A protogalaktikus felhők kialakulása kevesebb, mint 1 milliárd évvel az Ősrobbanás után
Illusztráció: Adolf Schaller, Hubble Gallery (NASA)

Jól ismerjük a gravitációs erőt, amely a földön tart minket, és megnehezíti a Holdra való repülést. És az elektromágnesesség, aminek köszönhetően nem bomlik fel az egyes atomokra, és csatlakoztathatjuk a laptopokat. Fizikus koptchick két további erőről beszél, amelyek pontosan olyanná teszik az Univerzumot, amilyen.

Iskola óta mindannyian jól ismerjük az egyetemes gravitáció törvényét és a Coulomb-törvényt. Az első elmagyarázza nekünk, hogyan lépnek kapcsolatba (vonzanak) egymással masszív tárgyak mint például a csillagok és a bolygók. Egy másik azt mutatja (emlékezzünk az ebonitbottal végzett kísérletre), hogy milyen vonzási és taszító erők keletkeznek az elektromosan töltött tárgyak között.

De vajon ez az erők és kölcsönhatások összessége, amelyek meghatározzák a megfigyelt Univerzum megjelenését?

A modern fizika azt mondja, hogy az Univerzum részecskéi között négy fő (alapvető) kölcsönhatás létezik. Kettőről fentebb már beszéltem, és velük úgy tűnik, minden egyszerű, hiszen megnyilvánulásaik folyamatosan körülvesznek bennünket Mindennapi élet: Ez gravitációs és elektromágneses kölcsönhatás.

Tehát az első akciója miatt szilárdan állunk a földön, és nem repülünk el nyitott tér. A második például biztosítja az elektron vonzását egy protonhoz, amelynek atomjaiban mindannyian állunk, és végső soron az atomok egymáshoz való vonzódását (azaz felelős molekulák, biológiai szövetek stb. képződéséért). .). Éppen ezért például az elektromágneses kölcsönhatás erői miatt derül ki, hogy nem is olyan könnyű lefújni egy idegesítő szomszéd fejét, és ehhez a fejsze segítségét kell igénybe vennünk. különféle rögtönzött eszközök.

De létezik az úgynevezett erős interakció is. Miért felelős? Nem lepett meg az iskolában, hogy a Coulomb-törvény azon kijelentése ellenére, hogy két pozitív töltés taszítja egymást (csak az ellentétesek vonzzák egymást), sok atom magja csendben létezik önmagában. De, mint emlékszel, protonokból és neutronokból állnak. A neutronok neutronok, mert semlegesek és nincs elektromos töltésük, de a protonok pozitív töltésűek. És vajon milyen erők tarthatnak össze (egy trilliod mikron távolságban - ami ezerszer kisebb, mint maga az atom!) több protont, amelyeknek a Coulomb-törvény szerint taszítaniuk kellene egymást szörnyű energiával?

Erős kölcsönhatás - vonzást biztosít a részecskék között a magban; elektrosztatikus - taszítás
A Coulomb-erők leküzdésének ezt az igazán titáni feladatát az erős kölcsönhatás veszi át. Tehát se többet, se nem kevesebbet, ennek köszönhetően az atommagban lévő protonok (valamint a neutronok) továbbra is vonzódnak egymáshoz. Mellesleg, maguk a protonok és a neutronok is még több „elemi” részecskéből - kvarkokból - állnak. Tehát a kvarkok is kölcsönhatásba lépnek és „erősen” vonzzák egymást. De szerencsére, eltérően ugyanazzal a gravitációs kölcsönhatástól, amely sok milliárd kilométeres kozmikus távolságokban is működik, az erős kölcsönhatás, mint mondják, rövid életű. Ez azt jelenti, hogy az egy protont körülvevő „erős vonzás” mező csak apró léptékeken működik, ami valójában az atommag méretéhez hasonlítható.

Ezért például az egyik atom magjában ülő proton a Coulomb-taszítás ellenére sem képes elvenni és „erősen” magához vonzani a szomszédos atomból származó protont. Ellenkező esetben az Univerzum összes proton- és neutronanyaga „vonzódhat” egy közös tömegközépponthoz, és egyetlen hatalmas „szupermagot” alkothatna. Valami hasonló történik azonban a vastagságban neutroncsillagok, amelyek közül az egyikbe, ahogy az várható is, egy napon (mintegy ötmilliárd év múlva) a Napunk összezsugorodik.

