رشته ها در فیزیک چیست؟ زمینه های اساسی فیزیکی

رشته- یکی از اشکال وجود ماده و شاید مهمترین. مفهوم "میدان" این واقعیت را نشان می دهد که نیروهای الکتریکی و مغناطیسی با سرعت محدودی در فاصله عمل می کنند و متقابل و به طور مداوم یکدیگر را تولید می کنند. این میدان تابش می شود ، با سرعت محدودی در فضا پخش می شود ، با ماده متقابل است. فارادی ایده این میدان را به عنوان شکل جدیدی از ماده فرموله کرد و یادداشت ها را در یک پاکت مهر و موم شده قرار داد ، وصیت کرد که پس از مرگ وی آن را باز کند (این پاکت فقط در سال 1938 کشف شد). فارادی از ایده (1840) صرفه جویی جهانی و تبدیل انرژی استفاده کرد ، اگرچه قانون هنوز کشف نشده است.

فارادی در سخنرانی های خود (1845) نه تنها در مورد تبدیل معادل انرژی از یک فرم به شکل دیگر ، بلکه همچنین گفت که مدتها تلاش کرده است "ارتباط مستقیمی بین نور و برق" کشف کند و "امکان مغناطیسی و یک پرتو نور را الکتریکی کنید و یک خط نیروی مغناطیسی را روشن کنید ". او صاحب تکنیک مطالعه فضای اطراف یک بدن باردار با استفاده از اجسام آزمایش ، مقدمه ای برای تصویر میدان است خطوط برق.وی آزمایشات خود را بر روی چرخش صفحه قطبش نور توسط یک میدان مغناطیسی توصیف کرد. مطالعه رابطه بین خصوصیات الکتریکی و مغناطیسی مواد فارادی را نه تنها به کشف پارا و مغناطیس ، بلکه همچنین به ایجاد یک ایده اساسی - ایده میدان منجر شد. وی نوشت (1852): "محیط یا فضای پیرامونی آن همانند آهن ربا ، بخشی از یک سیستم مغناطیسی واقعی و کامل ، نقشی اساسی دارد."

فارادی نشان داد که نیروی الکتریکی محرک است Eهنگامی رخ می دهد که شار مغناطیسی تغییر کند F(باز ، بسته شدن ، تغییر جریان در هادی ها ، نزدیک شدن یا برداشتن آهنربا و غیره). ماکسول این واقعیت را با برابری بیان کرد: E = -dF/ dtبه گفته فارادی ، توانایی القای جریان ها به صورت دایره ای در اطراف نتیجه مغناطیسی ظاهر می شود. طبق گفته ماکسول ، یک میدان مغناطیسی متناوب توسط یک میدان الکتریکی گرداب احاطه شده است ، و علامت منفی با قاعده لنز مرتبط است: یک جریان القایی در جهتی ظاهر می شود که از تغییر ایجاد شده جلوگیری می کند. پوسیدگی تعیین شده از انگلیسی است. روتور -گرداب در سال 1846 F. Neumann دریافت که برای ایجاد جریان القایی باید مقدار مشخصی انرژی صرف شود.

به طور کلی ، سیستم معادلات نوشته شده توسط ماکسول به صورت برداری دارای یک فرم فشرده است:

بردارهای القای الکتریکی و مغناطیسی (D و B) و بردارهای قدرت میدان های الکتریکی و مغناطیسی (E و H) موجود در این معادلات با روابط ساده نشان داده شده با ثابت دی الکتریک e و نفوذ پذیری مغناطیسی مرتبط هستند از متوسط ​​μ. استفاده از این عمل بدین معنی است که بردار قدرت میدان مغناطیسی به دور بردار چگالی جریان می چرخد ج.

طبق معادله (1) ، هر جریانی باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی در فضای اطراف ، جریان مستقیم - یک میدان مغناطیسی ثابت می شود. چنین فیلدی نمی تواند در مناطق "زیر" فعال شود میدان الکتریکی، از آنجا که طبق معادله (2) ، فقط یک میدان مغناطیسی در حال تغییر جریان ایجاد می کند. در اطراف جریان متناوب ، یک میدان مغناطیسی متناوب نیز ایجاد می شود ، که قادر به ایجاد یک میدان الکتریکی از یک موج در عنصر "بعدی" فضا است ، یک موج بدون نمد - انرژی میدان مغناطیسی در یک خلا a کاملاً تبدیل می شود انرژی الکتریکی و بالعکس. از آنجا که نور به شکل امواج عرضی منتشر می شود ، می توان نتیجه گرفت: نور یک اختلال الکترومغناطیسی است. میدان الکترومغناطیسی در فضا به شکل امواج عرضی با سرعت پخش می شود با= 3 10 8 متر بر ثانیه ، به ویژگی های محیط بستگی دارد و بنابراین "اقدام فوری با دوربرد" غیرممکن است. بنابراین ، در امواج نوری ، ارتعاشات توسط نقاط قوت میدان الکتریکی و مغناطیسی انجام می شود و حامل موج ، خود فضا است که در حالت کششی قرار دارد. و این ، به دلیل جریان جابجایی ، یک میدان مغناطیسی جدید و غیره را ایجاد خواهد کرد .

معنی معادلات (3) و (4) روشن است - (3) قضیه الکترواستاتیک گاوس را توصیف می کند و قانون کولن را تعمیم می دهد ، (4) این واقعیت را نشان می دهد که هیچ بار مغناطیسی وجود ندارد. واگرایی (از lat. واگرایی -تشخیص اختلاف) اندازه گیری منبع است. به عنوان مثال ، اگر اشعه های نور در شیشه متولد نشوند ، بلکه فقط از آن عبور کنند ، divD = 0. خورشید ، به عنوان منبع نور و گرما ، واگرایی مثبت دارد و تاریکی واگرایی منفی دارد. بنابراین ، خطوط نیروی میدان الکتریکی به اتهاماتی ختم می شوند که تراکم آن p و میدان مغناطیسی است - روی خود بسته شده و به جایی ختم نمی شود.

سیستم دیدگاه ها ، که اساس معادلات ماکسول را تشکیل می داد ، نامیده شد نظریه میدان الکترومغناطیسی ماکسول.اگرچه این معادلات ساده هستند ، اما هرچه ماکسول و پیروانش روی آنها کار کنند ، معنای عمیق تری برای آنها آشکار شد. G. هرتز ، که اولین آزمایش اثبات وفاداری به نظریه میدان الکترومغناطیسی فارادی-ماکسول بود ، در مورد پایان ناپذیری معادلات ماکسول نوشت: این فرمول ها از ما هوشمندتر هستند ، حتی از خود نویسنده هم دقیق تر ، گویی آنها به ما بیشتر از آنچه در وقت مناسب داده شد ، می دهند. "

روند انتشار میدان به صورت یک موج بدون نمد به طور نامحدود ادامه خواهد یافت - انرژی میدان مغناطیسی در خلا کاملاً به انرژی الکتریکی تبدیل می شود و بالعکس. از جمله ثابت های موجود در معادلات ، ثابت c بود. ماکسول دریافت که مقدار آن دقیقاً برابر با مقدار سرعت نور است. توجه نکردن به این همزمانی غیرممکن بود. بنابراین ، در امواج نوری ، ارتعاشات توسط نقاط قوت میدان الکتریکی و مغناطیسی انجام می شود و حامل موج ، خود فضا است که در حالت کششی قرار دارد.

موج نور یک موج الکترومغناطیسی است ،به گفته وایسکوفف: "در حال دویدن در فضا و جدا شدن از اتهاماتی که از آن ساطع می شود". او کشف مهم ماکسول را با کشف قانون جاذبه نیوتن مقایسه کرد. نیوتن حرکت سیارات را به جاذبه زمین متصل کرد و قوانین اساسی حاکم بر حرکت مکانیکی جرم ها را تحت تأثیر نیروها کشف کرد. ماکسول اپتیک را با برق متصل کرد و قوانین اساسی استنباط کرد (معادلات ماکسول) حاکم بر رفتار میدان های الکتریکی و مغناطیسی و برهم کنش آنها با بارها و آهن ربا. آثار نیوتن منجر به معرفی مفهوم قانون جهانی جاذبه ، آثار ماکسول - مفهوم میدان الکترومغناطیسی و وضع قوانین انتشار آن شد. اگر میدان الکترومغناطیسی بتواند به طور مستقل از حامل ماده وجود داشته باشد ، پس عمل دوربرد باید جای خود را به عملکرد کوتاه برد بدهد ، میدان هایی که با سرعت محدود در فضا پخش می شوند. ایده های جریان جابجایی (1861) ، امواج الکترومغناطیسی و ماهیت الکترومغناطیسی نور (1865) چنان جسورانه و غیرمعمول بودند که حتی نسل بعدی فیزیکدانان نیز بلافاصله نظریه ماکسول را نپذیرفتند. در سال 1888 ج. هرتز کشف کرد امواج الکترومغناطیسی ،اما چنین مخالف فعلی نظریه ماکسول مانند W. Thomson (کلوین) تنها با آزمایش های P.N. Lebedev ، که در سال 1889 کشف وجود فشار نور

در اواسط قرن XIX. ماکسول برق و مغناطیس را در یک نظریه میدان متحد ترکیب کرد. بار الکتریکی با ذرات بنیادی مرتبط است ، از جمله معروف ترین آنها - الکترون و پروتون - بار مشابهی دارند. e ،این یک ثابت جهانی از طبیعت است. SI = 1.6 10 -19 درجه سانتیگراد اگرچه هنوز هیچ بار مغناطیسی کشف نشده است ، اما در تئوری در حال ظهور است. به گفته فیزیکدان دیراک ، مقدار بارهای مغناطیسی باید مضربی از بار الکترون باشد

تحقیقات بیشتر در زمینه میدان الکترومغناطیسی منجر به تضاد با مفاهیم مکانیک کلاسیک شد ، که فیزیکدان هلندی H.A. لورنز او تحولاتی را در مختصات سیستم های اینرسی ارائه داد که برخلاف تحولات کلاسیک گالیله ، حاوی یک ثابت بودند - سرعت نور ، که با نظریه میدان ارتباط برقرار می کرد. مقیاس های زمان و طول ها را در سرعت های نزدیک به سرعت نور تغییر داد. معنای فیزیکی این تحولات لورنتس فقط توسط A. انیشتین در سال 1905 در کار خود "در مورد الکترودینامیک اجسام متحرک" توضیح داده شد ، که اساس تئوری نسبیت خاص (STR) یا مکانیک نسبی گرایی بود.

علوم طبیعی نه تنها انواع اشیا material مادی را در جهان شناسایی می کند ، بلکه ارتباطات بین آنها را نیز آشکار می کند. ارتباط بین اشیا in در یک سیستم انتگرال مرتب تر است ، ثبات تر از اتصال هر یک از عناصر با عناصر از محیط خارجی است. برای از بین بردن سیستم ، جدا کردن این یا آن عنصر از سیستم ، لازم است انرژی خاصی روی آن اعمال شود. این انرژی مقدار متفاوتی دارد و به نوع تعامل بین عناصر سیستم بستگی دارد. در مگا جهان ، این فعل و انفعالات از طریق جاذبه تأمین می شود ، در عالم بزرگ ، فعل و انفعالات الکترومغناطیسی به گرانش اضافه می شود ، و به همان اندازه قوی تر ، اساسی می شود. در جهان خرد ، به اندازه یک اتم ، یک کنش متقابل هسته ای حتی قوی تر ظاهر می شود و از یکپارچگی هسته های اتمی اطمینان می یابد. در انتقال به ذرات بنیادی ، یعنی انرژی پیوندهای داخلی ، می دانیم که مواد طبیعی ترکیبات شیمیایی عناصر ساخته شده از اتم ها هستند و در جدول دوره ای جمع آوری می شوند. برای مدتی اعتقاد بر این بود که اتم ها عناصر اصلی سازنده جهان هستند ، اما پس از آن آنها دریافتند که اتم "کل جهان" است و حتی از ذرات بنیادی بیشتری نیز در تعامل با یکدیگر تشکیل شده است: پروتون ها ، الکترون ها ، نوترون ها ، مزون ها ، و غیره. تعداد ذراتی که ادعای ابتدایی بودن دارند در حال افزایش است ، اما آیا آنها واقعاً آنقدر ابتدایی هستند؟

مکانیک نیوتنی به رسمیت شناخته شد ، اما در مورد منشا نیروهایی که باعث شتاب می شوند بحث نشده است. نیروهای گرانش از طریق خلا act عمل می کنند ، آنها دوربرد هستند ، در حالی که نیروهای الکترومغناطیسی از طریق محیط عمل می کنند. در حال حاضر ، همه فعل و انفعالات در طبیعت به چهار نوع گرانشی ، الکترومغناطیسی ، هسته ای قوی و هسته ای ضعیف تقلیل می یابد.

