვირტუალური ფოტონი“), თუმცა ამის უკან დგას ისეთი ტიპიური ველის რეალობა, როგორიცაა ტალღების გავრცელება, თუმცა საკმაოდ კარგად იმალება ეფექტური გამოთვლის სქემის შესაქმნელად და მრავალი თვალსაზრისით იძლევა თვისებრივი გაგებისთვის დამატებით შესაძლებლობებს.
ფუნდამენტური ველების სია
ფუნდამენტური ბოზონური ველები (ველები - ფუნდამენტური ურთიერთქმედების მატარებლები)
ეს ველები სტანდარტული მოდელის ფარგლებში არის ლიანდაგის ველები. ცნობილია შემდეგი ტიპები:
- ელექტროსუსტი
- ელექტრომაგნიტური ველი (იხ. აგრეთვე ფოტონი)
- ველი - სუსტი ურთიერთქმედების მატარებელი (იხილეთ აგრეთვე W- და Z-ბოზონები)
- გლუონის ველი (იხ. ასევე გლუონი)
ჰიპოთეტური ველები
ფართო გაგებით ჰიპოთეტურად შეიძლება ჩაითვალოს ნებისმიერი თეორიული ობიექტი (მაგალითად, ველები), რომლებიც აღწერილია თეორიებით, რომლებიც არ შეიცავს შინაგან წინააღმდეგობებს, არ ეწინააღმდეგება ცალსახად დაკვირვებებს და ამავე დროს შეუძლიათ დაკვირვებადი შედეგების მიცემა, რაც შესაძლებელს ხდის გააკეთეთ არჩევანი ამ თეორიების სასარგებლოდ იმ თეორიებთან შედარებით, რომლებიც ახლა მიღებულია. ქვემოთ ვისაუბრებთ (და ეს ზოგადად შეესაბამება ტერმინის ჩვეულებრივ გაგებას) ძირითადად ჰიპოთეტურობაზე ამ ვიწრო და მკაცრი გაგებით, რაც გულისხმობს ვარაუდის მართებულობასა და გაყალბებას, რომელსაც ჩვენ ჰიპოთეზას ვუწოდებთ.
თეორიულ ფიზიკაში განიხილება მრავალი განსხვავებული ჰიპოთეტური ველი, რომელთაგან თითოეული ეკუთვნის ძალიან სპეციფიკურ თეორიას (მათი ტიპისა და მათემატიკური თვისებების მიხედვით, ეს ველები შეიძლება იყოს მთლიანად ან თითქმის იგივე, რაც ცნობილი არაჰიპოთეტური ველები და შეიძლება განსხვავდებოდეს მეტ-ნაკლებად ძლიერად; ორივე შემთხვევაში, მათი ჰიპოთეტურობა ნიშნავს, რომ ისინი ჯერ არ დაფიქსირებულა რეალობაში, არ იქნა აღმოჩენილი ექსპერიმენტულად; ზოგიერთ ჰიპოთეტურ ველთან დაკავშირებით, შეიძლება საკითხავი იყოს, შესაძლებელია თუ არა მათი დაკვირვება პრინციპში და თუნდაც შეიძლება თუ არა მათ საერთოდ არსებობა - მაგალითად, თუ თეორია, რომელშიც ისინი იმყოფებიან, მოულოდნელად შინაგანად არათანმიმდევრული აღმოჩნდება).
კითხვა, თუ რა უნდა ჩაითვალოს კრიტერიუმად, რომელიც საშუალებას აძლევს ადამიანს გადაიტანოს გარკვეული ველი ჰიპოთეტური კატეგორიიდან რეალურის კატეგორიაში, საკმაოდ რთულია, რადგან კონკრეტული თეორიის და მასში შემავალი გარკვეული ობიექტების სინამდვილის დადასტურება ხშირად უფრო მეტია. ან ნაკლებად ირიბი. ამ შემთხვევაში, საქმე ჩვეულებრივ მიდის სამეცნიერო საზოგადოების რაიმე გონივრულ შეთანხმებამდე (რომლის წევრებმა მეტ-ნაკლებად იციან რეალურად დადასტურების ხარისხი).
თეორიებშიც კი, რომლებიც საკმაოდ კარგად დადასტურებულად არის მიჩნეული, ადგილი აქვს ჰიპოთეტურ ველებს (აქ საუბარია იმაზე, რომ თეორიის სხვადასხვა ნაწილი გამოცდილია სხვადასხვა ხარისხით საფუძვლიანად და ზოგიერთი ველი, რომელიც მათში მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. პრინციპში ჯერ არ გამოვლენილა ცალსახად ექსპერიმენტში, ანუ ამ დროისთვის ისინი ზუსტად ჰგვანან ჰიპოთეზას, რომელიც გამოიგონეს გარკვეული თეორიული მიზნებისთვის, მაშინ როცა იმავე თეორიაში სხვა სფეროები უკვე საკმარისად კარგად არის შესწავლილი მათზე სასაუბროდ. როგორც რეალობა).
ასეთი ჰიპოთეტური ველის მაგალითია ჰიგსის ველი, რომელიც მნიშვნელოვანია სტანდარტულ მოდელში, რომლის სხვა ველები არავითარ შემთხვევაში არ არის ჰიპოთეტური და თავად მოდელი, თუმცა გარდაუვალი სიფრთხილით, ითვლება რეალობის აღსაწერად (ყოველ შემთხვევაში, რამდენად ცნობილია რეალობა).