Tehát a természetben a negyedik és egyben utolsó alapvető kölcsönhatás az úgynevezett gyenge kölcsönhatás. Nem véletlenül hívják így: nem csak, hogy az erős interakciónál is rövidebb távolságokon is működik, de teljesítménye is nagyon alacsony. Erős „testvérével”, a Coulomb taszítással ellentétben tehát nem fogja legyőzni.

A gyenge kölcsönhatások gyengeségét szemléltető példa a neutrínónak nevezett részecskék (fordítható „kis neutronnak”, „neutronnak”). Ezek a részecskék természetüknél fogva nem vesznek részt erős kölcsönhatásokban, nem rendelkeznek elektromos töltéssel (ezért nem érzékenyek az elektromágneses kölcsönhatásokra), tömegük még a mikrovilág mércéje szerint is jelentéktelen, ezért gyakorlatilag érzéketlenek A gravitáció valójában csak gyenge kölcsönhatásokra képes.

Mit? A neutrínók átmennek rajtam?!
Ugyanakkor az Univerzumban valóban kolosszális mennyiségben keletkeznek neutrínók, és ezeknek a részecskéknek a hatalmas áramlása folyamatosan behatol a Föld vastagságába. Például egy gyufásdoboz térfogatában egy adott időpontban átlagosan körülbelül 20 neutrínó található. Így elképzelhető egy hatalmas hordó vízdetektor, és az a hihetetlen mennyiségű neutrínó, amely minden pillanatban átrepül rajta. Tehát az ezen a detektoron dolgozó tudósoknak általában hónapokat kell várniuk egy ilyen szerencsés lehetőségre, hogy legalább egy neutrínó „megérzi” a hordóját, és kölcsönhatásba lép benne gyenge erőivel.

Ez a kölcsönhatás azonban gyengesége ellenére is nagyon fontos szerepet játszik az Univerzumban és az emberi életben. Így kiderül, hogy ez felelős a radioaktivitás egyik típusáért - nevezetesen a béta-bomlásért, amely a második (a gamma-radioaktivitás után) az élő szervezetekre gyakorolt ​​hatásának veszélye szempontjából. És ami nem kevésbé fontos, gyenge interakció nélkül ez lehetetlen lenne termonukleáris reakciók, sok csillag belében áramlik és felelős a csillag energiájának felszabadításáért.

Ilyen az alapvető kölcsönhatások Apokalipszisének négy lovasa, akik az Univerzum show-ját uralják: erős, elektromágneses, gyenge és gravitációs.