جاذبه زمین(از لات جاذبه- شدت) - از نظر تاریخی اولین تعامل مورد مطالعه به پیروی از ارسطو ، اعتقاد بر این بود که همه اجسام به "جای خود" تمایل دارند (سنگین - تا زمین ، سبک). فیزیک قرنهای 17-18 فقط فعل و انفعالات گرانشی شناخته شده بود. طبق گفته نیوتن ، دو توده نقطه ای با نیرویی که در امتداد خط اتصال دهنده آنها قرار دارد یکدیگر را جذب می کنند: علامت منهای نشان می دهد که ما با جاذبه روبرو هستیم ، r -فاصله بین اجسام (اعتقاد بر این است که اندازه اجسام بسیار کمتر است) r) ، t 1 و t 2 -توده های بدن کمیت G- یک ثابت جهانی که مقدار نیروهای گرانشی را تعیین می کند. اگر اجسام با وزن 1 کیلوگرم در فاصله 1 متری از یکدیگر قرار داشته باشند ، پس نیروی جاذبه بین آنها 67/6 10 -11 N است. گرانش جهانی است ، همه اجسام در معرض آن هستند و حتی خود ذره نیز منبع جاذبه است. اگر مقدار باشد Gبیشتر بود ، سپس قدرت نیز افزایش می یابد ، اما Gبسیار کوچک است ، و فعل و انفعال گرانش در جهان ذرات زیر اتمی ناچیز است و بین اجسام ماکروسکوپی به سختی قابل مشاهده است. کاوندیش توانست این مقدار را اندازه گیری کند G ،با استفاده از تعادل پیچشی. تطبیق پذیری ثابت Gبه این معنی است که در هر کجای جهان و در هر لحظه از زمان ، نیروی جذب بین اجسام با جرم 1 کیلوگرم ، با فاصله 1 متر جدا شده ، همان مقدار را خواهد داشت. بنابراین ، می توان گفت که کمیت Gساختار سیستم های گرانشی را تعیین می کند. گرانش یا گرانش در تعامل بین ذرات کوچک بسیار قابل توجه نیست ، اما همه سیارات را در خود نگه می دارد منظومه شمسیو کهکشانها ما دائماً در زندگی خود احساس گرانش می کنیم. این قانون ماهیت دوربرد نیروی گرانش و خاصیت اصلی تعامل گرانشی - جهانی بودن آن را تأیید کرد.

نظریه جاذبه انیشتین (GR) نتایج متفاوتی از قانون نیوتن در زمینه های جاذبه قوی ، در ضعف - هر دو نظریه همزمان است. با توجه به نسبیت عام ، جاذبه زمین- این جلوه ای از انحنای فضا-زمان است.اجسام در امتداد مسیرهای منحنی حرکت می کنند ، نه به این دلیل که توسط نیروی جاذبه بر آنها عمل می شود ، بلکه به این دلیل است که در فضای زمان خمیده حرکت می کنند. آنها "کوتاهترین راه را حرکت می دهند و گرانش هندسه است". اثر انحنای فضا-زمان را می توان نه تنها در نزدیکی اجسام در حال فروپاشی مانند ستاره های نوترونی یا سیاهچاله ها تشخیص داد. به عنوان مثال ، ترجیح مدار عطارد یا کند شدن زمان در سطح زمین ، چنین مواردی هستند (نگاه کنید به شکل 2.3 ، که در).انیشتین نشان داد که می توان گرانش را معادل حرکت شتابان توصیف کرد.

برای جلوگیری از فشرده شدن جهان تحت تأثیر نیروی جاذبه شخصی و اطمینان از ثابت بودن آن ، او منبع گرانشی احتمالی با ویژگیهای غیرمعمول را معرفی کرد ، که منجر به "دافعه" ماده می شود ، و نه به غلظت آن ، و نیروی دافعه افزایش می یابد با فاصله اما این خصوصیات فقط در مقیاس بسیار وسیعی از جهان می توانند خود را نشان دهند. نیروی دافعه فوق العاده کم است و به جرم دافعه بستگی ندارد. آن را به شکل که در آن نشان داده شده است تی - جرم جسم دفع شده ؛ r -فاصله آن از بدن دافعه L -ثابت. در حال حاضر محدودیت بالایی برای تعیین شده است L = 10 -53 متر -2 ، یعنی برای دو جسم با جرم 1 کیلوگرم ، واقع در فاصله 1 متر ، نیروی جذب حداقل 10 25 برابر از دافعه کیهانی است. اگر دو کهکشان با جرم 10 41 کیلوگرم در فاصله 10 میلیون sv باشند. سال (حدود 10 22 متر) ، اگر برای آنها نیروهای جذب تقریباً با نیروهای دافعه متعادل شوند ، اگر مقدار لواقعاً نزدیک به حد فوقانی مشخص شده است. این کمیت هنوز اندازه گیری نشده است ، اگرچه برای ساختار اساسی جهان به عنوان اساسی مهم است.

برهم کنش الکترومغناطیسی ،ناشی از بارهای الکتریکی و مغناطیسی ، توسط فوتون ها حمل می شود. نیروهای برهم کنش بین بارها به روشی پیچیده به موقعیت و حرکت بارها بستگی دارند. اگر دو اتهام باشد س 1 و q 2بی حرکت و در نقاطی از فاصله متمرکز است r ،سپس تعامل بین آنها الکتریکی است و توسط قانون کولن تعیین می شود: از جانبعلائم شارژ q 1و q 2نیروی برهم کنش الکتریکی که در امتداد خط مستقیم متصل کننده بارها قرار دارد ، نیروی جاذبه یا دافعه خواهد بود. در اینجا ، از طریق یک ثابت مشخص می شود که شدت فعل و انفعال الکترواستاتیک را تعیین می کند ، مقدار آن برابر با 85/8 10 - 12 F / m است. بنابراین ، دو بار 1 درجه سانتیگراد ، جدا شده با 1 متر ، نیرویی معادل 8.99 10 9 N. را تجربه خواهند کرد. بار الکتریکی همیشه با ذرات بنیادی مرتبط است. مقدار عددی بار مشهورترین آنها - پروتون و الکترون - یکسان است: یک ثابت جهانی است e = 1.6 10 -19 Cl. بار پروتون مثبت در نظر گرفته می شود ، بار الکترون منفی است.

نیروهای مغناطیسی توسط جریان های الکتریکی تولید می شوند - حرکت بارهای الکتریکی. تلاش می شود نظریه ها با در نظر گرفتن تقارن ها متحد شود ، که در آنها وجود بارهای مغناطیسی (تک قطبی مغناطیسی) پیش بینی می شود ، اما هنوز کشف نشده اند. بنابراین ، ارزش هشدت فعل و انفعال مغناطیسی را تعیین می کند. اگر بارهای الکتریکی با شتاب حرکت کنند ، ساطع می شوند - بسته به دامنه فرکانس ، انرژی را به شکل نور ، امواج رادیویی یا اشعه X از دست می دهند. تقریباً تمام حامل های اطلاعاتی که توسط حواس ما درک می شوند ماهیتی الکترومغناطیسی دارند ، اگرچه گاهی اوقات به صورت پیچیده ظاهر می شوند. فعل و انفعالات الکترومغناطیسی ساختار و رفتار اتم ها را تعیین می کند ، اتم ها را از پوسیدگی باز می دارد ، مسئول پیوندهای بین مولکول ها ، یعنی پدیده های شیمیایی و بیولوژیکی است.

جاذبه و مغناطیس مغناطیسی نیروهای دوربرد هستند که در کل جهان گسترش می یابند.

فعل و انفعالات هسته ای قوی و ضعیف- برد کوتاه و فقط در اندازه هسته اتمی ، یعنی در مناطقی از مرتبه 10 -14 متر ظاهر می شود.

فعل و انفعالات هسته ای ضعیف مسئول بسیاری از فرایندهایی است که باعث ایجاد برخی از انواع پوسیدگی های هسته ای ذرات بنیادی می شود (به عنوان مثال (3-پوسیدگی - تبدیل نوترون ها به پروتون ها) با شعاع عمل تقریباً مانند یک نقطه: حدود 10-18 متر. این یک اثر قوی تر در تبدیل ذرات نسبت به حرکت آنها است ، بنابراین کارایی آن توسط یک ثابت مرتبط با میزان پوسیدگی تعیین می شود - یک اتصال ثابت جهانی گرم (W) ،تعیین سرعت فرآیندهایی مانند پوسیدگی نوترون. فعل و انفعالات هسته ای ضعیف توسط بوزونهای به اصطلاح ضعیف انجام می شود و برخی از ذرات زیر اتمی می توانند به ذرات دیگر تبدیل شوند. با کشف ذرات زیر هسته ای ناپایدار مشخص شد که فعل و انفعالات ضعیف باعث تغییرات زیادی می شود. ابرنواخترها از معدود موارد تعاملات ضعیف مشاهده شده هستند.

فعل و انفعالات هسته ای قوی از پوسیدگی هسته های اتمی جلوگیری می کند و اگر نبود هسته ها به دلیل نیروهای دافعه الکتریکی پروتون ها از بین می روند. در بعضی موارد ، برای ویژگی های آن ، مقدار معرفی می شود g (S) ،مشابه بار الکتریکی ، اما بسیار بیشتر است. فعل و انفعال قوی انجام شده توسط گلوئون ها در شعاع حدود 10-15 متر به شدت در خارج از منطقه به صفر می رسد و کوارک های متشکل از پروتون ها ، نوترون ها و سایر ذرات مشابه به نام هادرون را به هم متصل می کند. آنها می گویند که برهم کنش پروتون ها و نوترون ها بازتاب فعل و انفعالات درونی آنها است ، اما تاکنون تصویر این پدیده های عمیق از دید ما پنهان مانده است. انرژی آزاد شده توسط خورشید و ستارگان ، تبدیل در راکتورهای هسته ای و آزادسازی انرژی با آن ارتباط دارد. انواع فعل و انفعالات ذکر شده ظاهراً ماهیت دیگری دارند. تا به امروز مشخص نیست که آیا آنها تمام فعل و انفعالات موجود در طبیعت را از بین می برند. قوی ترین آن برهم کنش قوی میان برد است ، یک الکترومغناطیسی با 2 مرتبه بزرگتر ضعیف تر است ، یک ضعیف با 14 مرتبه بزرگتر و یک گرانش کمتر از یک قدرت با 39 مرتبه بزرگتر است. متناسب با بزرگی نیروهای برهم کنش ، در زمانهای مختلف رخ می دهند. فعل و انفعالات هسته ای قوی هنگام برخورد ذرات با سرعت نزدیک به نور بوجود می آیند. زمان واکنش ، که با تقسیم شعاع عملکرد نیروها بر سرعت نور تعیین می شود ، مقداری از ترتیب 10 -23 ثانیه می دهد. فرآیندهای فعل و انفعالات ضعیف در 10 تا 9 ثانیه انجام می شود و گرانش در حدود 10 16 ثانیه یا 300 میلیون سال به طول می انجامد.

"قانون مربع معکوس" ، طبق آن توده های گرانشی نقطه ای یا بارهای الکتریکی بر روی یکدیگر تأثیر می گذارند ، همانطور که پی. ارنفست نشان داد ، از سه بعدی بودن فضا (1917) پیروی می کند. در فضای NSاندازه گیری ها ، ذرات نقطه بر اساس قانون توان معکوس برهم کنش می کنند ( n- یکی) برای n = 3 ، قانون مربعات معکوس معتبر است ، زیرا 3 - 1 = 2. و در u = 4 ، که مطابق با قانون مکعب های معکوس است ، سیارات به صورت مارپیچ حرکت می کنند و به سرعت در خورشید قرار می گیرند. در اتمهای بیش از سه بعد نیز هیچ مدار ثابتی وجود نخواهد داشت ، یعنی هیچ فرآیند و حیات شیمیایی وجود نخواهد داشت. کانت همچنین به ارتباط بین سه بعدی بودن فضا و قانون جاذبه اشاره کرد.

علاوه بر این ، می توان نشان داد که انتشار امواج به شکل خالص در فضا با تعداد مساوی ابعاد غیرممکن است - اعوجاجاتی ظاهر می شوند که ساختار (اطلاعات) حمل شده توسط موج را نقض می کنند. به عنوان مثال می توان به انتشار موج بر روی یک پوشش لاستیکی (روی یک بعد از سطح) اشاره کرد NS= 2) در سال 1955 ریاضیدان G.J. Whitrow نتیجه گرفت که از آنجا که موجودات زنده نیاز به انتقال و پردازش اطلاعات دارند ، اشکال بالاتر زندگی نمی توانند در فضاهای حتی یک بعدی وجود داشته باشند. این نتیجه گیری به اشکال زندگی و قوانین طبیعت که برای ما شناخته شده است اشاره می کند و وجود جهان های دیگر ، از ماهیتی متفاوت را استثنا نمی کند.