არსებობს მრავალი თეორია, რომელიც შეიცავს ველებს, რომლებიც (ჯერჯერობით) არასოდეს ყოფილა დაფიქსირებული და ზოგჯერ ეს თეორიები თავად იძლევა ისეთ შეფასებებს, რომ მათი ჰიპოთეტური ველები აშკარად (მათი გამოვლინების სისუსტის გამო, რაც თავად თეორიიდან გამომდინარეობს) და პრინციპში არ შეიძლება იყოს. აღმოჩენილი უახლოეს მომავალში (მაგალითად, ბრუნვის ველი). ასეთი თეორიები (თუ ისინი არ შეიცავს, გარდა პრაქტიკულად შეუმოწმებელთან, ასევე საკმარის რაოდენობას, უფრო ადვილად შესამოწმებელ შედეგებს) არ განიხილება პრაქტიკულ ინტერესად, თუ არ გამოჩნდება მათი ტესტირების რაიმე არატრივიალური ახალი გზა, რომელიც საშუალებას იძლევა გვერდის ავლით აშკარა შეზღუდვები. ზოგჯერ (როგორც, მაგალითად, გრავიტაციის ბევრ ალტერნატიულ თეორიაში - მაგალითად, დიკის ველი) შემოდის ისეთი ჰიპოთეტური ველები, რომელთა სიძლიერის შესახებ თავად თეორია საერთოდ ვერაფერს იტყვის (მაგალითად, ამ ველის დაწყვილების მუდმივი. სხვებთან ერთად უცნობია და შეიძლება იყოს ისეთივე დიდი და თვითნებურად მცირე); ისინი, როგორც წესი, არ ჩქარობენ ასეთი თეორიების გამოცდას (რადგან ასეთი თეორიები ბევრია და თითოეულმა მათგანმა არანაირად არ დაამტკიცა თავისი სარგებლიანობა და ფორმალურადაც კი გაუყალბებელია), გარდა იმ შემთხვევისა, როდესაც ერთ-ერთი მათგანი არ გამოჩნდება. გარკვეული მიზეზების გამო იმედის მომცემი. ზოგიერთი მიმდინარე სირთულის გადაწყვეტა (თუმცა, თეორიების სკრინინგს გაუყალბებლობის საფუძველზე - განსაკუთრებით განუსაზღვრელი მუდმივების გამო) ზოგჯერ აქ უარს ამბობენ, რადგან სერიოზული კარგი თეორია ზოგჯერ შეიძლება შემოწმდეს იმ იმედით, რომ მისი ეფექტი მოიძებნება, თუმცა ამის გარანტიები არ არსებობს; ეს განსაკუთრებით ეხება მაშინ, როდესაც კანდიდატის თეორიები სულ ცოტაა, ან ზოგიერთი მათგანი განსაკუთრებით ფუნდამენტურად საინტერესო გამოიყურება; ასევე, იმ შემთხვევებში, როდესაც შესაძლებელია ფართო კლასის თეორიების შემოწმება. ერთდროულად ცნობილი პარამეტრების მიხედვით, თითოეულის ცალ-ცალკე ტესტირებაზე განსაკუთრებული ძალისხმევის დახარჯვის გარეშე).
აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ ჩვეულებრივად არის ჰიპოთეტური ვუწოდოთ მხოლოდ ის ველები, რომლებსაც საერთოდ არ აქვთ დაკვირვებადი გამოვლინებები (ან არასაკმარისად აქვთ, როგორც ჰიგსის ველის შემთხვევაში). თუ ფიზიკური ველის არსებობა მყარად არის დადასტურებული მისი დაკვირვებადი გამოვლინებებით და ჩვენ ვსაუბრობთ მხოლოდ მისი თეორიული აღწერილობის გაუმჯობესებაზე (მაგალითად, ნიუტონის გრავიტაციული ველის ჩანაცვლება მეტრულ ტენზორის ველით ზოგად ფარდობითობაში), მაშინ ეს ჩვეულებრივ ხდება. არ არის მიღებული ერთი ან მეორე ჰიპოთეტური ლაპარაკი (თუმცა ზოგადი ფარდობითობის ადრეული სიტუაციისთვის შეიძლება საუბარი გრავიტაციული ველის ტენზორული ბუნების ჰიპოთეტურ ბუნებაზე).
დასასრულს, ჩვენ აღვნიშნავთ ისეთ ველებს, რომელთა ტიპი საკმაოდ უჩვეულოა, ანუ თეორიულად საკმაოდ წარმოუდგენელია, მაგრამ ასეთი ტიპის ველები პრაქტიკაში არასოდეს დაფიქსირებულა (და ზოგიერთ შემთხვევაში, განვითარების ადრეულ ეტაპებზე). მათი თეორია, შეიძლება გაჩნდეს ეჭვი მის თანმიმდევრულობასთან დაკავშირებით). ეს, უპირველეს ყოვლისა, უნდა მოიცავდეს ტაქიონის ველებს. სინამდვილეში, ტაქიონის ველებს შეიძლება ეწოდოს მხოლოდ პოტენციურად ჰიპოთეტური (ანუ სტატუსის არ მიღწევა განათლებული გამოცნობა), ვინაიდან ცნობილია კონკრეტული თეორიები, რომლებშიც ისინი მეტ-ნაკლებად მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ, მაგალითად, სპინორული ველები.
იხილეთ პუანკარეს სტატია „ელექტრონული დინამიკა“, სექცია VIII (A. Poincaré. Selected Works, ტ. 3. M., Nauka, 1974), ანგარიში M. Planck (M. Planck. Selected Works. M., Nauka, 1975) .) და აინშტაინისა და ლაუბის სტატია “On ponderomotive force”, § 3 “Equality of action and reaction” (A. Einstein. სამეცნიერო ნაშრომების კრებული, ტ. 1. M., Nauka, 1965.) (ყველა 1908 წლისთვის).
მათი მოძრაობის პარამეტრები (სიჩქარე, იმპულსი, კუთხური იმპულსი), ენერგიის შეცვლა, სამუშაოს შესრულება და ა.შ. და ეს იყო ზოგადად ნათელი და გასაგები. თუმცა, ელექტროენერგიის და მაგნიტიზმის ბუნების შესწავლით, გაჩნდა გაგება, რომ ელექტრულ მუხტებს შეუძლიათ ურთიერთქმედება ერთმანეთთან პირდაპირი კონტაქტის გარეშე. ამ შემთხვევაში, როგორც ჩანს, ჩვენ გადავდივართ მოკლე დისტანციური მოქმედების კონცეფციიდან არაკონტაქტურ შორ მანძილზე მოქმედებაზე. ამან გამოიწვია სფეროს კონცეფცია.
ამ კონცეფციის ოფიციალური განმარტება ასე ჟღერს: მატერიის სპეციალურ ფორმას ეწოდება ფიზიკური ველი, რომელიც აკავშირებს მატერიის ნაწილაკებს (ობიექტებს) ერთ სისტემებში და გადასცემს ზოგიერთი ნაწილაკების მოქმედებას სხვებზე სასრული სიჩქარით. მართალია, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ასეთი განმარტებები ძალიან ზოგადია და ყოველთვის არ განსაზღვრავს კონცეფციის ღრმა და კონკრეტულ პრაქტიკულ არსს. ფიზიკოსებმა ძლივს მიატოვეს სხეულების ფიზიკური კონტაქტის ურთიერთქმედების იდეა და შემოიღეს ისეთი მოდელები, როგორიცაა ელექტრული და მაგნიტური "სითხე", სხვადასხვა ფენომენის ასახსნელად, ვიბრაციის გავრცელებისთვის მათ გამოიყენეს საშუალო ნაწილაკების მექანიკური ვიბრაციის იდეა - მოდელები. ეთერი, ოპტიკური სითხეები, კალორიულობა, ფლოგისტონი თერმულ ფენომენებში, აღწერს მათ ასევე მექანიკური თვალსაზრისით და ბიოლოგებმაც კი შეიტანეს "სიცოცხლის ძალა" ცოცხალ ორგანიზმებში მიმდინარე პროცესების ასახსნელად. ეს ყველაფერი სხვა არაფერია, თუ არა მატერიალური („მექანიკური“) საშუალებით მოქმედების გადაცემის აღწერის მცდელობები.