A nagyenergiájú fizika modern vívmányai egyre inkább megerősítik azt az elképzelést, hogy a természet tulajdonságainak sokfélesége a kölcsönhatásban lévő elemi részecskéknek köszönhető. Látszólag lehetetlen informális definíciót adni egy elemi részecskére, mivel arról beszélünk az anyag legelsődleges elemeiről. Minőségi szinten azt mondhatjuk, hogy az igazán elemi részecskék olyan fizikai tárgyak, amelyek nem rendelkeznek alkatrészek.
Nyilvánvaló, hogy a fizikai tárgyak elemi természetének kérdése elsősorban kísérleti kérdés. Például kísérletileg megállapították, hogy a molekulák, atomok és atommagok olyan belső szerkezettel rendelkeznek, amely az alkotórészek jelenlétét jelzi. Ezért nem tekinthetők elemi részecskéknek. A közelmúltban felfedezték, hogy az olyan részecskék, mint a mezonok és a barionok, szintén rendelkeznek belső szerkezettel, és ezért nem elemiek. Ugyanakkor az elektron belső szerkezetét soha nem figyelték meg, ezért az elemi részecskék közé sorolható. Az elemi részecske egy másik példája a fénykvantum - egy foton.
A modern kísérleti adatok azt mutatják, hogy csak négy minőségileg különböző típusú kölcsönhatás létezik, amelyben az elemi részecskék vesznek részt. Ezeket a kölcsönhatásokat alapvetőnek, azaz legalapvetőbbnek, kezdetinek, elsődlegesnek nevezzük. Ha figyelembe vesszük a minket körülvevő világ tulajdonságainak sokféleségét, akkor teljesen meglepőnek tűnik, hogy a Természetben mindössze négy alapvető kölcsönhatás felelős minden természeti jelenségért.
A minőségi különbségek mellett az alapvető kölcsönhatások is különböznek egymástól mennyiségileg befolyás erejével, amelyet a kifejezés jellemez intenzitás. Az intenzitás növekedésével az alapvető kölcsönhatások a következő sorrendbe rendeződnek: gravitációs, gyenge, elektromágneses és erős. Ezen kölcsönhatások mindegyikét egy megfelelő paraméter, az úgynevezett csatolási állandó jellemzi, amelynek számértéke határozza meg a kölcsönhatás intenzitását.
Hogyan hajtanak végre alapvető kölcsönhatásokat egymással a fizikai objektumok? Minőségi szinten a válasz erre a kérdésre a következő. Az alapvető kölcsönhatásokat kvantumok hordozzák. Ezenkívül a kvantumtérben az alapvető kölcsönhatások a megfelelő elemi részecskéknek felelnek meg, amelyeket elemi részecskéknek - kölcsönhatások hordozóinak neveznek. Az interakció során egy fizikai objektum részecskéket bocsát ki - az interakció hordozóit, amelyeket egy másik fizikai tárgy elnyel. Ez oda vezet, hogy a tárgyak érzékelni látszanak egymást, energiájukat, mozgásuk természetét, állapotukat megváltozik, azaz kölcsönös hatást tapasztalnak.
A modern nagyenergiájú fizikában az alapvető kölcsönhatások egyesítése egyre fontosabbá válik. Az egyesülés elképzelései szerint a Természetben egyetlen alapvető kölcsönhatás létezik, amely adott helyzetekben gravitációs, vagy gyenge, vagy elektromágneses, vagy erős, vagy ezek valamilyen kombinációjaként jelenik meg. Az egységesítési elképzelések sikeres megvalósítása az elektromágneses és gyenge kölcsönhatások ma már szabványos egységesített elméletének megalkotása volt. Folyamatban van az elektromágneses, gyenge és erős kölcsönhatások egységes elméletének kidolgozása, amelyet nagy egyesülési elméletnek neveznek. Próbálnak olyan elvet találni, amely mind a négy alapvető kölcsönhatást egyesíti. Sorrendben megvizsgáljuk az alapvető kölcsönhatások főbb megnyilvánulásait.

Gravitációs kölcsönhatás

Ez a kölcsönhatás univerzális jellegű, minden típusú anyag, minden természeti tárgy, minden elemi részecske részt vesz benne! A gravitációs kölcsönhatás általánosan elfogadott klasszikus (nem kvantum) elmélete Einstein általános relativitáselmélete. A gravitáció meghatározza a bolygók mozgását a csillagrendszerekben, fontos szerepet játszik a csillagokban végbemenő folyamatokban, irányítja az Univerzum evolúcióját, földi viszonyok kölcsönös vonzóerőként nyilvánul meg. Természetesen csak néhány példát soroltunk fel a gravitációs hatások hatalmas listájáról.
Alapján általános elmélet A relativitáselmélet, a gravitáció a téridő görbületéhez kapcsolódik, és az úgynevezett Riemann-geometria segítségével írják le. Jelenleg a gravitációval kapcsolatos összes kísérleti és megfigyelési adat az általános relativitáselmélet keretei közé illeszkedik. Az erős gravitációs terekre vonatkozó adatok azonban lényegében hiányoznak, ezért ennek az elméletnek a kísérleti vonatkozásai sok kérdést tartalmaznak. Ebből a helyzetből különböző alternatív gravitációs elméletek születnek, amelyek előrejelzései gyakorlatilag nem különböztethetők meg az általános relativitáselméletnek a Naprendszerben bekövetkező fizikai hatásokra vonatkozó előrejelzéseitől, de erős gravitációs mezőkben eltérő következményekkel járnak.
Ha figyelmen kívül hagyunk minden relativisztikus hatást, és a gyenge stacionárius gravitációs mezőkre korlátozzuk magunkat, akkor az általános relativitáselmélet a newtoni elméletre redukálódik. egyetemes gravitáció. Ebben az esetben, mint ismeretes, két m 1 és m 2 tömegű pontrészecske kölcsönhatásának potenciális energiáját az összefüggés adja meg.