از نظر نیوتن و پی لاپلاس ، در نظر گرفتن مکانیک به عنوان یک نظریه فیزیکی جهانی حفظ شده است. در قرن نوزدهم این مکان توسط تصویر مکانیکی جهان ، از جمله مکانیک ، ترمودینامیک و نظریه جنبشی ماده ، نظریه الاستیک نور و مغناطیس الکتریکی گرفته شده است. کشف الکترون باعث تجدید نظر در ایده ها شد. در پایان قرن ، H. Lorenz نظریه الکترونیکی خود را برای پوشش همه پدیده های طبیعی بنا کرد ، اما به این مهم نرسید. مشکلات مرتبط با گسسته بودن بار و تداوم میدان ، و مشکلات در تئوری تابش ("فاجعه ماوراlet بنفش") منجر به ایجاد یک تصویر میدان کوانتومی از جهان و مکانیک کوانتوم شد. پس از ایجاد SRT انتظار می رفت که پوشش جهانی جهان طبیعی بتواند تصویری الکترومغناطیسی از جهان ارائه دهد که نظریه نسبیت ، نظریه ماکسول و مکانیک را با هم ترکیب کرده بود ، اما این توهم خیلی زود برطرف شد.

بسیاری از نظریه پردازان سعی کرده اند گرانش و مغناطیس مغناطیسی را با معادلات واحد در آغوش بگیرند. تحت تأثیر انیشتین ، كه فضا-زمان چهار بعدی را معرفی كرد ، نظریه های میدان چند بعدی برای كاهش پدیده ها به خصوصیات هندسی فضا ساخته شد.

این وحدت براساس استقلال مستقر سرعت نور برای رصدگران مختلفی که در غیاب نیروهای خارجی در فضای خالی حرکت می کنند ، انجام شد. اینشتین را به تصویر کشید خط جهانیجسمی در صفحه ای که محور فضایی آن افقی و محور زمانی عمودی باشد. سپس خط عمودی خط جهانی جسم است که در چارچوب مرجع داده شده در حالت استراحت است و خط شیب دار جسمی است که با سرعت ثابت حرکت می کند. خط جهان منحنی مربوط به حرکت شتابان جسم است. هر نقطه از این صفحه مربوط به موقعیتی در یک مکان معین در یک زمان مشخص است و فراخوانی می شود رویداد.در این حالت ، گرانش دیگر نیرویی نیست که بر پس زمینه منفعل فضا و زمان تأثیر بگذارد ، بلکه خود تحریف فضا-زمان است. از این گذشته ، میدان گرانش "انحنای" فضا-زمان است.

برای برقراری ارتباط بین قابهای مرجع که نسبت به یکدیگر حرکت می کنند ، اندازه گیری فواصل مکانی در واحدهای مشابه زمان لازم است. عاملی برای این محاسبه مجدد می تواند باشد سرعت نور ،اتصال فاصله با زمانی که نور می تواند این فاصله را پوشش دهد. در چنین سیستمی ، 1 متر برابر با 3.33 nsec است (1 n = 10 -9 s). سپس خط جهانی فوتون با زاویه 45 درجه و هر جسم مادی - با زاویه کوچکتر (چون سرعت آن همیشه کمتر از سرعت نور است) عبور می کند. از آنجا که محور فضایی با سه محور دکارتی مطابقت دارد ، خطوط جهانی اجسام مادی در داخل مخروط توصیف شده توسط خط جهانی فوتون قرار خواهند گرفت. نتایج مشاهدات خورشید گرفتگی در سال 1919 باعث شهرت جهانی اینشتین شد. جابجایی ستارگان که فقط در هنگام خورشید گرفتگی در مجاورت خورشید قابل مشاهده است ، همزمان با پیش بینی های نظریه جاذبه انیشتین بود. بنابراین رویکرد هندسی وی در ساخت نظریه جاذبه با آزمایشات چشمگیر تأیید شد.

در همان 1919 ، هنگامی که نسبیت عام ظاهر شد ، تی کالوزا ، استادیار دانشگاه کونیگسببرگ ، کار خود را به انیشتین فرستاد ، جایی که پیشنهاد کرد بعد پنجم.کالوزا در تلاش برای یافتن اصل اساسی همه فعل و انفعالات (در آن زمان دو مورد شناخته شده بود - جاذبه و الکترومغناطیس) ، نشان داد که می توان آنها را در نسبیت عام پنج بعدی به طور یکنواخت استنباط کرد. برای موفقیت در وحدت ، ابعاد بعد پنجم اهمیتی نداشتند و شاید آنقدر کوچک باشند که قابل تشخیص نباشند. مقاله پس از دو سال مکاتبه با انیشتین منتشر شد. فیزیکدان سوئدی O. Klein اصلاح معادله اساسی مکانیک کوانتوم را با پنج متغیر به جای چهار (1926) پیشنهاد داد. او ابعاد فضای نامحسوس ما را به ابعادی بسیار کوچک "نورد" کرد (با ذکر مثالی از یک شلنگ آبیاری پرتاب شده با بی احتیاطی ، که از دور مانند یک خط پیچ در پیچ به نظر می رسد ، اما معلوم است که در نزدیکی هر نقطه دایره است). ابعاد این حلقه های عجیب و غریب 10-20 برابر کوچکتر از اندازه هسته اتمی است. بنابراین ، بعد پنجم قابل مشاهده نیست ، اما ممکن است.

دانشمندان شوروی G.A. ماندل و وی.ا. فاک آنها نشان دادند که مسیر یک ذره باردار در فضای پنج بعدی را می توان دقیقاً به عنوان یک خط ژئودزیک (از یونانی) توصیف کرد. ژئودایزیا- تخصیص زمین) ، یا کوتاهترین مسیر بین دو نقطه روی سطح ، یعنی بعد پنجم می تواند از نظر فیزیکی واقعی باشد. به دلیل رابطه عدم اطمینان هایزنبرگ ، که نشان دهنده هر ذره به شکل یک بسته موج است و یک منطقه را در فضا اشغال می کند ، پیدا نشد. اندازه آن به انرژی ذره بستگی دارد (هرچه انرژی بیشتر باشد ، حجم منطقه کوچکتر است) ) اگر بعد پنجم به یک دایره کوچک بچرخد ، برای تشخیص آن ، ذرات روشن کننده آن باید انرژی زیادی داشته باشند. شتاب دهنده ها پرتوهای ذره ای با وضوح 10 تا 18 متر تولید می کنند بنابراین ، اگر دایره ای در بعد پنجم کوچکتر باشد ، هنوز نمی توان آن را تشخیص داد.

استاد اتحاد جماهیر شوروی رومر در نظریه بعدی پنجم خود نشان داد که می توان به بعد پنجم معنا داد اقدامات.به نظر می رسد بلافاصله تلاش شد تا این فضای پنج بعدی تجسم یابد ، همانطور که فضای چهار بعدی قبلی توسط انیشتین معرفی شده است. یکی از این تلاش ها فرضیه وجود جهان های "موازی" است. تصور یک تصویر چهار بعدی از یک توپ دشوار نبود: این مجموعه ای از تصاویر آن در هر زمان است - یک "لوله" توپ که از گذشته به آینده کشیده شده است. و توپ پنج بعدی در حال حاضر یک میدان است ، صفحه ای از جهان های کاملا یکسان. در همه جهان هایی که از سه تا پنج بعد دارند ، حتی یک علت ، حتی یک علت تصادفی ، می تواند عواقب مختلفی را به دنبال داشته باشد. شش بعدیجهان ساخته شده توسط طراح برجسته هواپیمای شوروی L.R. بارتینی ، شامل سه بعد فضایی و سه بعد زمانی است. از نظر بارتینی ، طول زمان مدت زمان ، عرض تعداد گزینه ها ، ارتفاع سرعت زمان در هر یک از جهان های ممکن است.

نظریه گرانش کوانتومباید ترکیبی از نسبیت عام و مکانیک کوانتوم باشد. در جهانی که تحت قوانین جاذبه کوانتوم قرار دارد ، انحنای فضا-زمان و ساختار آن باید در نوسان باشد ، دنیای کوانتوم هرگز آرام نیست. و مفاهیم گذشته و آینده ، توالی وقایع در چنین جهانی نیز باید متفاوت باشد. این تغییرات هنوز شناسایی نشده اند ، زیرا اثرات کوانتومی در مقیاس های بسیار کوچک ظاهر می شوند.

در دهه 50 قرن XX R. Feynman ، J. Schwinger و S. Tomogawa به طور مستقل الکترودینامیک کوانتومی را ایجاد کردند و مکانیک کوانتوم را با مفاهیم نسبی گره زدند و بسیاری از اثرات به دست آمده در مطالعه اتم ها و تابش آنها را توضیح دادند. سپس تئوری فعل و انفعالات ضعیف ایجاد شد و نشان داده شد که الکترومغناطیس را فقط می توان از نظر ریاضی با فعل و انفعالات ضعیف ترکیب کرد. یکی از نویسندگان آن ، A. Salam ، فیزیکدان نظری پاکستانی ، نوشت: "رمز موفقیت اینشتین این است که او به اهمیت اساسی بار در تعامل گرانشی پی برد. و تا زمانی که ماهیت بارها در فعل و انفعالات الکترومغناطیسی ، ضعیف و قوی را عمیقا درک نکنیم همانطور که انیشتین برای گرانش انجام داد ، امید چندانی برای موفقیت در وحدت نهایی وجود ندارد ... ما دوست داریم نه تنها تلاش های اینشتین را ادامه دهیم ، موفق نخواهد شد ، اما همچنین بقیه اتهامات را نیز در این برنامه گنجانده است. "

علاقه به نظریه های چند بعدی دوباره زنده شد و آنها دوباره به کارهای انیشتین ، برگمن ، کالوزا ، رومر و اردن روی آوردند. در آثار فیزیکدانان اتحاد جماهیر شوروی (L.D. Landau ، I.Ya. Pomeranchuk ، E.S Fradkin) نشان داده شده است که در فاصله 10 تا 33 سانتی متر ، تناقضات جبران ناپذیری در الکترودینامیک کوانتوم ظاهر می شود (واگرایی ها ، ناهنجاری ها ، همه بارها از بین می رود). بسیاری از دانشمندان بر روی ایده هایی برای ایجاد یک نظریه واحد کار کرده اند. S. Weinberg، A. Salam و S. Glashow نشان دادند كه الكترومغناطيس و برهمكنش هسته اي ضعيف را مي توان مظهر نوعي نيروي "ضعيف الكتريك" دانست و حامل هاي واقعي تعامل قوي را نام برد. نظریه ایجاد شده است کرومودینامیک کوانتوم- از کوارک ها پروتون و نوترون ساخته و به اصطلاح مدل استاندارد ذرات بنیادی را تشکیل داده است.

حتی پلانک به نقش اساسی کمیت ها متشکل از سه ثابت اشاره کرد که نظریه های اساسی را تعیین می کنند - SRT (سرعت نور c) ، مکانیک کوانتوم (ثابت پلانک) ح)و نظریه جاذبه نیوتن (ثابت گرانش) ز)از ترکیب آنها می توان سه کمیت بدست آورد (پلانک)با

ابعاد جرم ، زمان و طول

5 10 93 گرم در سانتی متر 3. طول پلانک همزمان با فاصله بحرانی است که در آن الکترودینامیک کوانتوم معنای خود را از دست می دهد. اکنون هندسه فقط در فواصل بیش از 10 تا 16 سانتی متر تعیین شده است که 17 مرتبه بزرگتر از پلانک است! یکسان سازی فعل و انفعالات برای از بین بردن واگرایی ها و ناهنجاری ها در تئوری ضروری است - مسئله تعریف ذرات به عنوان نقاط و تحریف آنها در فضا-زمان بود. و آنها با کمک ایده های تقارن بالاتر شروع به جستجوی آن کردند. این ایده ها در دهه 80 "باد دوم" دریافت کردند. قرن XX در نظریه های وحدت بزرگ TVO و ابر گرانش. TVO نظریه ای است که به شما امکان می دهد تمام فعل و انفعالات را به جز یکی از گرانش ها ترکیب کنید. اگر ما موفق شویم اثر متقابل گرانشی را با آن ترکیب کنیم ، تئوری همه آنچه هست (TVS) است. سپس جهان به طور یکنواخت توصیف خواهد شد. جستجوی چنین "ابرقدرتی" همچنان ادامه دارد.

نظریه های ابر جاذبه هنگام ساختن نسبیت عام از ساختارهای چند بعدی ذاتی رویکرد هندسی استفاده می کنند. شما می توانید از آن جهانی بسازید اعداد مختلفابعاد (از مدلهای 11 و 26 بعدی استفاده می شود) ، اما مدلهای 11 بعدی از نظر ریاضی جالبترین و زیباترین هستند: 7 حداقل تعداد ابعاد پنهان فضا-زمان است که اجازه می دهد سه غیر نیروهای گرانشی در تئوری ، و 4 بعد معمولی فضا-زمان هستند. چهار فعل و انفعالات شناخته شده ، سازه های هندسی با بیش از پنج بعد در نظر گرفته می شوند.