თუმცა ფარადეის (ექსპერიმენტულად), მაქსველის (თეორიულად) და მრავალი სხვა მეცნიერის ნაშრომებმა აჩვენა, რომ არსებობს ელექტრომაგნიტური ველები (მათ შორის ვაკუუმში) და რომ ისინი გადასცემენ ელექტრომაგნიტურ რხევებს. აღმოჩნდა, რომ ხილული სინათლე არის იგივე ელექტრომაგნიტური რხევები რხევის სიხშირეების გარკვეულ დიაპაზონში. აღმოჩნდა, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღები იყოფა რამდენიმე ტიპად რხევის მასშტაბით: რადიოტალღები (10 3 - 10 -4), სინათლის ტალღები (10 -4 - 10 -9 მ), IR (5 × 10 -4 - 8 ×). 10 -7 მ), UV (4 × 10 -7 - 10 -9 მ), რენტგენის სხივები (2 × 10 -9 - 6 × 10 -12 მ), γ-გამოსხივება (< 6 ×10 -12 м).
ითვლება, რომ გრავიტაციული და ელექტრული ველები დამოუკიდებლად მოქმედებენ და შეუძლიათ ერთდროულად იარსებონ სივრცის ნებისმიერ წერტილში, ერთმანეთზე გავლენის გარეშე. ჯამური ძალა, რომელიც მოქმედებს ცდის ნაწილაკზე მუხტით q და მასით m შეიძლება გამოისახოს ვექტორული ჯამის სახით და. ვექტორების შეჯამებას აზრი არ აქვს, რადგან მათ განსხვავებული ზომები აქვთ. ელექტრომაგნიტური ველის კონცეფციის კლასიკურ ელექტროდინამიკაში დანერგვამ ურთიერთქმედების და ენერგიის გადაცემით ტალღების სივრცეში გავრცელებით, შესაძლებელი გახადა ეთერის მექანიკური წარმოდგენის დაშორება. ძველი შეხედულებით, ეთერის ცნება, როგორც ერთგვარი საშუალება, რომელიც ხსნის ძალების კონტაქტური მოქმედების გადაცემას, უარყო როგორც ექსპერიმენტულად მიქელსონის ექსპერიმენტებით სინათლის სიჩქარის გაზომვაზე, ასევე, ძირითადად, აინშტაინის ფარდობითობის თეორიით. ველების საშუალებით შესაძლებელი გახდა ფიზიკური ურთიერთქმედებების აღწერა, რისთვისაც, ფაქტობრივად, ჩამოყალიბდა სხვადასხვა ტიპის ველებისთვის საერთო მახასიათებლები, რაზეც აქ ვისაუბრეთ. მართალია, უნდა აღინიშნოს, რომ ახლა ეთერის იდეა ნაწილობრივ გაცოცხლებულია ზოგიერთი მეცნიერის მიერ ფიზიკური ვაკუუმის კონცეფციის საფუძველზე.
ასე რომ, მექანიკური სურათის შემდეგ ჩამოყალიბდა იმ დროისთვის სამყაროს ახალი ელექტრომაგნიტური სურათი. იგი შეიძლება ჩაითვალოს შუალედად თანამედროვე ბუნებისმეტყველებასთან მიმართებაში. ჩვენ აღვნიშნავთ ამ პარადიგმის რამდენიმე ზოგად მახასიათებელს. ვინაიდან იგი მოიცავს არა მხოლოდ იდეებს ველების შესახებ, არამედ ახალ მონაცემებსაც, რომლებიც იმ დროისთვის გამოჩნდა ელექტრონების, ფოტონების, ატომის ბირთვული მოდელის, ნივთიერებების ქიმიური სტრუქტურის კანონების და ელემენტების განლაგების შესახებ მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში. , და რიგი სხვა შედეგები ბუნების გაგების გზაზე, მაშინ, რა თქმა უნდა, ეს კონცეფცია მოიცავდა კვანტური მექანიკის და ფარდობითობის თეორიის იდეებსაც, რომლებიც მოგვიანებით იქნება განხილული.
ამ რეპრეზენტაციაში მთავარია ველის კონცეფციაზე დაფუძნებული ფენომენების დიდი რაოდენობის აღწერის უნარი. დადგინდა, მექანიკური სურათისგან განსხვავებით, რომ მატერია არსებობს არა მხოლოდ მატერიის სახით, არამედ ველის სახითაც. ტალღის წარმოდგენის საფუძველზე ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება საკმაოდ დამაჯერებლად აღწერს არა მხოლოდ ელექტრულ და მაგნიტურ ველებს, არამედ ოპტიკურ, ქიმიურ, თერმულ და მექანიკურ მოვლენებს. მატერიის ველური წარმოდგენის მეთოდოლოგია ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას განსხვავებული ხასიათის ველების გასაგებად. გაკეთდა მცდელობები მიკრო-ობიექტების კორპუსკულური ბუნების დაკავშირების პროცესების ტალღურ ბუნებასთან. აღმოჩნდა, რომ ელექტრომაგნიტური ველის ურთიერთქმედების „მატარებელი“ არის ფოტონი, რომელიც უკვე ემორჩილება კვანტური მექანიკის კანონებს. მიმდინარეობს მცდელობა იპოვონ გრავიტონი, როგორც გრავიტაციული ველის მატარებელი.
თუმცა, მიუხედავად ჩვენს ირგვლივ სამყაროს ცოდნის მნიშვნელოვანი პროგრესისა, ელექტრომაგნიტური სურათი არ არის თავისუფალი ხარვეზებისგან. ამრიგად, იგი არ განიხილავს ალბათურ მიდგომებს, არსებითად, ალბათური კანონზომიერებები არ არის აღიარებული, როგორც ფუნდამენტური, დაცულია ნიუტონის დეტერმინისტული მიდგომა ცალკეული ნაწილაკების აღწერისადმი და მიზეზ-შედეგობრივი კავშირების ხისტი ერთმნიშვნელოვნება (რაზეც ახლა სადავოა სინერგეტიკა). , ბირთვული ურთიერთქმედებები და მათი ველები აიხსნება არა მხოლოდ დამუხტულ ნაწილაკებს შორის ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებით. ზოგადად, ეს სიტუაცია გასაგები და გასაგებია, რადგან საგნების ბუნებაში ყოველი შეღწევა აღრმავებს ჩვენს იდეებს და მოითხოვს ახალი ადეკვატური ფიზიკური მოდელების შექმნას.