ahol r a részecskék távolsága, G a newtoni gravitációs állandó, amely a gravitációs kölcsönhatási állandó szerepét tölti be. Ez az összefüggés azt mutatja, hogy a V(r) potenciális kölcsönhatási energia bármely véges r esetén nem nulla, és nagyon lassan esik nullára. Emiatt a gravitációs kölcsönhatásról azt mondják, hogy nagy hatótávolságú.
Az általános relativitáselmélet számos fizikai előrejelzése közül hármat említünk meg. Elméletileg megállapították, hogy a gravitációs zavarok gravitációs hullámok formájában terjedhetnek a térben. A gyenge gravitációs zavarok terjedése sok tekintetben hasonló elektromágneses hullámok. Sebességük megegyezik a fénysebességgel, két polarizációs állapotuk van, az interferencia és a diffrakció jelensége jellemzi őket. A gravitációs hullámok anyaggal való rendkívül gyenge kölcsönhatása miatt azonban közvetlen kísérleti megfigyelésük még nem volt lehetséges. Néhány adat azonban csillagászati ​​megfigyelések A kettős csillagrendszerek energiavesztesége a gravitációs hullámok lehetséges létezését jelzi a természetben.
A csillagok egyensúlyi viszonyainak elméleti tanulmányozása az általános relativitáselmélet keretein belül azt mutatja, hogy bizonyos feltételek mellett a kellően nagy tömegű csillagok katasztrofális összeomlásnak indulhatnak. Ez a csillag evolúciójának meglehetősen késői szakaszában válik lehetségessé, amikor a csillag fényességéért felelős folyamatok által okozott belső nyomás nem képes kiegyenlíteni a csillagot összenyomni kívánó gravitációs erők nyomását. Ennek eredményeként a tömörítési folyamatot semmi sem tudja megállítani. A leírt fizikai jelenséget, amelyet elméletileg az általános relativitáselmélet keretei között jósolnak meg, gravitációs összeomlásnak nevezzük. Tanulmányok kimutatták, hogy ha egy csillag sugara kisebb lesz, mint az úgynevezett gravitációs sugár

Rg = 2GM/c2,

ahol M a csillag tömege, c pedig a fénysebesség, akkor külső szemlélő számára a csillag kialszik. A csillagban lezajló folyamatokról semmilyen információ nem juthat el külső szemlélőhöz. Ebben az esetben a csillagra eső testek szabadon átlépik a gravitációs sugarat. Ha egy megfigyelőt ilyen testként értünk, akkor nem fog mást észrevenni, mint a gravitáció növekedését. Így van a térnek egy olyan régiója, amelybe be lehet lépni, de ahonnan semmi sem jöhet ki, beleértve a fénysugárt is. Az ilyen térrégiót fekete lyuknak nevezik. A fekete lyukak létezése az általános relativitáselmélet egyik elméleti előrejelzése, egyes alternatív gravitációs elméletek úgy épülnek fel, hogy tiltják az ilyen típusú jelenségeket. Ebben a tekintetben a fekete lyukak valóságának kérdése kizárólagos fontos. Jelenleg megfigyelési adatok állnak rendelkezésre fekete lyukak jelenlétére az Univerzumban.
Az általános relativitáselmélet keretein belül először sikerült megfogalmazni az Univerzum evolúciójának problémáját. Így az Univerzum mint egész nem spekulatív spekuláció tárgyává válik, hanem a fizikai tudomány tárgyává. A fizika azon ágát, amely az Univerzum egészével foglalkozik, kozmológiának nevezik. Ma már szilárdan megalapozottnak tekintik, hogy táguló univerzumban élünk.
Az Univerzum evolúciójáról alkotott modern kép azon az elgondoláson alapul, hogy az Univerzum, beleértve annak attribútumait, mint a tér és az idő, egy különleges fizikai jelenség, az Ősrobbanás eredményeként keletkezett, és azóta is tágul. Az Univerzum evolúciós elmélete szerint a távoli galaxisok közötti távolságoknak idővel növekedniük kell, és az egész Világegyetemet meg kell tölteni körülbelül 3 K hőmérsékletű hősugárzással. Az elmélet ezen előrejelzései kiválóan egyeznek a csillagászattal. megfigyelési adatok. Sőt, a becslések szerint az Univerzum kora, vagyis az Ősrobbanás óta eltelt idő körülbelül 10 milliárd év. Ami az ősrobbanás részleteit illeti, ezt a jelenséget kevéssé tanulmányozták, és az ősrobbanás rejtélyéről beszélhetünk kihívásként fizikai tudományáltalában. Lehetséges, hogy az Ősrobbanás mechanizmusának magyarázata új, még ismeretlen természeti törvényekkel függ össze. Gyakori modern megjelenés Az ősrobbanás problémájának lehetséges megoldása a gravitációs elmélet és a kvantummechanika ötvözésén alapul.