نظریه ابر ریسمان از اواسط دهه 1980 در حال توسعه است. قرن XX همراه با ابر جاذبه. این نظریه توسط دانشمند انگلیسی M. Green و دانشمند آمریکایی J. Schwartz ساخته شده است. آنها به جای یک نقطه ، ذرات را به یک رشته یک بعدی که در یک فضای چند بعدی قرار گرفته است ، ترسیم کردند. این تئوری ، جایگزین ذرات نقطه ای با حلقه های ریز انرژی ، پوچی های ناشی از محاسبات را از بین می برد. رشته های کیهانی -این سازندهای نامرئی عجیب و غریب هستند که توسط نظریه ذرات بنیادی تولید می شوند. این نظریه ماهیت سلسله مراتبی درک جهان را منعکس می کند - این احتمال وجود دارد که هیچ پایه نهایی برای واقعیت فیزیکی وجود ندارد ، بلکه فقط دنباله ای از ذرات کوچکتر و کوچکتر است. ذرات بسیار عظیم ، و حدود هزار ذره بدون جرم وجود دارد. هر رشته ، که دارای اندازه پلانک (10 تا 33 سانتی متر) است ، می تواند بی نهایت تعداد زیادی لرزش (یا حالت) داشته باشد. همانطور که ارتعاش سیمهای ویولن صداهای مختلفی ایجاد می کند ، لرزش این رشته ها نیز می تواند همه نیروها و ذرات را تولید کند. سوپراسترهابه شما امکان می دهد دستکاری (از یونانی) را درک کنید. تشویق کردن- دست) ، در حالی که ابر جاذبه نمی تواند تفاوت بین چپ و راست را توضیح دهد - قسمتهای مساوی هر جهت در آن وجود دارد. نظریه ابر ریسمان ، مانند ابر گرانش ، با تجربه همراه نیست ، بلکه با از بین بردن ناهنجاری ها و واگرایی ها ، که بیشتر مشخصه ریاضیات است ، همراه است.

ای ویتن ، فیزیکدان آمریکایی نتیجه گرفت که نظریه ابر ریسمان امید اصلی به آینده فیزیک است ، این نه تنها احتمال گرانش را در نظر می گیرد ، بلکه وجود آن را نیز تأیید می کند و گرانش نتیجه تئوری سوپر رشته است. فناوری آن که از توپولوژی و نظریه میدان کوانتومی گرفته شده است ، امکان کشف تقارن های عمیق بین گره های با اندازه بالا درهم را فراهم می کند. ابعادی مربوط به یک نظریه نسبتاً ثابت ثابت است ، برابر است با 506.

نظریه ابر ریسمان می تواند توزیع "دست و پا چلفتی" ماده را در جهان توضیح دهد. سوپر رشته ها نخ هایی هستند که از ماده جهان تازه متولد شده باقی مانده اند. آنها فوق العاده متحرک و متراکم هستند ، فضای اطراف خود را خم می کنند ، گره ها و حلقه هایی را تشکیل می دهند ، و حلقه های عظیم می توانند یک جاذبه جاذبه را ایجاد کنند که به اندازه کافی قوی باشد و ذرات بنیادی ، کهکشان ها و خوشه های کهکشان را به وجود آورد. تا سال 1986 ، مقالات زیادی در مورد رشته های کیهانی منتشر شده است ، گرچه خود آنها هنوز کشف نشده اند. پیدا کردن سوپراسترها با انحنای فضا ، که باعث می شوند ، مانند یک عدسی گرانشی یا امواج گرانشی ساطع شده توسط آنها امکان پذیر است. تکامل ابر رشته ها در رایانه ها پخش می شود و تصاویر روی صفحه نمایش ظاهر می شوند که مطابق با تصاویر مشاهده شده در فضا هستند - همچنین الیاف ، لایه ها و حفره های غول پیکر وجود دارد که در آنها عملا هیچ کهکشان وجود ندارد.

این همگرایی خارق العاده کیهان شناسی و فیزیک ذرات بنیادی در 30 سال گذشته ، درک اصل فرآیندهای تولد فضا-زمان و ماده را در یک بازه زمانی کوتاه از 10 -43 تا 10 -35 ثانیه بعد از تکینگی اولیه ، نامیده می شود مهبانگ.تعداد ابعاد 10 (ابر جاذبه) یا 506 (نظریه ابر ریسمان) نهایی نیست ، ممکن است تصاویر هندسی پیچیده تری ظاهر شود ، اما بسیاری از ابعاد اضافی برای تشخیص مستقیم در دسترس نیستند. هندسه واقعی جهان احتمالاً سه بعد فضایی ندارد ، که فقط برای Metagalaxy ما - بخش قابل مشاهده جهان - معمول است.

و همه آنها ، به جز سه ، در زمان انفجار بزرگ (10-15 میلیارد سال پیش) به اندازه های پلانک سقوط کردند. در فواصل زیاد (تا اندازه Metagalaxy 1028 سانتی متر) ، هندسه اقلیدسی و سه بعدی است و در پلانک ، غیر اقلیدسی و چند بعدی است. اعتقاد بر این است که نظریه های همه چیز ، که اکنون در حال توسعه است ، باید توصیفاتی از همه فعل و انفعالات اساسی بین ذرات را ترکیب کند.

همزمانی موضوع تحقیق ، روش شناسی موجود علوم را تغییر داده است. نجوم یک علم مشاهده ای و شتاب دهنده ها ابزاری در فیزیک ذرات در نظر گرفته شدند. اکنون آنها شروع به ساختن فرضیاتی در مورد خصوصیات ذرات و فعل و انفعالات آنها در کیهان شناسی کردند و آزمایش آنها برای نسل فعلی دانشمندان امکان پذیر شد. بنابراین ، از کیهان شناسی نتیجه می شود که تعداد ذرات بنیادی باید کم باشد. این پیش بینی مربوط به تجزیه و تحلیل فرایندهای سنتز اولیه نوکلئون ها بود ، زمانی که سن جهان حدود 1 ثانیه بود و در زمانی انجام شد که به نظر می رسید دستیابی به قدرت های بالا در شتاب دهنده ها منجر به افزایش تعداد ذرات بنیادی اگر ذرات زیادی وجود داشت ، اکنون جهان متفاوت بود.

تحقق روح و توزیع فیل ها.
بلیط های ورودی از 50 کوپک تا 2 روبل.
I. Ilf ، E Petrov

تعاملات اساسی و زمینه های اساسی چیست؟ چرا می توان زمینه های بنیادی را یکی از سازنده های ماده دانست؟

درس- سخنرانی

این واقعیت که یک رشته نوع خاصی از ماده است را می توان در بسیاری از کتابهای درسی فیزیک و حتی در یک فرهنگ لغت دائرlopالمعارفی خواند. اما توضیحات این گفته همیشه یافت نمی شود. بنابراین ، معنای آنچه گفته شد اغلب نامفهوم باقی می ماند. بیایید سعی کنیم آن را کشف کنیم و "زمینه را تحقق بخشیم". توجه داشته باشید که عبارت فوق شامل هیچ فیلدی نمی شود ، بلکه فقط مربوط به موارد اساسی است. زمینه های اساسی چیست؟

تعاملات اساسی و زمینه های اساسی... هنگام مطالعه فیزیک ، با نیروهای مختلفی آشنا شدید - نیروی کشش ، اصطکاک ، نیروی جاذبه. هر یک از این نیروها مشخصه برخی از تعاملات بین اجسام است. همانطور که می دانید ، پیشرفت علم نشان داده است که همه اجسام ماکروسکوپی از اتمها و مولکولها تشکیل شده اند (دقیق تر از هسته ها و الکترون ها). از مدل اتمی - مولکولی چنین برمی آید که برخی از فعل و انفعالات بین اجسام ماکروسکوپی را می توان در نتیجه فعل و انفعال بین اتمها و مولکول ها یا با تعمیق عمیق تر ساختار ماده ، در نتیجه تعامل بین هسته ها نشان داد. و الکترونهایی که اجسام ماکروسکوپی را تشکیل می دهند.

به طور خاص ، نیروهایی مانند نیروی الاستیک و اصطکاک نتیجه نیروهایی هستند که بین الکترون ها و هسته ها وارد می شوند. اما کاهش فعل و انفعالات گرانشی و فعل و انفعالات الکترومغناطیسی به هر فعل و انفعالات دیگر امکان پذیر نبود ، اگرچه چنین تلاش هایی صورت گرفت.

برای مشخص کردن تعاملات غیرقابل کاهش برای سایر فعل و انفعالات ، آنها شروع به استفاده از این مفهوم کردند اساسیکه به معنای "اساسی" است.

همانطور که در بخش قبلی ذکر شد ، برهم کنشهای اساسی گرانشی و الکترومغناطیسی را می توان بر اساس تعامل با میدان در نظر گرفت. فیلدهای مربوط به فعل و انفعالات اساسی فراخوانی می شوند زمینه های اساسی.

فعل و انفعالات اساسی فعل و انفعالات گرانشی و الکترومغناطیسی هستند.

پیشرفت علم نشان داده است که فعل و انفعالات گرانشی و الکترومغناطیسی تنها فعل و انفعالات اساسی نیستند. در حال حاضر ، چهار تعامل اساسی کشف شده است. ما هنگام مطالعه جهان خرد ، در مورد دو فعل و انفعالات اساسی دیگر یاد می گیریم.

میدان های الکترومغناطیسی و گرانشی میدان های اساسی هستند که نمی توان آنها را به حرکت ذرات کاهش داد.

برد بلند و کوتاه برد... ما قبلاً می دانیم که تعامل بین ذرات (باردار و بدون بار) را می توان با کمک زمینه ها توصیف کرد ، اما ممکن است مفهوم یک میدان معرفی نشود. مفهومی که براساس آن تعامل بین ذرات بدون معرفی مفهوم یک میدان مستقیماً توصیف می شود ، مفهوم عمل دوربرد نامیده می شود. این نام به این معنی است که ذرات در فاصله بسیار دور با هم تعامل دارند. برعکس ، مفهوم دوم که براساس آن برهم کنش از طریق میدان میدان (گرانشی و الکترومغناطیسی) انجام می شود ، مفهوم عمل نزدیک نامیده می شود. معنی مفهوم کنش کوتاه برد این است که ذره ای با زمینه ای که نزدیک آن است تعامل داشته باشد ، گرچه این میدان خود می تواند توسط ذراتی که بسیار دور هستند ایجاد شود (شکل 13).

برنج. 13. تصویر کنش متقابل بر اساس مفهوم عمل دوربرد (a) و مفهوم کنش کوتاه برد (b.c)

در حالت اول (نگاه کنید به شکل 13 ، الف) ، یک نیروی F از طرف بار Q واقع در فاصله r به بار q عمل می کند. در حالت دوم ، بار Q یک میدان E (x ، y ، z) در فضای اطراف خود ایجاد می کند. به طور خاص ، در نقطه ای با مختصات x 0 ، y 0 ، z 0 ، جایی که بار q واقع شده است ، یک قسمت E (x 0 ، y 0 ، z 0) ایجاد می شود (شکل 13 ، ب را ببینید). این زمینه و نه مستقیماً شارژ Q با بار q ارتباط برقرار می کند (شکل 13 ، c را ببینید).

از نظر تاریخی ، دانش در مورد طبیعت به گونه ای توسعه یافته است که مفهوم اقدام کوتاه برد ، که در دهه 30 ارائه شد. قرن نوزدهم ، توسط فیزیکدان انگلیسی M. فارادی ، فقط به عنوان یک توصیف مناسب درک شد.

وضعیت پس از کشف امواج الکترومغناطیسی با سرعت محدود - سرعت نور - تغییر اساسی کرد. از تئوری امواج الکترومغناطیسی چنین نتیجه گرفت که هر تغییری در میدان الکترومغناطیسی با سرعت نور از طریق فضا پخش می شود. با اشاره به مثالی که در شکل 13 نشان داده شده است ، می توان گفت اگر بار Q در برهه ای از زمان شروع به حرکت کند ، در این صورت بار q تغییر همزمان نیرویی که بر آن وارد می شود را "احساس" می کند ، بلکه بعد از یک زمان r / s (c سرعت نور است) ، یعنی زمان مورد نیاز برای رسیدن موج الکترومغناطیسی از بار Q به شارژ q.

انتشار محدود امواج الکترومغناطیسی منجر به این واقعیت می شود که توصیف فعل و انفعالات الکترومغناطیسی بر اساس مفهوم عمل دوربرد ناخوشایند است.

برای درک این موضوع ، مثال زیر را در نظر بگیرید. در سال 1054 ، یک ستاره درخشان در آسمان ظاهر شد ، که نور آن حتی در طول روز برای چندین هفته مشاهده شد. سپس ستاره کمرنگ شد و در حال حاضر ، در منطقه کره آسمانی که این ستاره در آن قرار داشت ، یک تشکیلات کم نور درخشان مشاهده می شود که سحابی خرچنگ نامیده می شود. مطابق با ایده های مدرن در مورد تکامل ستاره ها ، یک ستاره منفجر شد ، در طی آن قدرت تابش آن میلیاردها بار افزایش یافت ، پس از آن ستاره از هم پاشید. به جای ستاره درخشان درخشان ، یک ستاره نوترونی عملاً ساطع نشده و ابر منبسطی از گاز کم نور درخشان تشکیل شد.

