КОНЦЕПЦІЇ ФУНДАМЕНТАЛЬНИХ ПОЛІВ

Основний зміст глави

Класичне природознавство при описі полів базується па концепції близкодействия, в рамках якої поле є якоюсь середовищем, що передає дію одного матеріального об'єкта на інший від точки до точки з обмеженою швидкістю. В рамках квантової концепції дальнодействия покладається, що частинки речовини взаємодіють між собою за допомогою обміну частинками полів. Мікрочастинки полів утворюють в світі елементарних частинок самостійну групу бозонів - часток, що мають ціле значення спінового числа і передавальних взаємодії між фермионами (лептонами і кварками), які мають дробове значення спінового числа.

Концепції близько- і дальнодействия полів

В даний час в якості основних у сучасному природознавстві виділяють наступні фізичні поля, передають взаємодії частинок речовини (табл. 10).

Таблиця 10

Фундаментальні взаємодії і переносники

фундаментальні

взаємодії

мікрочастинки

поля

Г равітаціонное Електромагнітне Електрослабка Сильне

Гравітон (?) Фотон

Векторний бозон Глюон

Знаком питання в табл. 10 відзначена частка, існування якої ще не підтверджено в експерименті.

За визначенням, в класичному природознавстві полем називають область простору, в кожній точці якого на вміщене туди пробне тіло (має властивості т, q, s) діє однозначно певна сила. Тут поле розуміється як область фізично зміненого простору, чимось заповненого. Поле починається від його безпосереднього джерела і може сягати до нескінченності (дальнодействие!). Вважається, що при видаленні на нескінченність від джерела його дію на пробне тіло убуває до нуля.

Вважається також очевидною матеріальність поля. Інакше як би передавалося дію однієї матеріальної частки речовини на іншу через щось нематеріальне? Таким чином, в концепції блізкодейст- вія класичного природознавства виділяються дві протилежності (згадаємо Аристотеля!). Їм відповідають принципово різні поняття нашої свідомості.

Квантова механіка (основа некласичного природознавства) показала неправильність бінарної логіки вибору - або частинка-точка, або необмежена хвиля. Дійсно, досліди показали, що, при зменшенні маси об'єктів до значення мас мікрочастинок, такі «матеріальні точки» проявляють властивості протяжності, властивості делокализации по простору. Зокрема, проявом таких властивостей є дифракція мікрочастинок па решітках кристалів.

З іншого боку, при зменшенні довжини хвилі електромагнітних випромінювань, А, -> 0, випромінювання виявляють корпускулярні властивості. Проявом таких властивостей є ефект Комптона і фотоефект (про них пізніше скажімо докладніше). Тому чином квантової фізики є «кентавр» - частинка-хвиля. Доречно буде навести тут цитату з роботи А. Ейнштейна «Еволюція фізики»:

Поле являє енергію, речовина являє масу. Але ми вже знаємо, що така відповідь в світлі нових знань недостатній. З теорії відносності ми знаємо, що речовина являє собою величезні запаси енергії і що енергія являє речовина. Ми не можемо таким шляхом провести якісну відмінність між речовиною і полем, так як різниця між масою і енергією не якісне. Набагато більша частина енергії зосереджена в речовині, але поле, що оточує частку, також є енергію, хоча і в незрівнянно меншій кількості. Тому ми могли б сказати: речовина - там, де концентрація енергії велика, поле - там, де концентрація енергії мала. За якщо це так, то відмінність між речовиною і полем швидше кількісне, ніж якісне. Немає сенсу розглядати речовина і поле як два якості, абсолютно відмінні один від одного. Ми не можемо уявити собі певну поверхню, ясно що розділяє поле і речовина.

Електромагнітні взаємодії передаються шляхом обміну фотонами, схема цього процесу представлена діаграмою Фейнмана (див. Рис. 38). Для гравітаційного поля теоретики припускають існування Гравітон, як аналога фотона. Якщо пошуки гравітаційних хвиль приведуть до успіху, гравітон знайде права «фізичного громадянства» в співтоваристві елементарних частинок. Кварки взаємодіють за допомогою глюонів (див. Рис. 38). Глюонної поле має парадоксальні властивості, навіть з точки зору квантової механіки. На відміну від гравітаційного і електромагнітного полів, дія глюонного поля зростає при збільшенні відстані між кварками. І навпаки, при зближенні кварки отримують асимптотичну свободу і слабо впливають один на одного. На рівні макросвіту схожа ситуація виникає при розтягуванні руками гумового шнура або стрічки.

Порівняно недавно з'явилася гіпотеза про існування торсіонних полів (полів кручення). Їх прояв має мати зв'язок з таким фундаментальним властивістю мікрочастинок, як спін. На даний момент дуже мало експериментальних даних, щоб судити про зміну цих полів з відстанню. Однак, це не бентежить деяких людей, захоплених гіпотезою нових полів. Як свого часу атом Резерфорда стимулював появу гіпотез супра- і інфраміра, так в наш час з торсіонними полями намагаються пов'язати аномальні явища і телепатію.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >