Uzoq va qisqa muddatli harakat tamoyillari

Materiyaning eng muhim xossalari harakat va o'zaro ta'sirdir. Keng ma'noda harakat deganda tabiatda sodir bo'ladigan har qanday o'zgarish tushuniladi. Harakatning barcha shakllari umumiy xususiyatga ega. Ularning barchasi jismlarning o'zaro ta'siriga kamayadi. Har qanday ob'ekt uchun mavjud bo'lish o'zaro ta'sir qilish, boshqa jismlarga nisbatan qandaydir tarzda namoyon bo'lishni anglatadi. Asrlar davomida fanda o'zaro ta'sir mexanizmini tavsiflashning ikki xil prinsipial usuli shakllangan. – uzoq va qisqa muddatli harakat tamoyillari.
Tarixiy jihatdan birinchisi I. Nyuton tomonidan tuzilgan uzoq masofa printsipi, unga ko'ra jismlar o'rtasidagi o'zaro ta'sir har qanday moddiy tashuvchilarsiz har qanday masofada bir zumda sodir bo'ladi. 19-asrda fanga M. Faraday tomonidan kiritilgan qisqa masofa printsipi, keyinchalik takomillashtirilgan: shovqin maydon tomonidan nuqtadan nuqtaga vakuumdagi yorug'lik tezligidan oshmaydigan tezlikda amalga oshiriladi. Zamonaviy fizika nuqtai nazaridan, o'zaro ta'sir doimo qisqa masofali printsipga bo'ysunadi. Ammo sekin harakatlanuvchi ob'ektlar bilan mexanik jarayonlarni tavsiflovchi ko'plab masalalarda taxminiy qisqa masofa printsipidan foydalanish mumkin.
O'zaro munosabatlarning tabiati har xil bo'lishi mumkin. Hozirgi vaqtda fiziklar fundamental o'zaro ta'sirlarning to'rt turini ajratib ko'rsatishadi: tortishish, elektromagnit, kuchli va kuchsiz.
Gravitatsion o'zaro ta'sir birinchi bo'lib olimlar tadqiqot mavzusiga aylandi. Klassik (Nyuton) tortishish nazariyasi 17-asrda yaratilgan. tortishish qonuni kashf qilingandan keyin. Bu barcha ma'lum o'zaro ta'sirlarning eng zaifi bo'lib, u elektr zaryadlarining o'zaro ta'sir kuchidan 10 40 marta zaifdir. Shunga qaramay, bu juda zaif kuch Olamning tuzilishini belgilaydi: kosmik tizimlarning shakllanishi, sayyoralar, yulduzlar, galaktikalar mavjudligi. Gravitatsion o'zaro ta'sir universal bo'lib, faqat jozibador kuch sifatida namoyon bo'ladi. Bu nafaqat massaga ega bo'lgan barcha jismlarni, balki maydonlarni ham o'z ichiga oladi. U qanchalik katta bo'lsa, o'zaro ta'sir qiluvchi jismlarning massasi shunchalik katta bo'ladi. Shuning uchun mikrokosmosda tortishish kuchi muhim rol o'ynamaydi, lekin makrokosmosda va megadunyoda u hukmronlik qiladi. Gravitatsiya uzoq masofali kuchdir. Uning intensivligi masofa bilan kamayadi, lekin juda katta masofalarga ta'sir qilishda davom etadi.

Elektromagnit o'zaro ta'sir ham universal bo'lib, har qanday jismlar orasida harakat qiladi, lekin tortishish o'zaro ta'siridan farqli o'laroq, u o'zini ham tortishish, ham itarilish shaklida namoyon qiladi. Elektromagnit aloqalar tufayli atomlar, molekulalar va makroob'ektlar paydo bo'ladi. Barcha kimyoviy va biologik jarayonlar elektromagnit o'zaro ta'sirning namoyonidir. Unga barcha oddiy kuchlar kamayadi: elastiklik, ishqalanish, sirt tarangligi va boshqalar. O'z kattaligi bo'yicha bu o'zaro ta'sir tortishish kuchidan ancha yuqori, shuning uchun uning harakatini hatto oddiy o'lchamdagi jismlar orasida ham kuzatish oson. Bundan tashqari, uzoq masofali, uning ta'siri manbadan uzoq masofalarda ham sezilarli. U masofa bilan kamayadi, lekin yo'qolmaydi. Elektromagnit o'zaro ta'sir kvant elektrodinamika deb ataladigan fizik nazariyada tasvirlangan.