از دیدگاه مفهوم کنش کوتاه برد ، مشاهده نور یک ستاره به زیر کاهش می یابد. بارهای ناشی از این ستاره میدانی را ایجاد می کند که به شکل موج به زمین می رسد و بر الکترون های شبکیه چشم ناظر تأثیر می گذارد. در این حالت ، صدها سال این موج به زمین می رسید. مردم وقتی که ستاره دیگر در آنجا نبود ، چشمک می زدند به یک ستاره. اگر بخواهیم این مشاهدات را براساس مفهوم عمل دوربرد توصیف کنیم ، باید تصور کنیم که بارهای شبکیه چشم نه با بارهای ستاره بلکه با آنهایی که قبلاً در تعامل بوده اند. ستاره ، که دیگر وجود ندارد. توجه داشته باشید که در روند تشکیل یک ستاره نوترونی ، بسیاری از بارها از بین می روند ، زیرا نوترون ها از الکترون و پروتون تشکیل می شوند - ذرات خنثی که عملا در فعل و انفعالات الکترومغناطیسی شرکت نمی کنند. موافقت می کنم که توصیفی بر اساس تعامل با چیزی که قبلاً وجود داشته اما در حال حاضر وجود ندارد ، "خیلی راحت نیست".

دلیل دیگر شناخت میدان به عنوان ماده مربوط به این واقعیت است که موج الکترومغناطیسی انرژی و حرکت را از طریق فضا حمل می کند (برای اطلاعات بیشتر به 57 پوند مراجعه کنید). اگر این میدان ماده در نظر گرفته نشود ، باید تشخیص داد که انرژی و تکانه با ماده ای ارتباط ندارند و به خودی خود از طریق فضا منتقل می شوند.

نظریه نسبیت ، که در سال 1905 توسط آلبرت انیشتین فرموله شد ، مبتنی بر این فرضیه است که هیچ فعل و انفعالاتی (از جمله تعاملات اساسی) وجود ندارد که سریعتر از نور منتشر شود.

ما این پاراگراف را با "روحیه های مادی گرایانه" آغاز کردیم. فیزیکدانان افراد شوخ طبعی هستند و مفهوم "ارواح" قبلاً در تئوری میدانی مدرن استفاده شده است. می توانیم بگوییم که این ارواح هنوز تحقق نیافته اند ، یعنی در تجربه مشاهده نشده اند. اما دانش رشته های بنیادی هنوز تکمیل نشده است.

محدود بودن انتشار میدانهای بنیادی و ارتباط آنها با انرژی و حرکت (انتقال انرژی و حرکت توسط این میدانها) منجر به شناخت این میدانها به عنوان یکی از سازندگان ماده می شود. بنابراین ماده توسط ذرات (ماده) و زمینه های بنیادی نشان داده می شود.

• معنای مفاهیم "زمینه های اساسی" و "تعاملات اساسی" چیست؟
• زمینه هایی را مثال بزنید که اساسی نیستند.
• به تعاملات غیر بنیادی بیندیشید و مثال بزنید.

متغیر میدانی را می توان بصورت رسمی به همان روشی در نظر گرفت که مختصات مکانی در مکانیک کوانتومی معمولی در نظر گرفته شده است ، و عملگر کوانتومی با نام متناظر به متغیر میدان اختصاص داده می شود.

الگوی میدانی، نمایانگر کل واقعیت فیزیکی در سطح بنیادی است که به تعداد کمی از زمینه های متقابل (کوانتیزه شده) تقلیل یافته است ، نه تنها یکی از مهمترین موارد در فیزیک مدرن است ، بلکه ، شاید ، بدون شک غالب است.

ساده ترین راه تجسم زمینه است (چه زمانی می آیدبه عنوان مثال ، در مورد زمینه های بنیادی که ماهیت مکانیکی فوری فوری ندارند) به عنوان اغتشاش (انحراف از تعادل ، حرکت) برخی از محیط های مداوم (فرضی یا صرفاً خیالی) که تمام فضا را پر می کند. به عنوان مثال ، به عنوان تغییر شکل یک محیط الاستیک ، معادلات حرکت آن همزمان یا نزدیک به معادلات میدان انتزاعی تری است که می خواهیم تجسم کنیم. از نظر تاریخی ، چنین رسانه ای اتر نامیده می شد ، اما بعداً این اصطلاح تقریباً به طور کامل از کار افتاد و قسمت معنادار آن از لحاظ جسمی با مفهوم این زمینه ادغام شد. با این وجود ، برای درک بصری اساسی از مفهوم یک میدان فیزیکی در طرح کلیچنین بازنمایی مفیدی است ، با توجه به اینکه در چارچوب فیزیک مدرن چنین رویکردی معمولاً فقط در بیشتر موارد فقط از طریق تصویر انجام می شود.

بنابراین ، میدان فیزیکی را می توان به عنوان یک سیستم پویا توزیع شده با تعداد بی نهایت درجه آزادی توصیف کرد.

نقش متغیر میدان برای زمینه های اساسی اغلب توسط پتانسیل (مقیاس ، بردار ، تنسور) ، گاهی توسط کمیتی به نام قدرت میدان بازی می شود. (برای فیلدهای کوانتیزه شده ، به یک معنا ، عملگر متناظر نیز تعمیم مفهوم کلاسیک یک متغیر میدان است).

یکسان رشتهدر فیزیک ، یک مقدار فیزیکی فراخوانی می شود که بسته به مکان در نظر گرفته می شود: به عنوان یک مجموعه کامل ، به طور کلی ، مقادیر مختلف این مقدار برای تمام نقاط برخی از بدن ادامه دار - یک محیط مداوم ، توصیف وضعیت یا حرکت این بدن گسترش یافته نمونه هایی از این زمینه ها می تواند:

• دما (به طور کلی ، در نقاط مختلف و همچنین در زمان های مختلف متفاوت است) در برخی از محیط ها (به عنوان مثال در یک کریستال ، مایع یا گاز) - یک میدان دما (اسکالر)
• سرعت تمام عناصر حجم معینی از مایع یک زمینه بردار از سرعت است ،
• میدان جابجایی برداری و میدان تنش تنسوری در هنگام تغییر شکل یک بدن الاستیک - سایپرز ، باشگاه دانش

پویایی چنین زمینه هایی نیز با معادلات دیفرانسیل جزئی توصیف می شود و از نظر تاریخی اولین ، از قرن 18 در فیزیک ، درست در چنین زمینه هایی در نظر گرفته می شد.

مفهوم مدرن میدان فیزیکی از ایده یک میدان الکترومغناطیسی شکل گرفت ، که برای اولین بار توسط فارادی در یک فرم فیزیکی بتن و نسبتاً نزدیک به شکل مدرن تحقق یافت ، و بطور مداوم توسط ماکسول به صورت ریاضی پیاده سازی شد - در ابتدا با استفاده از یک مدل مکانیکی از یک مداوم فرضی - اتر ، اما سپس فراتر از استفاده از یک مدل مکانیکی رفت.

زمینه های اساسی

در میان رشته های فیزیک ، اصطلاحاً بنیادین متمایز می شوند. اینها رشته هایی هستند که طبق پارادایم میدانی فیزیک مدرن ، اساس تصویر فیزیکی جهان را تشکیل می دهند ، همه زمینه ها و فعل و انفعالات دیگر از آنها حاصل می شود. آنها شامل دو کلاس اصلی از زمینه های تعامل با یکدیگر هستند:

• زمینه های اساسی فرمیون ، در درجه اول نمایانگر پایه فیزیکی توصیف ماده ،
• میدان های بنیادی بوزونیک (از جمله گرانش ، که یک میدان سنجنده سنسور است) ، که توسعه و توسعه مفهوم میدان های گرانشی الکترومغناطیسی ماکسولین و نیوتنی است تئوری بر اساس آنها ساخته شده است.

نظریه هایی وجود دارد (به عنوان مثال ، نظریه ریسمان ، نظریه های مختلف دیگر وحدت) که در آنها نقش زمینه های اساسی توسط چندین نظریه دیگر بازی می شود ، حتی از دیدگاه این نظریه ها ، زمینه ها یا اشیا fundamental (و زمینه های بنیادی فعلی) در این نظریه ها در برخی از تقریب ها به عنوان یک نتیجه "پدیدارشناسی" ظاهر می شود یا باید ظاهر شود). با این حال ، تاکنون چنین نظریه هایی به اندازه کافی تأیید نشده و یا به طور کلی پذیرفته نشده اند.

تاریخ

از لحاظ تاریخی ، در میان زمینه های اساسی ، اولین بار زمینه های مربوط به الکترومغناطیسی (میدان های الکتریکی و مغناطیسی ، سپس در یک میدان الکترومغناطیسی ترکیب شده) و برهمکنش گرانشی (دقیقاً به عنوان میدان های فیزیکی) کشف شد. این رشته ها از قبل در فیزیک کلاسیک با جزئیات کافی کشف و مورد مطالعه قرار گرفتند. در ابتدا ، این زمینه ها (در چارچوب تئوری جاذبه ، الکترواستاتیک و مغناطیسی نیوتنی) بیشتر فیزیکدانان را دنبال می کردند نه به عنوان اشیا mathemat ریاضی رسمی که برای سهولت رسمی معرفی شده اند و نه به عنوان یک واقعیت فیزیکی تمام عیار ، علی رغم تلاش برای درک عمیق تر فیزیکی ، که ، با این وجود ، نسبتاً مبهم باقی ماند و یا میوه ای چندان چشمگیر به بار نیاورد. اما با شروع فارادی و ماکسول ، رویکرد به میدان (در این مورد ، به میدان الکترومغناطیسی) به عنوان یک واقعیت فیزیکی کاملاً معنی دار ، بطور سیستماتیک و بسیار مثمر ثمر اعمال می شود ، از جمله یک پیشرفت قابل توجه در فرمول بندی ریاضی این ایده ها.

از طرف دیگر ، هرچه مکانیک کوانتوم توسعه می یابد ، بیشتر و بیشتر مشخص می شود که ماده (ذرات) دارای خصوصیاتی است که از لحاظ تئوری ذاتی در زمینه هاست.

وضعیت هنر

بنابراین ، معلوم شد که می توان تصویر فیزیکی جهان را در بنیاد آن به میدانهای کوانتیزه شده و برهم کنش آنها تقلیل داد.

تا حدی ، عمدتا در چارچوب رسمیت ادغام مسیرها و نمودارهای فاینمن ، حرکت مخالف نیز رخ داد: زمینه ها را می توان به میزان قابل توجهی به عنوان ذرات تقریباً کلاسیک (دقیق تر ، به عنوان یک برهم نهی از یک عدد نامحدود) نشان داد ذرات تقریباً کلاسیک که در امتداد تمام مسیرهای قابل تصور حرکت می کنند) ، و برهم کنش زمینه ها با یکدیگر مانند تولد و جذب یکدیگر توسط ذرات است (همچنین با برهم نهادن همه انواع قابل تصور از این قبیل). و اگرچه این رویکرد بسیار زیبا ، راحت است و از نظر روانشناسی به بسیاری از جنبه ها اجازه می دهد تا به ایده ذره ای با یک مسیر کاملاً مشخص برگردند ، اما با این وجود نمی تواند منظره میدان را لغو کند و حتی یک گزینه کاملاً متقارن برای آن (و بنابراین به یک استقبال زیبا ، روانشناختی و عملی راحت تر ، اما هنوز فقط یک پذیرش رسمی است تا یک مفهوم کاملاً مستقل). در اینجا دو نکته اساسی وجود دارد:

1. رویه برهم نهی به هیچ وجه "از نظر جسمی" در چارچوب ذرات کلاسیک قابل توضیح نیست فقط اضافه شدهبه یک تصویر "کلاسیک" تقریباً کلاسیک ، عنصر ارگانیک آن نیست. در عین حال ، از نظر میدانی ، این برهم نهی تفسیر واضح و طبیعی دارد.
2. ذره خود ، در حال حرکت در امتداد یک مسیر جداگانه در فرمالیسم انتگرال در امتداد مسیرها است ، اگر چه بسیار شبیه به یک کلاسیک است ، اما هنوز هم یک کلاسیک کاملا نیست: به حرکت کلاسیک معمول در امتداد یک مسیر خاص با یک حرکت خاص و هماهنگ در هر لحظه خاص ، حتی برای یک مسیر تنها - شما باید مفهوم فاز (یعنی برخی از ویژگی های موج) را اضافه کنید ، که کاملاً با این روش در شکل خالص و این لحظه بیگانه است (اگرچه واقعاً به حداقل رسیده است و فکر کردن در مورد آن بسیار آسان است) همچنین تفسیر داخلی ارگانیک ندارد. اما در چارچوب رویکرد میدانی معمول ، چنین تعبیری دوباره وجود دارد و دوباره ارگانیک است.