მ.ფარადეი მეცნიერებაში შევიდა მხოლოდ ნიჭის და თვითგანათლების შრომისმოყვარეობის წყალობით. ღარიბი ოჯახიდან გამოსული, მუშაობდა წიგნების აკინძვის სახელოსნოში, სადაც გაეცნო მეცნიერთა და ფილოსოფოსთა შემოქმედებას. ცნობილმა ინგლისელმა ფიზიკოსმა გ.დეივიმ (1778-1829), რომელმაც ხელი შეუწყო მ.ფარადეის სამეცნიერო საზოგადოებაში შესვლას, ერთხელ თქვა, რომ მისი უდიდესი მიღწევა მეცნიერებაში იყო მ.ფარადეის "აღმოჩენა". მ.ფარადეიმ გამოიგონა ელექტროძრავა და ელექტრო გენერატორი, ანუ მანქანები ელექტროენერგიის წარმოებისთვის. ის ფლობს აზრს, რომ ელექტროენერგიას აქვს ერთი ფიზიკური ბუნება, ანუ, მიუხედავად იმისა, თუ როგორ მიიღება იგი: მაგნიტის მოძრაობით ან ელექტრული დამუხტული ნაწილაკების გამტარში გავლის გზით. დისტანციაზე ელექტრული მუხტების ურთიერთქმედების ასახსნელად მ.ფარადეიმ შემოიტანა ფიზიკური ველის ცნება. ფიზიკური ველიმან წარმოიდგინა ის, როგორც სივრცის თვისება ელექტრულად დამუხტული სხეულის ირგვლივ, რომ ჰქონდეს ფიზიკური გავლენა ამ სივრცეში მოთავსებულ სხვა დამუხტულ სხეულზე. ლითონის ნაწილაკების დახმარებით მან აჩვენა სივრცეში მოქმედი ძალების მდებარეობა და არსებობა მაგნიტის (მაგნიტური ძალები) და ელექტრული დამუხტული სხეულის (ელექტრული) გარშემო. მ.ფარადეიმ თავისი იდეები ფიზიკური სფეროს შესახებ ანდერძით გამოაქვეყნა, რომელიც მხოლოდ 1938 წელს გაიხსნა ლონდონის სამეფო საზოგადოების წევრების თანდასწრებით. ამ წერილში გაირკვა, რომ მ.ფარადეი ფლობდა ველის თვისებების შესწავლის მეთოდს და მის თეორიაში ელექტრომაგნიტური ტალღები სასრული სიჩქარით ვრცელდება. მიზეზები, რის გამოც მან თავისი იდეები ფიზიკური სფეროს შესახებ საანდერძო წერილის სახით დააყენა, შეიძლება იყოს შემდეგი. ფრანგული ფიზიკური სკოლის წარმომადგენლებმა მისგან მოითხოვეს თეორიული მტკიცებულება ელექტრო და მაგნიტურ ძალებს შორის კავშირის შესახებ. გარდა ამისა, ფიზიკური ველის ცნება, მ.ფარადეის აზრით, ნიშნავდა, რომ ელექტრული და მაგნიტური ძალების გავრცელება უწყვეტად ხორციელდება ველის ერთი წერტილიდან მეორეში და, შესაბამისად, ამ ძალებს აქვთ მოკლე დიაპაზონის ხასიათი. ძალები და არა შორ მანძილზე, როგორც ს. კულომს სჯეროდა. მ.ფარადეის კიდევ ერთი ნაყოფიერი იდეა აქვს. ელექტროლიტების თვისებების შესწავლისას მან აღმოაჩინა, რომ ელექტროენერგიის შემქმნელი ნაწილაკების ელექტრული მუხტი არ არის წილადი. ეს აზრი დადასტურდა
ელექტრონის მუხტის განსაზღვრა უკვე მე-19 საუკუნის ბოლოს.
ელექტრომაგნიტური ძალების თეორია D. Maxwell
ი.ნიუტონის მსგავსად, დ.მაქსველმაც ელექტრული და მაგნიტური ძალების შესწავლის ყველა შედეგს თეორიული ფორმა მისცა. ეს მოხდა XIX საუკუნის 70-იან წლებში. მან ჩამოაყალიბა თავისი თეორია ელექტრული და მაგნიტური ძალების ურთიერთქმედების კანონების საფუძველზე, რომლის შინაარსი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:
1. ნებისმიერი ელექტრული დენი იწვევს ან ქმნის მაგნიტურ ველს მის მიმდებარე სივრცეში. მუდმივი ელექტრული დენი ქმნის მუდმივ მაგნიტურ ველს. მაგრამ მუდმივი მაგნიტური ველი (ფიქსირებული მაგნიტი) საერთოდ არ შეუძლია შექმნას ელექტრული ველი (არც მუდმივი და არც ცვლადი).
2. წარმოქმნილი ალტერნატიული მაგნიტური ველი ქმნის ცვალებად ელექტრულ ველს, რომელიც, თავის მხრივ, ქმნის მონაცვლეობით მაგნიტურ ველს,
3. ელექტრული ველის ძალის ხაზები დაკეტილია ელექტრო მუხტებზე.
4. მაგნიტური ველის ძალის ხაზები იკეტება საკუთარ თავზე და არასოდეს მთავრდება, ანუ მაგნიტური მუხტები ბუნებაში არ არსებობს.
დ.მაქსველის განტოლებებში არსებობდა გარკვეული მუდმივი მნიშვნელობა C, რაც მიუთითებდა, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარე ფიზიკურ ველში სასრულია და ემთხვევა სინათლის გავრცელების სიჩქარეს ვაკუუმში, უდრის 300 ათასი კმ/ ს.
ელექტრომაგნიტიზმის ძირითადი ცნებები და პრინციპები.
დ.მაქსველის თეორია ზოგიერთმა მეცნიერმა დიდი ეჭვით აღიქვა. მაგალითად, გ.ჰელმჰოლცი (1821-1894) იცავდა თვალსაზრისს, რომლის მიხედვითაც ელექტროენერგია არის უსასრულო სიჩქარით გავრცელებული „უწონო სითხე“. მისი თხოვნით გ.ჰერცი (1857-
1894) ჩაერთო ექსპერიმენტში, რომელიც ადასტურებს ელექტროენერგიის თხევად ბუნებას.
ამ დროისთვის O. Fresnel-მა (1788-1827) აჩვენა, რომ სინათლე არ ვრცელდება როგორც გრძივი, არამედ როგორც განივი ტალღები. 1887 წელს გ.ჰერცმა მოახერხა ექსპერიმენტის აგება. სინათლე ელექტრულ მუხტებს შორის სივრცეში გავრცელდა განივი ტალღებით 300000 კმ/წმ სიჩქარით. ამან მას საშუალება მისცა ეთქვა, რომ მისი ექსპერიმენტი გამორიცხავს ეჭვებს სინათლის, თერმული გამოსხივების და ტალღის ელექტრომაგნიტური მოძრაობის შესახებ.
ეს ექსპერიმენტი გახდა სამყაროს ელექტრომაგნიტური ფიზიკური სურათის შექმნის საფუძველი, რომლის ერთ-ერთი მიმდევარი იყო გ.ჰელმჰოლცი. მას სჯეროდა, რომ ყველა ფიზიკური ძალა, რომელიც დომინირებს ბუნებაში, უნდა აიხსნას მიზიდულობისა და მოგერიების საფუძველზე. თუმცა, მსოფლიოს ელექტრომაგნიტური სურათის შექმნას სირთულეები შეექმნა.
1. გალილეო - ნიუტონის მექანიკის მთავარი კონცეფცია იყო მატერიის ცნება,
მასის მქონე, მაგრამ აღმოჩნდა, რომ ნივთიერებას შეიძლება ჰქონდეს მუხტი.