Atom yadrosining tuzilishini o'rganish kuchli deb nomlangan o'zaro ta'sirning yangi turini kashf etishga olib keldi, chunki yadro shkalasida (~ 10 -15 m) u elektromagnitdan ikki yoki uch darajaga oshadi va nega bir xil zaryadlangan protonlar yadroda uchib ketmasligini tushuntirish imkonini beradi. Kuchli shovqin kuchi bo'yicha birinchi o'rinda turadi va ulkan energiya manbai hisoblanadi. U atom yadrosidagi kvarklar va antikvarklarni bog'laydi. U qisqa masofali va chegaralangan diapazonga ega - 10-15 m gacha.Kuchli o'zaro ta'sir kvant xromodinamikasi nuqtai nazaridan tasvirlangan.
Keyin o'zaro ta'sirning to'rtinchi turi aniqlandi - zaif o'zaro ta'sir elementar zarrachalarning bir-biriga aylanishi uchun mas'ul bo'lib, nafaqat mikrokosmosda, balki kosmik miqyosdagi ko'plab hodisalarda ham muhim rol o'ynaydi. Intensivligi bo'yicha u uchinchi o'rinni egallaydi (elektromagnit va gravitatsiyaviy o'zaro ta'sirlar orasida) va qisqa masofaga ega.
O'zaro ta'sir mexanizmi odatda energiyaning elementar qismlarini - kvantlarni tashuvchi vositachi zarralar almashinuvi sifatida talqin qilinadi. Har bir o'zaro ta'sir ma'lum turdagi elementar zarralar - bozonlar tomonidan amalga oshiriladi, deb ishoniladi:
Zaif o'zaro ta'sirlarda vositachilar mezonlar;
Elektromagnitda fotonlar;
kuchli o'zaro ta'sirlar amalga oshiriladi glyuonlar(inglizcha) yopishtiruvchi- elim), shu qadar katta energiyani olib yuradiki, ular zarracha ichidagi kvarklarni mahkam ushlab turadilar;
gravitatsion o'zaro ta'sir gravitatsion kvantlar tomonidan amalga oshiriladi - gravitonlar hali tajribada kuzatilmagan.
To'rt turdagi o'zaro ta'sirlarning har biri uchun qurilgan nazariyalar boshqacha bo'lib chiqdi va fiziklarga bu yoqmadi. Men ularni birlashtirmoqchi edim. 19-asrda J. Maksvell tomonidan qurilgan elektromagnit o'zaro ta'sirlarning yagona nazariyasi yaxshi misol bo'ldi. 60-70-yillar oxirida. 20-asrda uch fizikning (S.Vaynberg, S.Glashov, A.Salam) saʼy-harakatlari elektromagnit va kuchsiz oʻzaro taʼsirlar nazariyalarini birlashtirishga muvaffaq boʻldi. Birlashtirilgan elektrozaif o'zaro ta'sirni tashuvchi kvant to'rtta holatda bo'lishi mumkin, ulardan biri fotonik, qolgan uchtasi esa katta massaga ega. Bunday birlashish uchun 10 11 eV darajali energiya talab qilinadi, bu xona haroratidan 4 trillion marta yuqori haroratga to'g'ri keladi.
Endi fiziklar kuchli o'zaro ta'sirlarni o'z ichiga olgan Buyuk birlashma nazariyasini yaratish bilan band. Qidirilayotgan vositachi kvant ko'p o'lchovli bo'lishi kerak va bu birlashishni amalga oshirish uchun zarur bo'lgan energiya zamonaviy ob'ektlarda erishib bo'lmaydi. Gravitatsiyani o'z ichiga olgan super birlashtirish loyihasi hozircha faqat orzu sifatida mavjud.
2.2. Asosiy o'zaro ta'sirlar
O'zaro ta'sir materiya harakatining asosiy sababidir, shuning uchun o'zaro ta'sir tabiiy kelib chiqishi va tizimli tashkil etilishidan qat'i nazar, barcha moddiy ob'ektlarga xosdir. Turli xil o'zaro ta'sirlarning xususiyatlari moddiy ob'ektlarning mavjud bo'lish shartlarini va xususiyatlarining o'ziga xos xususiyatlarini belgilaydi. Hammasi bo'lib o'zaro ta'sirning to'rt turi ma'lum: tortishish, elektromagnit, kuchli va zaif.