A kvantumgravitáció fogalma

Lehet egyáltalán a gravitációs kölcsönhatás kvantummegnyilvánulásairól beszélni? A közhiedelem szerint a kvantummechanika alapelvei univerzálisak, és minden fizikai objektumra vonatkoznak. Ebben az értelemben a gravitációs tér sem kivétel. Az elméleti tanulmányok azt mutatják kvantumszint a gravitációs kölcsönhatást egy gravitonnak nevezett elemi részecske hordozza. Megjegyzendő, hogy a graviton egy tömeg nélküli bozon 2-es spinnel. A gravitoncsere által okozott gravitációs kölcsönhatást a részecskék között hagyományosan a következőképpen ábrázolják:

A részecske gravitont bocsát ki, ami megváltoztatja mozgási állapotát. Egy másik részecske elnyeli a gravitont, és megváltoztatja mozgásának állapotát is. Ennek eredményeként a részecskék kölcsönhatásba lépnek egymással.
Mint már említettük, a gravitációs kölcsönhatást jellemző csatolási állandó a G newtoni állandó. Köztudott, hogy G egy dimenziós mennyiség. Nyilvánvaló, hogy a kölcsönhatás intenzitásának becsléséhez célszerű egy dimenzió nélküli csatolási állandót használni. Egy ilyen állandó meghatározásához használhatja az alapvető állandókat: (Planck-állandó) és c (fénysebesség) - és bevezethet valamilyen referenciatömeget, például az m p protontömeget. Ekkor a gravitációs kölcsönhatás dimenzió nélküli csatolási állandója lesz

Gm p 2 /(c) ~ 6,10 -39,

ami persze nagyon csekély érték.
Érdekes megjegyezni, hogy a G, , c alapállandókból olyan mennyiségeket lehet alkotni, amelyek hossz, idő, sűrűség, tömeg és energia dimenzióval rendelkeznek. Ezeket a mennyiségeket Planck mennyiségeknek nevezzük. Konkrétan a Planck-hossz l Pl és a Planck-idő t Pl így néz ki:

Minden alapvető fizikai állandó egy bizonyos kört jellemez fizikai jelenségek: G - gravitációs jelenségek, - kvantum, c - relativisztikus. Ezért, ha egy reláció egyidejűleg tartalmazza G, , c, akkor ez azt jelenti, hogy ez a reláció olyan jelenséget ír le, amely egyszerre gravitációs, kvantum és relativisztikus. Így a Planck-mennyiségek létezése jelzi a megfelelő jelenségek lehetséges létezését a Természetben.
Természetesen az l Pl és a t Pl számértékei nagyon kicsik a makrokozmoszban lévő mennyiségek jellemző értékeihez képest. De ez csak azt jelenti, hogy a kvantumgravitációs hatások gyengén nyilvánulnak meg. Ezek csak akkor lehetnek szignifikánsak, ha a jellemző paraméterek összehasonlíthatóvá váltak a Planck-értékekkel.
A mikrovilág jelenségeinek sajátossága, hogy a fizikai mennyiségek úgynevezett kvantumfluktuációknak vannak kitéve. Ez azt jelenti, hogy ismételt mérésekkel fizikai mennyiség egy bizonyos állapotban, alapvetően más számértékek, amelyet az eszköz és a megfigyelt objektum ellenőrizetlen kölcsönhatása okoz. Emlékezzünk arra, hogy a gravitáció a téridő görbületének megnyilvánulásához, vagyis a téridő geometriájához kapcsolódik. Ezért arra kell számítani, hogy t Pl nagyságrendű időpontokban és l Pl nagyságrendű távolságokban a téridő geometriája kvantumobjektummá váljon, a geometriai jellemzők kvantumingadozásokat tapasztaljanak. Más szóval, a Planck-skálán nincs rögzített tér-idő geometria, képletesen szólva a téridő forrongó hab.
Egymás utáni kvantum elmélet a gravitáció nincs megépítve. Az l Pl, t Pl rendkívül kis értékei miatt arra kell számítani, hogy belátható időn belül nem lehet olyan kísérleteket végezni, amelyekben kvantumgravitációs hatások jelentkeznének. Ezért továbbra is a kvantumgravitáció kérdéseinek elméleti kutatása az egyetlen előremutató út. Vannak azonban olyan jelenségek, ahol a kvantumgravitáció jelentős lehet? Igen, vannak, és már beszéltünk róluk. Ez a gravitációs összeomlás és az ősrobbanás. A gravitáció klasszikus elmélete szerint a gravitációs összeomlásnak kitett tárgyat tetszőlegesen kis méretre kell összenyomni. Ez azt jelenti, hogy méretei összehasonlíthatóvá válhatnak l Pl-hez, ahol a klasszikus elmélet már nem alkalmazható. Ugyanígy az ősrobbanás idején az Univerzum kora tPl-hez volt hasonlítható, méretei pedig lPl nagyságrendűek voltak. Ez azt jelenti, hogy az Ősrobbanás fizikáját lehetetlen megérteni a klasszikus elmélet keretein belül. Így a gravitációs összeomlás végső szakaszának és az Univerzum fejlődésének kezdeti szakaszának leírása csak a gravitáció kvantumelmélete segítségével végezhető el.

Gyenge interakció

Ez a kölcsönhatás a leggyengébb a bomlásoknál kísérletileg megfigyelt alapvető kölcsönhatások közül elemi részecskék, ahol a kvantumhatások alapvetően jelentősek. Emlékezzünk vissza, hogy a gravitációs kölcsönhatás kvantummegnyilvánulásait soha nem figyelték meg. A gyenge kölcsönhatást a következő szabály alapján különböztetjük meg: ha egy neutrínónak (vagy antineutrínónak) nevezett elemi részecske vesz részt a kölcsönhatási folyamatban, akkor ez a kölcsönhatás gyenge.

A gyenge kölcsönhatás tipikus példája a neutron béta-bomlása

Np + e - + e,

ahol n egy neutron, p egy proton, e egy elektron, e egy elektron antineutrínó. Nem szabad azonban elfelejteni, hogy a fenti szabály egyáltalán nem jelenti azt, hogy minden gyenge kölcsönhatást neutrínónak vagy antineutrínónak kell kísérnie. Ismeretes, hogy nagyszámú neutrínó nélküli bomlás következik be. Példaként megjegyezhetjük a lambda hiperon bomlásának folyamatát p protonná és negatív töltésű pionná π − . A modern fogalmak szerint a neutron és a proton nem igazán elemi részecskék, hanem kvarknak nevezett elemi részecskékből állnak.
A gyenge kölcsönhatás intenzitását a G F Fermi csatolási állandó jellemzi. A G F konstans dimenziós. Dimenzió nélküli mennyiség kialakításához valamilyen referencia tömeget kell használni, például az m p protontömeget. Ekkor a dimenzió nélküli csatolási állandó az lesz

G F m p 2 ~ 10 -5 .