მუხტი არის ნივთიერების ფიზიკური თვისება, შექმნას ფიზიკური ველი თავის გარშემო, რომელიც ფიზიკურად მოქმედებს სხვა დამუხტულ სხეულებზე, ნივთიერებებზე (მიზიდულობა, მოგერიება).
2. ნივთიერების მუხტს და მასას შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული მნიშვნელობები, ანუ ისინი დისკრეტული სიდიდეებია. ამავდროულად, ფიზიკური ველის ცნება გულისხმობს ფიზიკური ურთიერთქმედების უწყვეტად გადაცემას მისი ერთი წერტილიდან მეორეზე. ეს ნიშნავს, რომ ელექტრული და მაგნიტური ძალები მოკლე დიაპაზონის ძალებია, რადგან ფიზიკურ ველში არ არის ცარიელი სივრცე, რომელიც არ არის სავსე ელექტრომაგნიტური ტალღებით.
3. გალილეო - ნიუტონის მექანიკაში შესაძლებელია უსაზღვროდ მაღალი სიჩქარე
ფიზიკური ურთიერთქმედება, აქვე ნათქვამია, რომ ელექტრომაგნიტური
ტალღები ვრცელდება მაღალი, მაგრამ სასრული სიჩქარით.
4. რატომ მოქმედებს მიზიდულობის ძალა და ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ძალა ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად? დედამიწიდან მოშორებისას გრავიტაციის ძალა მცირდება, სუსტდება და ელექტრომაგნიტური სიგნალები კოსმოსურ ხომალდში ზუსტად ისევე მოქმედებს, როგორც დედამიწაზე. მე-19 საუკუნეში თანაბრად დამაჯერებელი მაგალითის მოყვანა შეიძლება კოსმოსური ხომალდის გარეშე.
5. გახსნა 1902 წ პ. ლებედევი (1866-1912) - მოსკოვის უნივერსიტეტის პროფესორი - სინათლის წნევის საკითხში ამწვავა კითხვა სინათლის ფიზიკური ბუნების შესახებ: არის ეს ნაწილაკების ნაკადი თუ მხოლოდ გარკვეული სიგრძის ელექტრომაგნიტური ტალღები? წნევა, როგორც ფიზიკური ფენომენი, ასოცირდება მატერიის ცნებასთან, დისკრეტულობასთან - უფრო ზუსტად. ამრიგად, სინათლის წნევა მოწმობდა სინათლის დისკრეტულ ბუნებას, როგორც ნაწილაკების ნაკადს.
6. გრავიტაციული და ელექტრომაგნიტური ძალების შემცირების მსგავსება – კანონის მიხედვით
"მანძილის კვადრატის უკუპროპორციული" - წამოიჭრა ლეგიტიმური კითხვა: რატომ არის მანძილის კვადრატი და, მაგალითად, არა კუბი? ზოგიერთმა მეცნიერმა დაიწყო საუბარი ელექტრომაგნიტურ ველზე, როგორც „ეთერის“ ერთ-ერთ მდგომარეობაზე, რომელიც ავსებს სივრცეს პლანეტებსა და ვარსკვლავებს შორის.
ყველა ეს სირთულე გამოწვეული იყო იმდროინდელი ატომის სტრუქტურის შესახებ ცოდნის ნაკლებობით, მაგრამ მ. ფარადეი მართალი იყო, როცა თქვა, რომ არ ვიცით როგორ არის ატომის განლაგება, შეგვიძლია შევისწავლოთ ის ფენომენები, რომლებშიც გამოხატულია მისი ფიზიკური ბუნება. . მართლაც, ელექტრომაგნიტური ტალღები ატარებენ მნიშვნელოვან ინფორმაციას ქიმიური ელემენტებისა და მატერიის მოლეკულების ატომებში მიმდინარე პროცესების შესახებ. ისინი გვაწვდიან ინფორმაციას სამყაროს შორეული წარსულისა და აწმყოს შესახებ: კოსმოსური სხეულების ტემპერატურის, მათი ქიმიური შემადგენლობის, მათთან მანძილის შესახებ და ა.შ.
7. ამჟამად გამოიყენება ელექტრომაგნიტური ტალღების შემდეგი მასშტაბი:
რადიოტალღები ტალღის სიგრძით 104-დან 10-3 მ-მდე;
ინფრაწითელი ტალღები - 10-3-დან 810-7 მ-მდე;
ხილული სინათლე - 8 10-7-დან 4 10-7 მ-მდე;
ულტრაიისფერი ტალღები - 4 10-7-დან 10-8 მ-მდე;
რენტგენის ტალღები (სხივები) - 10-8-დან 10-11 მ-მდე;
გამა გამოსხივება - 10-11-დან 10-13 მ-მდე.
8. რაც შეეხება ელექტრული და მაგნიტური ძალების შესწავლის პრაქტიკულ ასპექტებს, იგი განხორციელდა XIX საუკუნეში. სწრაფი ტემპით: პირველი სატელეგრაფო ხაზი ქალაქებს შორის (1844), პირველი ტრანსატლანტიკური კაბელის გაყვანა (1866), ტელეფონი (1876), ინკანდესენტური ნათურა (1879), რადიო მიმღები (1895).
ელექტრომაგნიტური ენერგიის მინიმალური ნაწილია ფოტონი.ეს არის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ყველაზე მცირე განუყოფელი რაოდენობა.
XXI საუკუნის დასაწყისის სენსაცია. არის რუსი მეცნიერების მიერ ქალაქ ტროიცკიდან (მოსკოვის რეგიონი) ნახშირბადის ატომებიდან პოლიმერის შექმნა, რომელსაც აქვს მაგნიტის თვისებები. ზოგადად ითვლებოდა, რომ ნივთიერებაში ლითონების არსებობა პასუხისმგებელია მაგნიტურ თვისებებზე. ამ პოლიმერის მეტალურობაზე ტესტირებამ აჩვენა, რომ ის არ შეიცავს ლითონებს.
ფიზიკური ველი
რეგიონი სივრცე , სადაც ფიზიკური, საიმედოდ რეგისტრირებული და ზუსტად გაზომილი ძალები ვლინდება, ფიზიკურ ველს უწოდებენ. თანამედროვე ფიზიკის ფარგლებში განიხილება მათი ოთხი ტიპი: გრავიტაციული(იხილეთ აქ); ძლიერი ურთიერთქმედება(იხილეთ აქ) - ბირთვული; სუსტი ურთიერთქმედება(იხილეთ აქ) და ელექტრომაგნიტური(იხილეთ აქ) - მაგნიტური და ელექტრო.კვანტური თვალსაზრისით თეორიები მატერიალური ობიექტების ურთიერთქმედება მანძილზე უზრუნველყოფილია მათი ურთიერთგაცვლით კვანტა თითოეული ჩამოთვლილი ურთიერთქმედებისთვის დამახასიათებელი ველები. ნებისმიერი ფიზიკური ველის თვისებები აღწერილია მკაცრი მათემატიკური გამონათქვამებით.