بنابراین ، می توان نتیجه گرفت که رویکرد ادغام در مسیرها بسیار ساده است ، گرچه از نظر روانشناختی بسیار راحت است (بعلاوه ، مثلاً یک ذره نقطه ای با سه درجه آزادی بسیار ساده تر از میدان بی نهایت بعدی است که آن را توصیف می کند) و اثبات شده است بهره وری عملی ، اما هنوز فقط برخی تنظیم مجدد، گرچه یک مفهوم میدانی نسبتاً رادیکال است ، و نه جایگزین آن.

و اگرچه در کلمات در این زبان همه چیز بسیار "بدن" به نظر می رسد (به عنوان مثال: "برهم کنش ذرات باردار با تبادل یک ذره دیگر توضیح داده می شود - حامل فعل و انفعال" یا "دافعه متقابل دو الکترون به دلیل مبادله فوتون مجازی بین آنها ") ، اما در پشت این واقعیت میدانی معمولی وجود دارد ، مانند انتشار امواج ، البته به اندازه کافی پنهان به خاطر ایجاد یک طرح محاسباتی موثر ، و از بسیاری جهات فرصت های اضافی برای درک کیفی.

لیست زمینه های اساسی

زمینه های بنیادی بوزونیک (زمینه ها ناقل تعاملات اساسی هستند)

این فیلدها فیلدهای کالیبراسیون در مدل استاندارد هستند. این نوع شناخته شده است:

• Electroweak
  • میدان الکترومغناطیسی (به فوتون نیز مراجعه کنید)
  • این میدان حامل تعامل ضعیف است (همچنین به بوزونهای W- و Z نیز مراجعه کنید)
• میدان گلوئون (همچنین به گلون مراجعه کنید)

زمینه های فرضی

هر اشیا theoret نظری (به عنوان مثال ، زمینه ها) که توسط نظریه هایی توصیف می شوند که حاوی تناقض درونی نیستند ، مشخصاً منافاتی با مشاهدات ندارند و در عین حال قادر به ایجاد پیامدهای قابل مشاهده هستند که امکان انتخاب به نفع این نظریه ها را فراهم می کند در مقایسه با آنها ، می تواند به معنای گسترده ای فرضی تلقی شود. اکنون پذیرفته شده اند. در زیر ما صحبت خواهیم کرد (و این عموماً با درک معمول این اصطلاح مطابقت دارد) عمدتاً در مورد فرضیه بودن به معنای دقیق تر و دقیق تر ، دلالت بر اعتبار و جعل پذیری فرض ، که ما آن را یک فرضیه می نامیم.

در فیزیک نظری ، بسیاری از زمینه های فرضی مختلف در نظر گرفته شده است ، که هر یک از آنها به یک تئوری مشخص بسیار خاص تعلق دارند (از نظر نوع و خصوصیات ریاضی ، این زمینه ها می توانند کاملاً یا تقریباً یکسان با زمینه های غیر فرضی شناخته شده باشند ، اما می توانند متفاوت باشند) کم و بیش به شدت ؛ در هر دو مورد ، فرضیه بودن آنها به این معنی است که هنوز در واقعیت مشاهده نشده اند ، به طور آزمایشی کشف نشده اند ؛ با توجه به برخی از زمینه های فرضی ، ممکن است این س questionال مطرح شود که آیا می توان آنها را در اصل ، و حتی اینکه آیا آنها اصلاً می توانند وجود داشته باشند - به عنوان مثال ، اگر نظریه ای که در آن حضور دارند ناگهان متناقض درونی باشد).

این س whatال که چه عاملی باید معیار در نظر گرفته شود که امکان انتقال یک زمینه خاص از دسته فرضی به دسته موارد واقعی را فراهم می کند ، خیلی ظریف است ، زیرا تأیید یک نظریه خاص و واقعیت اشیا خاص موجود در آن است اغلب کم و بیش غیر مستقیم در این حالت ، موضوع معمولاً به نوعی توافق منطقی جامعه علمی برمی گردد (اعضای آن کم و بیش با جزئیات می دانند که در واقع در مورد کدام درجه تأیید صحبت می کنند).

حتی در نظریه هایی که کاملاً تأیید شده تلقی می شوند ، جایی برای زمینه های فرضی وجود دارد (در اینجا ما در مورد این واقعیت صحبت می کنیم که قسمتهای مختلف نظریه با درجات مختلف مراقبت آزمایش شده است ، و برخی از زمینه هایی که نقش مهمی دارند) در آنها اصولاً هنوز به طور كاملاً به طور كامل در آزمايش ظاهر نشده اند ، يعني تا كنون آنها دقيقا مانند فرضيه اي هستند كه براي اهداف نظري خاصي اختراع شده اند ، در حالي كه ساير زمينه ها كه در همان نظريه هستند ، به اندازه كافي مورد مطالعه قرار گرفته اند آنها به عنوان واقعیت).

یک مثال از چنین زمینه های فرضی ، میدان هیگز است که در مدل استاندارد مهم است ، فیلدهای باقیمانده آن به هیچ وجه فرضی نیستند و خود مدل ، البته با قیدهایی اجتناب ناپذیر ، برای توصیف واقعیت در نظر گرفته می شود (حداقل برای واقعیت شناخته شده است).

بسیاری از نظریه ها حاوی زمینه هایی است که (تاکنون) هرگز مشاهده نشده است ، و گاهی اوقات خود این نظریه ها چنین تخمین هایی می زنند که زمینه های فرضی آنها ظاهراً (به دلیل ضعف مظاهر آنها ناشی از خود نظریه) و اصولاً قابل تشخیص نیست آینده قابل پیش بینی (به عنوان مثال ، یک قسمت پیچشی). این نظریه ها (اگر علاوه بر اینکه غیرقابل تأیید باشند ، تعداد کافی از پیامدهای آزمایش آسان را نیز در بر نداشته باشند) از نظر عملی مورد توجه نیستند ، مگر اینکه برخی از موارد غیرمتعارف باشد. روش نوینبررسی آنها برای دستیابی به محدودیتهای آشکار. بعضی اوقات (مثلاً ، در بسیاری از نظریه های جایگزین گرانش - به عنوان مثال ، میدان دیك) چنین زمینه های فرضی معرفی می شوند ، در مورد قدرت تظاهر كه خود تئوری اصلاً نمی تواند چیزی بگوید (به عنوان مثال ثابت اتصال) این زمینه با دیگران ناشناخته است و می تواند بسیار بزرگ ، و خودسرانه کوچک باشد). معمولاً هیچ عجله ای برای بررسی این نظریه ها وجود ندارد (از آنجا که این نظریه ها زیاد است و هر یک از آنها مفید بودن آن را اثبات نکرده و حتی به طور رسمی غیرقابل جعل است) ، مگر در مواردی که یکی از آنها ، بنا به دلایلی ، برای حل برخی از مشکلات فعلی امیدوار کننده به نظر نمی رسد (با این حال ، از فیلتر کردن نظریه ها بر اساس غیر جعل پذیر بودن - به ویژه به دلیل ثابت های نامشخص - آنها گاهی اوقات در اینجا امتناع می ورزند ، زیرا یک تئوری صوتی جدی گاهی می تواند به این امید که تأثیر آن آشکار خواهد شد ، گرچه هیچ تضمینی برای این امر وجود ندارد ؛ این امر به ویژه در مواردی که نظریه های نامزدی کمی وجود داشته باشد ، یا برخی از آنها از نظر جالب توجه به نظر می رسند ، همچنین در مواردی که امکان بررسی تئوری های گسترده وجود دارد با توجه به پارامترهای شناخته شده ، همه کلاس را یک باره انجام دهید ، بدون اینکه تلاش خاصی برای بررسی جداگانه انجام دهید).

همچنین باید توجه داشت که معمول است که فقط آن دسته از زمینه ها را فرضی بنامیم که اصلاً جلوه ای قابل مشاهده ندارند (یا فاقد آنها هستند ، مانند مورد هیگز). اگر وجود یک میدان فیزیکی با تظاهرات قابل مشاهده آن کاملاً اثبات شده باشد ، و ما فقط در مورد بهبود توصیف نظری آن صحبت می کنیم (به عنوان مثال ، در مورد جایگزینی میدان گرانشی نیوتنی با میدان یک سنسور متریک در نسبیت عام) ، پس این معمولاً پذیرفته نیست كه در مورد یكی یا دیگری به عنوان فرضی صحبت شود (اگرچه برای شرایط اولیه در نسبیت كلی ، می توان از ماهیت فرضی ماهیت كششی میدان گرانشی صحبت كرد).

در پایان ، ما از چنین زمینه هایی نام خواهیم برد ، نوع آنها کاملاً غیرمعمول است ، یعنی از نظر تئوریک کاملاً قابل تصور است ، اما هیچ زمینه ای از این نوع در عمل (و در بعضی موارد ، در مراحل اولیه توسعه نظریه آنها ، تردیدهایی در مورد سازگاری آن بوجود می آید). اینها ، اول از همه ، شامل زمینه های تاکیون است. در واقع ، زمینه های تاکیون را فقط می توان به طور بالقوه فرضی نامید (یعنی آنها به وضعیت نمی رسند) برآورد تجربی) ، از آنجا که نظریه های مشخص بتن ، که در آنها نقشی کم و بیش قابل توجه دارند ، به عنوان مثال ، نظریه ریسمان ، به وضعیت تأیید شده کافی نرسیده اند.

زمینه های عجیب و غریب تر (به عنوان مثال ، لورنتس غیر غیر ثابت - نقض اصل نسبیت) (علیرغم این واقعیت که از نظر تئوری کاملاً قابل تصور هستند) در فیزیک مدرن را می توان به ایستادن کاملاً فراتر از حدس یک فرض مستدل نسبت داد ، به عبارت دقیق ، آنها حتی مانند در نظر گرفته نمی شوند

). [ ]

ساده ترین راه این است که یک زمینه را تجسم کنید (وقتی مثلاً در مورد زمینه های بنیادی صحبت می کنیم که ماهیت مکانیکی مستقیمی ندارند) به عنوان یک اختلال (انحراف از تعادل ، حرکت) برخی از محیط های مداوم (فرضی یا کاملاً خیالی) که کل فضا را پر می کند. به عنوان مثال ، به عنوان تغییر شکل یک محیط الاستیک ، معادلات حرکت آن همزمان یا نزدیک به معادلات میدان انتزاعی تری است که می خواهیم تجسم کنیم. از نظر تاریخی ، چنین رسانه ای اتر نامیده می شد ، اما بعداً این اصطلاح تقریباً به طور کامل از کار افتاد و قسمت معنادار آن از لحاظ جسمی با مفهوم این زمینه ادغام شد. با این وجود ، برای درک بصری اساسی از مفهوم یک میدان فیزیکی به طور کلی ، چنین بازنمایی مفیدی است ، با توجه به این واقعیت که در چارچوب فیزیک مدرن چنین رویکردی معمولاً فقط برای اهداف تصویرگری اتخاذ می شود.

بنابراین ، میدان فیزیکی را می توان به عنوان یک سیستم پویا توزیع شده با تعداد بی نهایت درجه آزادی توصیف کرد.

نقش متغیر میدان برای زمینه های اساسی اغلب توسط پتانسیل (مقیاس ، بردار ، تنسور) ، گاهی توسط کمیتی به نام قدرت میدان بازی می شود. (برای فیلدهای کوانتیزه شده ، به یک معنا ، عملگر متناظر نیز تعمیم مفهوم کلاسیک یک متغیر میدان است).

یکسان رشتهدر فیزیک ، یک مقدار فیزیکی فراخوانی می شود که بسته به مکان در نظر گرفته می شود: به عنوان یک مجموعه کامل ، به طور کلی ، مقادیر مختلف این مقدار برای تمام نقاط برخی از بدن ادامه دار - یک محیط مداوم ، توصیف وضعیت یا حرکت این بدن گسترش یافته نمونه هایی از این زمینه ها می تواند:

• دما (به طور کلی ، در نقاط مختلف و همچنین در زمان های مختلف متفاوت است) در برخی از محیط ها (به عنوان مثال در یک کریستال ، مایع یا گاز) - یک میدان دما (اسکالر)
• سرعت تمام عناصر حجم معینی از مایع یک زمینه بردار از سرعت است ،
• میدان جابجایی برداری و میدان تنش تنسوری در هنگام تغییر شکل یک بدن الاستیک - سایپرز ، باشگاه دانش

پویایی چنین زمینه هایی نیز با معادلات دیفرانسیل جزئی توصیف می شود و از نظر تاریخی اولین ، از قرن 18 در فیزیک ، درست در چنین زمینه هایی در نظر گرفته می شد.

مفهوم مدرن میدان فیزیکی از ایده یک میدان الکترومغناطیسی شکل گرفت ، که برای اولین بار توسط فارادی در یک فرم فیزیکی بتن و نسبتاً نزدیک به شکل مدرن تحقق یافت ، و بطور مداوم توسط ماکسول به صورت ریاضی پیاده سازی شد - در ابتدا با استفاده از یک مدل مکانیکی از یک مداوم فرضی - اتر ، اما سپس فراتر از استفاده از یک مدل مکانیکی رفت.

زمینه های اساسی

در میان رشته های فیزیک ، اصطلاحاً بنیادین متمایز می شوند. اینها رشته هایی هستند که طبق پارادایم میدانی فیزیک مدرن ، اساس تصویر فیزیکی جهان را تشکیل می دهند ، همه زمینه ها و فعل و انفعالات دیگر از آنها حاصل می شود. آنها شامل دو کلاس اصلی از زمینه های تعامل با یکدیگر هستند:

• زمینه های اساسی فرمیون ، در درجه اول نمایانگر پایه فیزیکی توصیف ماده ،
• میدان های بنیادی بوزونیک (از جمله گرانش ، که یک میدان سنجنده سنسور است) ، که توسعه و توسعه مفهوم میدان های گرانشی الکترومغناطیسی ماکسولین و نیوتنی است تئوری بر اساس آنها ساخته شده است.

نظریه هایی وجود دارد (به عنوان مثال ، نظریه ریسمان ، نظریه های مختلف دیگر وحدت) که در آنها نقش زمینه های اساسی توسط چندین نظریه دیگر بازی می شود ، حتی از دیدگاه این نظریه ها ، زمینه ها یا اشیا fundamental (و زمینه های بنیادی فعلی) در این نظریه ها در برخی از تقریب ها به عنوان یک نتیجه "پدیدارشناسی" ظاهر می شود یا باید ظاهر شود). با این حال ، تاکنون چنین نظریه هایی به اندازه کافی تأیید نشده و یا به طور کلی پذیرفته نشده اند.

تاریخ

از لحاظ تاریخی ، در میان زمینه های اساسی ، اولین بار زمینه های مربوط به الکترومغناطیسی (میدان های الکتریکی و مغناطیسی ، سپس در یک میدان الکترومغناطیسی ترکیب شده) و برهمکنش گرانشی (دقیقاً به عنوان میدان های فیزیکی) کشف شد. این رشته ها از قبل در فیزیک کلاسیک با جزئیات کافی کشف و مورد مطالعه قرار گرفتند. در ابتدا ، این زمینه ها (در چارچوب تئوری جاذبه ، الکترواستاتیک و مغناطیسی نیوتنی) بیشتر فیزیکدانان را دنبال می کردند نه به عنوان اشیا mathemat ریاضی رسمی که برای سهولت رسمی معرفی شده اند و نه به عنوان یک واقعیت فیزیکی تمام عیار ، علی رغم تلاش برای درک عمیق تر فیزیکی ، که ، با این وجود ، نسبتاً مبهم باقی ماند و یا میوه ای چندان چشمگیر به بار نیاورد. اما با شروع فارادی و ماکسول ، رویکرد به میدان (در این مورد ، به میدان الکترومغناطیسی) به عنوان یک واقعیت فیزیکی کاملاً معنی دار ، بطور سیستماتیک و بسیار مثمر ثمر اعمال می شود ، از جمله یک پیشرفت قابل توجه در فرمول بندی ریاضی این ایده ها.

از طرف دیگر ، هرچه مکانیک کوانتوم توسعه می یابد ، بیشتر و بیشتر مشخص می شود که ماده (ذرات) دارای خصوصیاتی است که از لحاظ تئوری ذاتی در زمینه هاست.

وضعیت هنر

بنابراین ، معلوم شد که می توان تصویر فیزیکی جهان را در بنیاد آن به میدانهای کوانتیزه شده و برهم کنش آنها تقلیل داد.

تا حدی ، عمدتا در چارچوب رسمیت ادغام مسیرها و نمودارهای فاینمن ، حرکت مخالف نیز رخ داد: زمینه ها را می توان به میزان قابل توجهی به عنوان ذرات تقریباً کلاسیک (دقیق تر ، به عنوان یک برهم نهی از یک عدد نامحدود) نشان داد ذرات تقریباً کلاسیک که در امتداد تمام مسیرهای قابل تصور حرکت می کنند) ، و برهم کنش زمینه ها با یکدیگر مانند تولد و جذب یکدیگر توسط ذرات است (همچنین با برهم نهادن همه انواع قابل تصور از این قبیل). و اگرچه این رویکرد بسیار زیبا ، راحت است و از نظر روانشناسی به بسیاری از جنبه ها اجازه می دهد تا به ایده ذره ای با یک مسیر کاملاً مشخص برگردند ، اما با این وجود نمی تواند منظره میدان را لغو کند و حتی یک گزینه کاملاً متقارن برای آن (و بنابراین به یک استقبال زیبا ، روانشناختی و عملی راحت تر ، اما هنوز فقط یک پذیرش رسمی است تا یک مفهوم کاملاً مستقل). در اینجا دو نکته اساسی وجود دارد:

1. رویه برهم نهی به هیچ وجه "از نظر جسمی" در چارچوب ذرات کلاسیک قابل توضیح نیست فقط اضافه شدهبه یک تصویر "کلاسیک" تقریباً کلاسیک ، عنصر ارگانیک آن نیست. در عین حال ، از نظر میدانی ، این برهم نهی تفسیر واضح و طبیعی دارد.
2. ذره خود ، در حال حرکت در امتداد یک مسیر جداگانه در فرمالیسم انتگرال در امتداد مسیرها است ، اگر چه بسیار شبیه به یک کلاسیک است ، اما هنوز هم یک کلاسیک کاملا نیست: به حرکت کلاسیک معمول در امتداد یک مسیر خاص با یک حرکت خاص و هماهنگ در هر لحظه خاص ، حتی برای یک مسیر تنها - شما باید مفهوم فاز (یعنی برخی از ویژگی های موج) را اضافه کنید ، که کاملاً با این روش در شکل خالص و این لحظه بیگانه است (اگرچه واقعاً به حداقل رسیده است و فکر کردن در مورد آن بسیار آسان است) همچنین تفسیر داخلی ارگانیک ندارد. اما در چارچوب رویکرد میدانی معمول ، چنین تعبیری دوباره وجود دارد و دوباره ارگانیک است.

بنابراین ، می توان نتیجه گرفت که رویکرد ادغام در مسیرها بسیار ساده است ، گرچه از نظر روانشناختی بسیار راحت است (بعلاوه ، مثلاً یک ذره نقطه ای با سه درجه آزادی بسیار ساده تر از میدان بی نهایت بعدی است که آن را توصیف می کند) و اثبات شده است بهره وری عملی ، اما هنوز فقط برخی تنظیم مجدد، گرچه یک مفهوم میدانی نسبتاً رادیکال است ، و نه جایگزین آن.

و اگرچه در کلمات در این زبان همه چیز بسیار "بدن" به نظر می رسد (به عنوان مثال: "برهم کنش ذرات باردار با تبادل یک ذره دیگر توضیح داده می شود - حامل فعل و انفعال" یا "دافعه متقابل دو الکترون به دلیل مبادله فوتون مجازی بین آنها ") ، اما در پشت این واقعیت میدانی معمولی وجود دارد ، مانند انتشار امواج ، البته به اندازه کافی پنهان به خاطر ایجاد یک طرح محاسباتی موثر ، و از بسیاری جهات فرصت های اضافی برای درک کیفی.

لیست زمینه های اساسی

زمینه های بنیادی بوزونیک (زمینه ها ناقل تعاملات اساسی هستند)

این فیلدها فیلدهای کالیبراسیون در مدل استاندارد هستند. این نوع شناخته شده است:

• Electroweak
  • میدان الکترومغناطیسی (به فوتون نیز مراجعه کنید)
  • این میدان حامل تعامل ضعیف است (همچنین به بوزونهای W- و Z نیز مراجعه کنید)
• میدان گلوئون (همچنین به گلون مراجعه کنید)

زمینه های فرضی

هر اشیا theoret نظری (به عنوان مثال ، زمینه ها) که توسط نظریه هایی توصیف می شوند که حاوی تناقض درونی نیستند ، مشخصاً منافاتی با مشاهدات ندارند و در عین حال قادر به ایجاد پیامدهای قابل مشاهده هستند که امکان انتخاب به نفع این نظریه ها را فراهم می کند در مقایسه با آنها ، می تواند به معنای گسترده ای فرضی تلقی شود. اکنون پذیرفته شده اند. در زیر ما صحبت خواهیم کرد (و این عموماً با درک معمول این اصطلاح مطابقت دارد) عمدتاً در مورد فرضیه بودن به معنای دقیق تر و دقیق تر ، دلالت بر اعتبار و جعل پذیری فرض ، که ما آن را یک فرضیه می نامیم.

در فیزیک نظری ، بسیاری از زمینه های فرضی مختلف در نظر گرفته شده است ، که هر یک از آنها به یک تئوری مشخص بسیار خاص تعلق دارند (از نظر نوع و خصوصیات ریاضی ، این زمینه ها می توانند کاملاً یا تقریباً یکسان با زمینه های غیر فرضی شناخته شده باشند ، اما می توانند متفاوت باشند) کم و بیش به شدت ؛ در هر دو مورد ، فرضیه بودن آنها به این معنی است که هنوز در واقعیت مشاهده نشده اند ، به طور آزمایشی کشف نشده اند ؛ با توجه به برخی از زمینه های فرضی ، ممکن است این س questionال مطرح شود که آیا می توان آنها را در اصل ، و حتی اینکه آیا آنها اصلاً می توانند وجود داشته باشند - به عنوان مثال ، اگر نظریه ای که در آن حضور دارند ناگهان متناقض درونی باشد).

این س whatال که چه عاملی باید معیار در نظر گرفته شود که امکان انتقال یک زمینه خاص از دسته فرضی به دسته موارد واقعی را فراهم می کند ، خیلی ظریف است ، زیرا تأیید یک نظریه خاص و واقعیت اشیا خاص موجود در آن است اغلب کم و بیش غیر مستقیم در این حالت ، موضوع معمولاً به نوعی توافق منطقی جامعه علمی برمی گردد (اعضای آن کم و بیش با جزئیات می دانند که در واقع در مورد کدام درجه تأیید صحبت می کنند).

حتی در نظریه هایی که کاملاً تأیید شده تلقی می شوند ، جایی برای زمینه های فرضی وجود دارد (در اینجا ما در مورد این واقعیت صحبت می کنیم که قسمتهای مختلف نظریه با درجات مختلف مراقبت آزمایش شده است ، و برخی از زمینه هایی که نقش مهمی دارند) در آنها اصولاً هنوز به طور كاملاً به طور كامل در آزمايش ظاهر نشده اند ، يعني تا كنون آنها دقيقا مانند فرضيه اي هستند كه براي اهداف نظري خاصي اختراع شده اند ، در حالي كه ساير زمينه ها كه در همان نظريه هستند ، به اندازه كافي مورد مطالعه قرار گرفته اند آنها به عنوان واقعیت).

یک مثال از چنین زمینه های فرضی ، میدان هیگز است که در مدل استاندارد مهم است ، فیلدهای باقیمانده آن به هیچ وجه فرضی نیستند و خود مدل ، البته با قیدهایی اجتناب ناپذیر ، برای توصیف واقعیت در نظر گرفته می شود (حداقل برای واقعیت شناخته شده است).

بسیاری از نظریه ها حاوی زمینه هایی است که (تاکنون) هرگز مشاهده نشده است ، و گاهی اوقات خود این نظریه ها چنین تخمین هایی می زنند که زمینه های فرضی آنها ظاهراً (به دلیل ضعف مظاهر آنها ناشی از خود نظریه) و اصولاً قابل تشخیص نیست آینده قابل پیش بینی (به عنوان مثال ، یک قسمت پیچشی). چنین نظریه هایی (اگر علاوه بر غیرقابل تأیید عملی نباشد ، همچنین تعداد کافی از عواقب آزمایش آسان تر) از نظر عملی مورد توجه نیستند ، مگر اینکه روش جدیدی غیر آزمایشی برای آزمایش آنها ظاهر شود ، که به شما اجازه می دهد تا محدودیت های آشکار بعضی اوقات (مثلاً در بسیاری از نظریه های جایگزین گرانش - به عنوان مثال ، میدان دیك) چنین زمینه های فرضی معرفی می شوند كه در مورد قدرت تجلی آنها ، نظریه اصلاً نمی تواند چیزی بگوید (مثلاً ثابت اتصال این زمینه با دیگران ناشناخته است و می تواند بسیار بزرگ و خودسرانه کوچک باشد) ؛ معمولاً هیچ عجله ای برای بررسی این نظریه ها وجود ندارد (از آنجا که این نظریه ها زیاد است و هر یک از آنها مفید بودن آن را اثبات نکرده و حتی به طور رسمی غیرقابل جعل است) ، به استثنای مواردی که یکی از آنها ، بنا به دلایلی ، برای حل برخی از مشکلات فعلی امیدوار کننده به نظر نمی رسد (با این حال ، از فیلتر کردن نظریه ها بر اساس غیر جعل پذیر بودن - به ویژه به دلیل ثابت های نامشخص - آنها گاهی اوقات در اینجا امتناع می ورزند ، زیرا یک تئوری صوتی جدی گاهی می تواند به این امید که تأثیر آن آشکار خواهد شد ، گرچه هیچ تضمینی برای این امر وجود ندارد ؛ این امر به ویژه هنگامی صادق است که تئوری های نامزدی کمی وجود داشته باشد ، یا برخی از آنها از نظر جالب توجه به نظر برسند ؛ همچنین در مواردی که امکان بررسی تئوری های گسترده وجود دارد ، با توجه به پارامترهای شناخته شده ، همه کلاس را یک باره انجام دهید ، بدون اینکه تلاش خاصی برای بررسی جداگانه انجام دهید).

