Фундаментальные взаимодействия.
Количество сил, действующих между различными телами, довольно велико. Однако, если за основу классификации взаимодействий взять их природу, т.е. происхождение, то окажется, что имеется всего 4 типа взаимодействий. Эти типы взаимодействий различаются по своему происхождению (природе), по интенсивности и дальности (радиусу) действия. При этом в механике макромира встречается всего два типа – силы гравитационной и электромагнитной природы
· Гравитационное взаимодействие определяет крупномасштабную структуру Вселенной. Гравитационная постоянная – одна из фундаментальных мировых констант. Многочисленные исследования показали, что ее значения одинаковы во всех доступных для наблюдения точках пространства. · Электромагнитное взаимодействие определяет структуру и поведение атомов, отвечает за связи между молекулами (т.е. определяет химические и биологические процессы). · Сильные взаимодействия отвечают за устойчивость атомных ядер и за эдерные реакции, в особенности – термоядерный синтез. · Слабые взаимодействия обуславливают многие ядерные процессы, например, превращение нейтронов в протоны. В приведенной ниже таблице приводятся примеры тел, участвующих в каждом их четырех типов взаимодействий, их относительная сила, расстояния, на которых они проявляются, а также частицы (кванты соответствующих полей) – переносчики взаимодействий (об обменном характере взаимодействий см. лекцию 6, о квантах – лекции 10, 11).
Во времена Ньютона науке были известны только гравитационные взаимодействия между телами, обладающими массой. Силы, действующие между электрически заряженными телами, были количественно описаны лишь в Х1Х веке, теория электромагнитных взаимодействий построена в конце того же столетия. Последние два вида взаимодействий были открыты и описаны лишь в 30-х годах ХХ века, и их изучение продолжается. Первоочередной задачей физики является построение теории, объединяющей все 4 известных типа взаимодействий («Великое объединение»). Возможно, что известными на сегодняшний день типами взаимодействий их перечень не исчерпывается. Лекция 5. Меры движения – импульс и энергия. Законы сохранения и симметрия пространства - времени. 1. Импульс. Рассмотрим 2 закон Ньютона. При движении с небольшими скоростями, которое как раз и имеет место в макромире, масса тела – это постоянная величина, поэтому
Произведение Если равнодействующая сил, действующих на систему тел, равна 0, то такая система называется замкнутой и, как видно из (*), импульс ее не изменяется. В этом состоит закон сохранения импульса – один из фундаментальнейших законов природы. Реальную систему можно с некоторой точностью считать замкнутой в том случае, если взаимодействие носит очень кратковременный характер, - например, при выстрелах, взрывах, соударениях. Закон сохранения импульса не знает исключений и является обобщением опытных фактов. По сути дела, 2 закон Ньютона – это иная формулировка закона сохранения импульса.
|
(*)
– векторная величина, имеющая важнейшее значение в физике и, шире, в природе. Оно является мерой движения тела и называется импульсом, или количеством движения.