ბოლო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში, ფიზიკოსები არ წყვეტენ მცდელობებს შეექმნათ ზოგადი, ერთიანი ველის თეორია. მოსალოდნელია, რომ იგი აღწერს ყველა ამ სფეროს, როგორც ერთის - „ერთი ფიზიკური ველის“ სხვადასხვა გამოვლინებას.
არ არსებობს თეორიული ან ექსპერიმენტული საფუძველი, რომ ვივარაუდოთ სხვა ძალის ველების არსებობა, გარდა ზემოთ ჩამოთვლილი.
გრავიტაციული
გრავიტაციული ველი ვლინდება, როგორც ძალის გავლენა ერთმანეთზე ნებისმიერი ფიზიკური ობიექტის მიმართ. გრავიტაციული ურთიერთქმედების სიძლიერე პირდაპირპროპორციულია მათი მასების და უკუპროპორციულია მათ შორის მანძილისა, რომელიც ამაღლებულია მეორე ძალამდე. რაოდენობრივია ნიუტონის კანონი . გრავიტაციული ძალები ჩნდება ობიექტებს შორის ნებისმიერ მანძილზე.
კვანტა გრავიტაციული ურთიერთქმედების ველები არის გრავიტონები. მათი დანარჩენი მასები ნულის ტოლია. მიუხედავად იმისა, რომ ისინი ჯერ კიდევ არ არის აღმოჩენილი თავისუფალ მდგომარეობაში, გრავიტონების არსებობის აუცილებლობა გამომდინარეობს ყველაზე ზოგადი თეორიული ნაგებობიდან და ეჭვგარეშეა.
გრავიტაციული ველი უზარმაზარ როლს თამაშობს უმეტეს პროცესებში სამყარო .
გრავიტაციული ველის ბუნების შესახებ იხ ფარდობითობის თეორია, ზოგადი .
ძლიერი ურთიერთქმედება (ბირთვული)
ძლიერი ურთიერთქმედების ველი ვლინდება, როგორც ძალის ზემოქმედება ნუკლეონებზე - ელემენტარულ ნაწილაკებზე, რომლებიც ქმნიან ატომის ბირთვებს. მას შეუძლია პროტონების გაერთიანება ერთი და იგივე ელექტრული მუხტით, ე.ი. გადალახოს მათი მოგერიების ელექტრული ძალები.
ამ ველთან დაკავშირებული მიზიდულობის ძალა უკუპროპორციულია მეოთხე ხარისხზე აწეულ ნუკლეონებს შორის მანძილის, ე.ი. ეფექტურია მხოლოდ მცირე დისტანციებზე. ნაწილაკებს შორის 10-15 მეტრზე ნაკლებ მანძილზე, ძლიერი ურთიერთქმედების ველი ათჯერ უფრო ძლიერია, ვიდრე ელექტრული ველი.
კვანტა ძლიერი ურთიერთქმედების ველები არის ელემენტარული ნაწილაკები - გლუონები. გლუონის ტიპიური სიცოცხლის ხანგრძლივობა დაახლოებით 10-23 წამია.
დროს მაკროპროცესებისთვის მნიშვნელოვანია ძლიერი ურთიერთქმედების ველის მოქმედებაც სამყარო, მხოლოდ იმიტომ, რომ ამ ველის გარეშე ატომების ბირთვები და, შესაბამისად, თავად ატომები უბრალოდ ვერ იარსებებს.
სუსტი ურთიერთქმედება
სუსტი ურთიერთქმედების ველი - სუსტი დინების ურთიერთქმედება - ვლინდება ელემენტარული ნაწილაკების ურთიერთქმედების დროს მათ შორის 10 -18 მეტრის მანძილზე.
კვანტა სუსტი ურთიერთქმედების ველები არის ელემენტარული ნაწილაკები - შუალედური ბოზონები. შუალედური ბოზონის ტიპიური სიცოცხლის ხანგრძლივობა დაახლოებით 10-25 წამია.
Როგორც ნაწილი ერთიანი შექმნის მცდელობა თეორიები ველებიახლა უკვე დადასტურდა, რომ სუსტი ურთიერთქმედების სფერო და ელექტრომაგნიტური(იხილეთ აქ) ველი შეიძლება ერთად იყოს აღწერილი და, შესაბამისად, ჰქონდეს დაკავშირებული ბუნება.
სუსტი ურთიერთქმედების ველის გავლენა თავის როლს ასრულებს ელემენტარული ნაწილაკების დაშლისა და წარმოშობის პროცესების დონეზე, რომლის გარეშეც სამყარო ვერ იარსებებს დღევანდელი სახით. ამ ფიზიკურმა ველმა საწყის პერიოდში განსაკუთრებული როლი ითამაშა დიდი აფეთქება .
ელექტრომაგნიტური
ელექტრომაგნიტური ველი გამოიხატება ელექტრული მუხტების ურთიერთქმედებაში, დასვენება - ელექტრული ველი - ან მოძრავი - მაგნიტური ველი. ის გვხვდება დამუხტულ სხეულებს შორის ნებისმიერ მანძილზე. კვანტა ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ველები არის ფოტონები. მათი დანარჩენი მასები ნულის ტოლია.
ელექტრული ველი ვლინდება როგორც ძალის ზემოქმედება ერთმანეთზე იმ ობიექტებზე, რომლებსაც აქვთ გარკვეული თვისება, რომელსაც ელექტრული მუხტი ეწოდება. ელექტრული მუხტების ბუნება უცნობია, მაგრამ მათი მნიშვნელობები არის მითითებულ თვისებასთან ურთიერთქმედების საზომი, ე.ი. დამუხტული წარმონაქმნები.
მინიმალური მუხტის მნიშვნელობების მატარებლები არიან ელექტრონები - მათ აქვთ უარყოფითი მუხტი, პროტონები - მათ აქვთ დადებითი მუხტი - და ზოგიერთი სხვა, ძალიან ხანმოკლე, ელემენტარული ნაწილაკები. ფიზიკური ობიექტები იძენენ დადებით ელექტრულ მუხტს, როდესაც მათში შემავალი პროტონების რაოდენობა აღემატება ელექტრონებს, ან, პირიქით, უარყოფით მუხტს.
დამუხტული ფიზიკური ობიექტების, ელემენტარული ნაწილაკების ჩათვლით, ურთიერთქმედების ძალა პირდაპირპროპორციულია მათი ელექტრული მუხტებისა და უკუპროპორციულია მათ შორის მანძილისა, რომელიც ამაღლებულია მეორე ძალამდე. რაოდენობრივად ის აღწერილია კულონის კანონით. ერთიდაიგივე მუხტის მქონე საგნები იგერიებენ ერთმანეთს, ხოლო საპირისპირო მუხტის მქონე საგნები იზიდავს ერთმანეთს.
მაგნიტური ველი ვლინდება როგორც ძალის გავლენა სხეულებზე ან წარმონაქმნებზე, მაგალითად, პლაზმაზე, მაგნიტური თვისებებით. ეს თვისებები წარმოიქმნება მათში მომდინარე ელექტრული დენებისაგან - ელექტრული მუხტის მატარებლების მოწესრიგებული მოძრაობა. ურთიერთქმედების საზომის პარამეტრებია დენის ელექტრული დენების ინტენსივობა, რომელიც განისაზღვრება ერთეულზე გადაადგილებული ელექტრული მუხტების რაოდენობით. დრო გამტარების ჯვარედინი მონაკვეთების მეშვეობით. მუდმივი მაგნიტები ასევე განპირობებულია მათში წარმოქმნილი შიდა რგოლის მოლეკულური დენებით. ამრიგად, მაგნიტური ძალები ბუნებით ელექტრულია. ობიექტების მაგნიტური ურთიერთქმედების ინტენსივობა - მაგნიტური ინდუქცია - პირდაპირპროპორციულია მათში გამავალი ელექტრული დენების ინტენსივობისა და უკუპროპორციულია მათ შორის მეორე სიმძლავრემდე ამაღლებული მანძილისა. იგი აღწერილია ბიო-სავარტ-ლაპლასის კანონით.
ელექტრომაგნიტური ველი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ნებისმიერ პროცესში სამყარო თან პლაზმა .
სფერო (ფიზიკა)
ამრიგად, ფიზიკური ველი შეიძლება დახასიათდეს, როგორც განაწილებული დინამიური სისტემა თავისუფლების უსასრულო რაოდენობით.
ველის ცვლადის როლს ფუნდამენტური ველებისთვის ხშირად თამაშობს პოტენციალი (სკალარი, ვექტორი, ტენსორი), ზოგჯერ სიდიდე, რომელსაც ველის სიძლიერე ეწოდება. (კვანტიზებული ველებისთვის, გარკვეული გაგებით, შესაბამისი ოპერატორი ასევე არის ველის ცვლადის კლასიკური კონცეფციის განზოგადება).
ასევე ველიფიზიკაში ისინი უწოდებენ ფიზიკურ სიდიდეს, განიხილება, როგორც ადგილიდან გამომდინარე, როგორც ზოგადი მნიშვნელობების სრული ნაკრები ზოგიერთი გაფართოებული უწყვეტი სხეულის ყველა წერტილისთვის - უწყვეტი საშუალო, რომელიც აღწერს მთლიანობაში ამ გაფართოების მდგომარეობას ან მოძრაობას. სხეული. ასეთი სფეროს მაგალითი იქნება
- ტემპერატურა (ზოგადად, განსხვავებული სხვადასხვა წერტილში, ასევე სხვადასხვა დროს) გარკვეულ გარემოში (მაგალითად, კრისტალში, სითხეში ან აირში) - (სკალარული) ტემპერატურის ველი,
- სითხის გარკვეული მოცულობის ყველა ელემენტის სიჩქარე არის სიჩქარის ვექტორული ველი,
- გადაადგილების ვექტორული ველი და დაძაბულობის ტენსორული ველი დრეკადი სხეულის დეფორმაციის დროს.
ფიზიკური ველის თანამედროვე კონცეფცია წარმოიშვა ელექტრომაგნიტური ველის იდეიდან, რომელიც პირველად ფიზიკურად კონკრეტულ და შედარებით ახლოს იყო თანამედროვე ფორმაში ფარადეის მიერ, მათემატიკურად თანმიმდევრულად განხორციელებული მაქსველის მიერ - თავდაპირველად ჰიპოთეტური უწყვეტი საშუალო მექანიკური მოდელის გამოყენებით. - ეთერი, მაგრამ შემდეგ გასცდა მექანიკური მოდელის გამოყენებას.
ფუნდამენტური სფეროები
ფიზიკაში დარგებს შორის გამოიყოფა ფუნდამენტური ე.წ. ეს ის ველებია, რომლებიც თანამედროვე ფიზიკის დარგობრივი პარადიგმის მიხედვით ქმნიან სამყაროს ფიზიკურ სურათს, ყველა სხვა ველი და ურთიერთქმედება მათგან არის მიღებული. ისინი მოიცავს ველების ორ ძირითად კლასს, რომლებიც ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან:
- ფუნდამენტური ფერმიონის ველები, რომლებიც ძირითადად წარმოადგენს მატერიის აღწერის ფიზიკურ საფუძველს,
- ფუნდამენტური ბოზონური ველები (მათ შორის გრავიტაციული, რომელიც არის ტენსორული ველის ველი), რომლებიც წარმოადგენს მაქსველის ელექტრომაგნიტური და ნიუტონის გრავიტაციული ველების კონცეფციის გაფართოებას და განვითარებას; მათზეა აგებული ფუნდამენტური ურთიერთქმედების თეორია.
არსებობს თეორიები (მაგალითად, სიმების თეორია, სხვადასხვა გაერთიანების თეორიები), რომლებშიც ფუნდამენტური ველების როლს ასრულებენ რამდენიმე სხვა, ამ თეორიების, ველების ან ობიექტების თვალსაზრისით (და ჩნდება ამჟამინდელი ფუნდამენტური ველები). ან უნდა გამოჩნდეს ამ თეორიებში გარკვეული მიახლოებით, როგორც „ფენომენოლოგიური“ შედეგი). თუმცა, ასეთი თეორიები ჯერ კიდევ არ არის საკმარისად დადასტურებული ან ზოგადად მიღებული.
ამბავი
ისტორიულად, ფუნდამენტურ ველებს შორის პირველად აღმოაჩინეს ველები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან ელექტრომაგნიტურ (ელექტრული და მაგნიტური ველები, შემდეგ გაერთიანდნენ ელექტრომაგნიტურ ველში) და გრავიტაციულ ურთიერთქმედებებზე (ზუსტად, როგორც ფიზიკური ველები). ეს ველები საკმარისად დეტალურად იქნა აღმოჩენილი და შესწავლილი უკვე კლასიკურ ფიზიკაში. თავდაპირველად, ეს ველები (ნიუტონის გრავიტაციის, ელექტროსტატიკისა და მაგნიტოსტატიკის თეორიის ფარგლებში) ფიზიკოსების უმეტესობას ეძებდა, როგორც ფორმალურ მათემატიკურ ობიექტებს, რომლებიც შემოღებულ იქნა ფორმალური მოხერხებულობისთვის და არა როგორც სრულფასოვანი ფიზიკური რეალობა, მიუხედავად უფრო ღრმა ფიზიკური გაგების მცდელობისა. , რომელიც, თუმცა, საკმაოდ ბუნდოვანი დარჩა ან არ გამოიღო ძალიან მნიშვნელოვანი ნაყოფი. მაგრამ ფარადეიდან და მაქსველიდან დაწყებული, ველისადმი მიდგომა (ამ შემთხვევაში, ელექტრომაგნიტური ველისადმი), როგორც სრულიად მნიშვნელოვანი ფიზიკური რეალობა, დაიწყო სისტემატურად და ძალიან ნაყოფიერად გამოყენება, მათ შორის მნიშვნელოვანი გარღვევა ამ იდეების მათემატიკური ფორმულირებაში.
მეორე მხრივ, კვანტური მექანიკის განვითარებასთან ერთად, უფრო და უფრო ცხადი გახდა, რომ მატერიას (ნაწილაკებს) გააჩნიათ ველებში თეორიულად თანდაყოლილი თვისებები.
Მიმდინარე მდგომარეობა
ამრიგად, აღმოჩნდა, რომ სამყაროს ფიზიკური სურათი მის საფუძველში შეიძლება შემცირდეს კვანტიზებულ ველებამდე და მათ ურთიერთქმედებამდე.
გარკვეულწილად, ძირითადად, ბილიკის ინტეგრაციის ფორმალიზმისა და ფეინმანის დიაგრამების ფარგლებში, საპირისპირო მოძრაობაც მოხდა: ველები შესამჩნევად შეიძლება წარმოდგენილი იყოს თითქმის კლასიკური ნაწილაკების სახით (უფრო ზუსტად, როგორც უსასრულო რაოდენობის თითქმის კლასიკური ნაწილაკების სუპერპოზიცია. ნაწილაკები, რომლებიც მოძრაობენ ყველა წარმოსახვითი ტრაექტორიის გასწვრივ) და ველების ურთიერთქმედება ერთმანეთთან - როგორც ნაწილაკების მიერ ერთმანეთის დაბადება და შთანთქმა (ასევე ასეთის ყველა შესაძლო ვარიანტის სუპერპოზიციით). და მიუხედავად იმისა, რომ ეს მიდგომა არის ძალიან ლამაზი, მოსახერხებელი და მრავალი თვალსაზრისით საშუალებას აძლევს ფსიქოლოგიურად დაუბრუნდეს ნაწილაკების იდეას, როგორც კარგი ძველი კლასიკური ნაწილაკის კარგად განსაზღვრული ტრაექტორიით, ის მაინც ვერ გააუქმებს საგნების საველე ხედვას და არ არის მისი სრულიად სიმეტრიული ალტერნატივაც კი (და ამიტომ ის მაინც უფრო ახლოსაა ლამაზ, ფსიქოლოგიურად და პრაქტიკულად მოხერხებულ, მაგრამ მაინც მხოლოდ ფორმალურ მოწყობილობასთან, ვიდრე სრულიად დამოუკიდებელ კონცეფციასთან). აქ ორი ძირითადი პუნქტია:
- სუპერპოზიციის პროცედურა არანაირად არ არის "ფიზიკურად" ახსნილი ჭეშმარიტად კლასიკური ნაწილაკების თვალსაზრისით. ახლახან დამატებულითითქმის კლასიკურ "კორპუსკულარულ" სურათს, რომელიც არ არის მისი ორგანული ელემენტი; ამავდროულად, საველე თვალსაზრისით, ამ სუპერპოზიციას აქვს ნათელი და ბუნებრივი ინტერპრეტაცია;
- თავად ნაწილაკი, რომელიც მოძრაობს ერთი ცალკეული ტრაექტორიის გასწვრივ გზის ინტეგრალის ფორმალიზმში, თუმცა ძალიან ჰგავს კლასიკურს, მაინც არ არის მთლად კლასიკური: ჩვეულ კლასიკურ მოძრაობას გარკვეული ტრაექტორიის გასწვრივ გარკვეული იმპულსითა და კოორდინაციით თითოეულ კონკრეტულ მომენტში. , თუნდაც ერთი ტრაექტორიისთვის - უნდა დაამატოთ ფაზის (ანუ რაღაც ტალღის თვისების) კონცეფცია, რომელიც სრულიად უცხოა ამ მიდგომისთვის მისი სუფთა სახით და ამ მომენტში (თუმცა ის მართლაც მინიმუმამდეა დაყვანილი და საკმაოდ ადვილია ამაზე არ იფიქრო) ასევე არ აქვს რაიმე ორგანული შინაგანი ინტერპრეტაცია; და ჩვეულებრივი საველე მიდგომის ფარგლებში ასეთი ინტერპრეტაცია ისევ არსებობს და ისევ ორგანულია.
ამრიგად, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ გზის ინტეგრაციის მიდგომა არის, თუმცა ფსიქოლოგიურად ძალიან მოსახერხებელი (ბოლოს და ბოლოს, ვთქვათ, წერტილის ნაწილაკი თავისუფლების სამი გრადუსით გაცილებით მარტივია, ვიდრე უსასრულო განზომილებიანი ველი, რომელიც აღწერს მას) და დაამტკიცა პრაქტიკული პროდუქტიულობა, მაგრამ ჯერ კიდევ მხოლოდ გარკვეული რეფორმულირება, თუმცა საკმაოდ რადიკალური, საველე კონცეფცია და არა მისი ალტერნატივა.
და მიუხედავად იმისა, რომ ამ ენაში სიტყვებში ყველაფერი ძალიან "კორპუსკულურად" გამოიყურება (მაგალითად: "დამუხტული ნაწილაკების ურთიერთქმედება აიხსნება სხვა ნაწილაკების გაცვლით - ურთიერთქმედების მატარებელი" ან "ორი ელექტრონის ურთიერთ მოგერიება განპირობებულია გაცვლით. მათ შორის ვირტუალური ფოტონი“), თუმცა ამის უკან დგას ისეთი ტიპიური ველის რეალობა, როგორიცაა ტალღების გავრცელება, თუმცა საკმაოდ კარგად იმალება ეფექტური გამოთვლის სქემის შესაქმნელად და მრავალი თვალსაზრისით იძლევა თვისებრივი გაგებისთვის დამატებით შესაძლებლობებს.
ფუნდამენტური ველების სია
თანამედროვე ფიზიკაში კიდევ უფრო ეგზოტიკური (მაგალითად, ლორენცის არაინვარიანტული - ფარდობითობის პრინციპის დამრღვევი) ველები (მიუხედავად იმისა, რომ ისინი აბსტრაქტული თეორიულად სავსებით წარმოსადგენია) თანამედროვე ფიზიკაში შეიძლება მივაწეროთ არგუმენტირებული ვარაუდის ჩარჩოს მიღმა დგომას. ანუ, მკაცრად რომ ვთქვათ, ისინი ჰიპოთეტურადაც კი არ განიხილება.
ტერმინის ტრადიციული გამოყენება ველი
იხილეთ ასევე
შენიშვნები
- ჰადრონი (ადრონული მატერია)
- ბარიონი + ელექტრონი (ბარიონის მატერია)
- ატომი, ელემენტი (ქიმიური)
- ბარიონი + ელექტრონი (ბარიონის მატერია)
- ანტიმატერია
- ნეიტრონული მატერია
ველი
- ბირთვული ძალების ველი
კვანტური ველები
გაურკვეველი ფიზიკური ხასიათის საკითხი