همچنین باید توجه داشت که معمول است که فقط آن دسته از زمینه ها را فرضی بنامیم که اصلاً جلوه ای قابل مشاهده ندارند (یا فاقد آنها هستند ، مانند مورد هیگز). اگر وجود یک میدان فیزیکی با تظاهرات قابل مشاهده آن کاملاً اثبات شده باشد ، و ما فقط در مورد بهبود توصیف نظری آن صحبت می کنیم (به عنوان مثال ، در مورد جایگزینی میدان گرانشی نیوتنی با میدان یک سنسور متریک در نسبیت عام) ، پس این معمولاً پذیرفته نیست كه در مورد یكی یا دیگری به عنوان فرضی صحبت شود (اگرچه برای شرایط اولیه در نسبیت كلی ، می توان از ماهیت فرضی ماهیت كششی میدان گرانشی صحبت كرد).

در پایان ، ما از چنین زمینه هایی نام خواهیم برد ، نوع آنها کاملاً غیرمعمول است ، یعنی از نظر تئوریک کاملاً قابل تصور است ، اما هیچ زمینه ای از این نوع در عمل (و در بعضی موارد ، در مراحل اولیه توسعه نظریه آنها ، تردیدهایی در مورد سازگاری آن بوجود می آید). اینها ، اول از همه ، شامل زمینه های تاکیون است. در واقع ، زمینه های تاکیون را فقط می توان به طور بالقوه فرضی نامید (یعنی آنها به وضعیت نمی رسند) برآورد تجربی) ، از آنجا که نظریه های مشهور بتن ، که در آنها کم و بیش نقش مهمی دارند ، به عنوان مثال ، رشته های اسپینور هستند.

فارادی صرفاً به لطف استعداد و کوشش خود در آموزش خود وارد علم شد. وی که از خانواده ای فقیر بود ، در یک صحافی مشغول به کار شد و در آنجا با آثار دانشمندان و فلاسفه آشنا شد. فیزیکدان مشهور انگلیسی اچ. دیوی (1729-1789) ، که در ورود م. فارادی به جامعه علمی سهیم بود ، یک بار گفت که بزرگترین دستاورد او در علم "کشف" م. فارادی است. فارادی موتور الکتریکی و ژنراتور الکتریکی ، یعنی ماشین های تولید برق را اختراع کرد. او صاحب این ایده است که الکتریسیته ماهیت فیزیکی واحدی دارد ، یعنی صرف نظر از نحوه بدست آوردن آن: با حرکت آهنربا یا عبور ذرات باردار الکتریکی از یک رسانا. برای توضیح تعامل بین بارهای الکتریکی از راه دور ، م. فارادی مفهوم یک میدان فیزیکی را ارائه داد. زمینه فیزیکیاو به عنوان خاصیت خود فضا در اطراف جسمی با بار الکتریکی نمایان می شود تا تأثیر جسمی بر جسم باردار دیگری که در این فضا قرار دارد اعمال کند. او با کمک ذرات فلز ، مکان و حضور نیروهایی را که در فضای اطراف یک آهنربا (نیروهای مغناطیسی) و یک جسم باردار الکتریکی (الکتریکی) وارد می شوند ، نشان داد. فارادی ایده های خود را در مورد زمینه فیزیکی در نامه ای اراده کرد که تنها در سال 1938 با حضور اعضای انجمن سلطنتی لندن افتتاح شد. در این نامه کشف شد که M. فارادی تکنیکی برای مطالعه خصوصیات میدان دارد و از نظر وی امواج الکترومغناطیسی با سرعت محدود منتشر می شوند. دلایلی که او ایده های خود را در مورد زمینه فیزیکی در قالب یک وصیت بیان کرد ، احتمالاً به شرح زیر است. نمایندگان مکتب فیزیکی فرانسه از او خواستار اثبات نظری ارتباط بین نیروهای الکتریکی و مغناطیسی شدند. علاوه بر این ، مفهوم میدان فیزیکی ، به گفته م. فارادی ، به این معنی بود که انتشار نیروهای الکتریکی و مغناطیسی به طور مداوم از یک نقطه میدان به نقطه دیگر انجام می شود و بنابراین ، این نیروها دارای ویژگی همانطور که ش. کولنب معتقد است نیروهای کوتاه برد و نه دوربرد. فارادی به ایده پرباری دیگر تعلق دارد. وی هنگام مطالعه خواص الکترولیت ها دریافت که بار الکتریکی ذرات تشکیل دهنده الکتریسیته کسری نیست. این ایده تأیید شده است

تعیین بار الکترون در اواخر قرن نوزدهم.

نظریه ماکسول در مورد نیروهای الکترومغناطیسی

مانند I. نیوتن ، D. ماكسول به تمام نتایج تحقیقات نیروهای الكتریكی و مغناطیسی نظری داد. این در دهه 70 قرن XIX اتفاق افتاد. وی نظریه خود را بر اساس قوانین ارتباط متقابل نیروهای الکتریکی و مغناطیسی تنظیم کرد که محتوای آنها را می توان به شرح زیر نشان داد:

1. هر جریان الکتریکی باعث ایجاد یا ایجاد یک میدان مغناطیسی در فضای اطراف می شود. جریان الکتریکی ثابت یک میدان مغناطیسی ثابت ایجاد می کند. اما یک میدان مغناطیسی ثابت (آهنربا ثابت) به هیچ وجه نمی تواند یک میدان الکتریکی ایجاد کند (نه ثابت و نه متغیر).

2. میدان مغناطیسی متناوب حاصل ، یک میدان الکتریکی متناوب ایجاد می کند ، که به نوبه خود ، یک میدان مغناطیسی متناوب ایجاد می کند ،

3. خطوط نیروی میدان الکتریکی بر روی بارهای برق بسته می شوند.

4- خطوط نیروی میدان مغناطیسی به خودی خود بسته شده و هرگز پایان نمی یابند ، یعنی هیچ بار مغناطیسی در طبیعت وجود ندارد.

در معادلات D. Maxwell یک مقدار ثابت مشخص C وجود دارد ، که نشان می دهد سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی در یک میدان فیزیکی محدود است و با سرعت انتشار نور در خلا برابر است ، برابر با 300 هزار کیلومتر / s

مفاهیم و اصول اساسی الکترومغناطیس.

نظریه D. ماکسول با تردید زیادی توسط برخی دانشمندان درک شد. به عنوان مثال ، G. Helmholtz (1894-1821) به این دیدگاه پایبند بود که بر اساس آن الکتریسیته یک مایع "بدون وزن" است که با سرعت نامحدود منتشر می شود. بنا به درخواست وی ، G. Hertz (1857-

1894) آزمایشی را برای اثبات ماهیت سیال برق آغاز کرد.

در این زمان ، O. Fresnel (1788-1827) نشان داد که نور نه به صورت طولی بلکه به صورت امواج عرضی انتشار می یابد. در سال 1887 ج. هرتز موفق به ساخت آزمایشی شد. نور در فضای بین بارهای الکتریکی با سرعت 300 هزار کیلومتر بر ثانیه در امواج عرضی منتشر می شود. این به او اجازه داد تا بگوید آزمایش او تردیدها را در مورد هویت نور ، تابش گرما و حرکت الکترومغناطیسی موج از بین می برد.

این آزمایش پایه ای برای ایجاد یک تصویر فیزیکی الکترومغناطیسی از جهان شد ، که یکی از طرفداران آن G. Helmholtz بود. وی معتقد بود که تمام نیروهای فیزیکی غالب در طبیعت باید از نظر جاذبه و دافعه توضیح داده شوند. با این حال ، ایجاد یک تصویر الکترومغناطیسی از جهان با مشکلاتی روبرو شد.

1. مفهوم اساسی گالیله - مکانیک نیوتن مفهوم ماده بود ،

داشتن یک توده ، اما مشخص شد که این ماده می تواند یک بار داشته باشد.

شارژ است مال فیزیکیمواد یک میدان فیزیکی در اطراف خود ایجاد می کنند ، که تأثیر فیزیکی بر روی سایر اجسام باردار ، مواد (جاذبه ، دافعه) دارد.

2. بار و جرم یک ماده می تواند مقادیر مختلفی داشته باشد ، یعنی مقادیر گسسته هستند. در عین حال ، مفهوم یک میدان فیزیکی شامل انتقال فعل و انفعالات بدنی به طور مداوم از یک نقطه به نقطه دیگر است. این بدان معناست که نیروهای الکتریکی و مغناطیسی نیروهای کوتاه برد هستند ، زیرا فضای خالی در میدان فیزیکی وجود ندارد که با امواج الکترومغناطیسی پر نشده باشد.

3. در مکانیک گالیله - نیوتن ، سرعت بی نهایت زیاد امکان پذیر است

فعل و انفعالات فیزیکی ، در اینجا نیز بیان شده است که الکترومغناطیسی است

امواج با سرعت بالا ، اما محدود منتشر می شوند.

4- چرا نیروی جاذبه و نیروی فعل و انفعالات الکترومغناطیسی مستقل از یکدیگر عمل می کنند؟ با فاصله از زمین ، نیروی جاذبه کاهش می یابد ، ضعیف می شود و سیگنال های الکترومغناطیسی دقیقاً مانند زمین در یک فضاپیما عمل می کنند. در قرن نوزدهم یک مثال به همان اندازه قانع کننده می تواند بدون سفینه فضایی ارائه شود.

5. افتتاحیه در سال 1902. P. Lebedev (1866-1912) - استاد دانشگاه مسکو - فشار نور مسئله ماهیت فیزیکی نور را تیزتر می کند: آیا این جریان از ذرات است یا فقط امواج الکترومغناطیسی با طول مشخص؟ فشار ، به عنوان یک پدیده فیزیکی ، با مفهوم ماده همراه است - با دقت - دقیق تر. بنابراین ، فشار نور نشانگر ماهیت گسسته نور به عنوان جریان ذرات است.

6. شباهت کاهش نیروهای گرانشی و الکترومغناطیسی - مطابق قانون

"متناسب با مربع فاصله" - س aال مشکوکی را مطرح کرد: چرا مربع فاصله و به عنوان مثال مکعب نیست؟ برخی از دانشمندان شروع به صحبت در مورد میدان الکترومغناطیسی به عنوان یکی از حالات "اتر" کردند که فضای بین سیارات و ستاره ها را پر می کند.

تمام این دشواری ها به دلیل عدم دانش در مورد ساختار اتم در آن زمان اتفاق افتاده است ، اما م. فارادی حق داشت که می گوید ، نمی دانیم چگونه اتم ساخته شده است ، می توانیم پدیده هایی را که در آنها ماهیت فیزیکی آن بیان می شود ، مطالعه کنیم . در واقع ، امواج الکترومغناطیسی اطلاعات اساسی در مورد فرآیندهای رخ داده در داخل اتم عناصر شیمیایی و مولکول های ماده را دارند. آنها اطلاعاتی در مورد گذشته و حال دور جهان ارائه می دهند: در مورد درجه حرارت اجسام کیهانی ، ترکیب شیمیایی آنها ، فاصله تا آنها و غیره.

7. در حال حاضر ، مقیاس زیر از امواج الکترومغناطیسی استفاده می شود:

امواج رادیویی با طول موج 104 تا 10 -3 متر ؛

امواج مادون قرمز - از 10-3 تا 810-7 متر ؛

نور مرئی - از 8 10-7 تا 4 10-7 متر ؛

امواج ماوراio بنفش - از 4 10-7 تا 10-8 متر ؛

امواج اشعه ایکس (اشعه) - از 10-8 تا 10-11 متر ؛

تابش گاما - از 10-11 تا 10-13 متر.

8- با توجه به جنبه های عملی مطالعه نیروهای الکتریکی و مغناطیسی ، در قرن XIX انجام شد. با سرعتی سریع: اولین خط تلگراف بین شهرها (1844) ، گذاشتن اولین کابل ترانس آتلانتیک (1866) ، تلفن (1876) ، لامپ رشته ای (1879) ، گیرنده رادیو (1895).

حداقل بخش انرژی الکترومغناطیسی است فوتوناین کمترین میزان تقسیم تابش الکترومغناطیسی است.

احساس اوایل XXIکه در. ایجاد پلیمر از اتمهای کربن توسط دانشمندان روسی از Troitsk (منطقه مسکو) است که دارای خواص آهنربا است. عموماً اعتقاد بر این بود که وجود فلزات در ماده ای عامل خواص مغناطیسی است. آزمایش این پلیمر برای فلز بودن نشان داد که این ماده از وجود فلزات آزاد است.