Látható, hogy a gyenge kölcsönhatás sokkal intenzívebb, mint a gravitációs kölcsönhatás.
A gyenge kölcsönhatás a gravitációs kölcsönhatástól eltérően rövid hatótávolságú. Ez azt jelenti, hogy a részecskék közötti gyenge erő csak akkor lép életbe, ha a részecskék elég közel vannak egymáshoz. Ha a részecskék közötti távolság meghalad egy bizonyos értéket, amelyet a kölcsönhatás jellemző sugarának nevezünk, akkor a gyenge kölcsönhatás nem jelentkezik. Kísérletileg megállapították, hogy a gyenge kölcsönhatás jellemző sugara körülbelül 10-15 cm, azaz a gyenge kölcsönhatás az atommag méreténél kisebb távolságra koncentrálódik.
Miért beszélhetünk gyenge interakcióról, mint az alapvető interakció önálló típusáról? A válasz egyszerű. Megállapítást nyert, hogy vannak olyan folyamatok az elemi részecskék átalakulásában, amelyek nem redukálódnak gravitációs, elektromágneses és erős kölcsönhatásokká. Egy jó példa arra, hogy a nukleáris jelenségekben három minőségileg eltérő kölcsönhatás létezik, a radioaktivitásból származik. A kísérletek három különböző típusú radioaktivitás jelenlétét jelzik: -, - és -radioaktív bomlás. Ebben az esetben a -bomlás az erős kölcsönhatásnak, a -bomlás az elektromágneses kölcsönhatásnak köszönhető. A fennmaradó -bomlás nem magyarázható az elektromágneses és az erős kölcsönhatásokkal, és kénytelenek vagyunk elfogadni, hogy van egy másik alapvető kölcsönhatás is, amelyet gyengének neveznek. BAN BEN általános eset a gyenge kölcsönhatás bevezetésének szükségessége abból adódik, hogy a természetben olyan folyamatok mennek végbe, amelyekben az elektromágneses és az erős bomlást a természetvédelmi törvények tiltják.
Bár a gyenge kölcsönhatás jelentős mértékben a magon belül koncentrálódik, bizonyos makroszkopikus megnyilvánulásai vannak. Mint már említettük, ez a β-radioaktivitás folyamatához kapcsolódik. Emellett a gyenge kölcsönhatás fontos szerepet játszik az úgynevezett termonukleáris reakciókban, amelyek a csillagok energiafelszabadulási mechanizmusáért felelősek.
A gyenge kölcsönhatás legcsodálatosabb tulajdonsága olyan folyamatok létezése, amelyekben a tükör aszimmetria nyilvánul meg. Első pillantásra nyilvánvalónak tűnik, hogy a bal és jobb fogalmak közötti különbség önkényes. Valójában a gravitációs, elektromágneses és erős kölcsönhatás folyamatai invariánsak a térbeli inverzióhoz képest, amely tükörreflexiót hajt végre. Azt mondják, hogy az ilyen folyamatokban a P térbeli paritás konzerválódik, azonban kísérletileg megállapították, hogy a gyenge folyamatok a térbeli paritás meg nem őrzésével is folytatódhatnak, és ezért érzékelni látszik a bal és jobb közötti különbséget. Jelenleg szilárd kísérleti bizonyítékok állnak rendelkezésre arra vonatkozóan, hogy a gyenge kölcsönhatások paritásos meg nem maradása univerzális természetű, nemcsak az elemi részecskék bomlásában nyilvánul meg, hanem nukleáris, sőt atomi jelenségekben is. Fel kell ismerni, hogy a tükör aszimmetria a természet sajátossága a legalapvetőbb szinten.
A paritás meg nem őrzése gyenge kölcsönhatásokban így nézett ki szokatlan tulajdonság, hogy szinte azonnal felfedezése után a teoretikusok kísérleteket tettek annak bizonyítására, hogy valójában teljes a szimmetria a bal és a jobb között, csak ennek mélyebb jelentése van, mint azt korábban gondolták. Tükörtükrözés kell kísérnie a részecskék antirészecskékkel való helyettesítését (C töltéskonjugáció), és akkor minden alapvető kölcsönhatásnak invariánsnak kell lennie. Később azonban megállapították, hogy ez a változatlanság nem általános. Az úgynevezett hosszú élettartamú semleges kaonok gyengén bomlanak π +, π − pionokká, ami tilos lenne, ha a jelzett invariancia valóban megtörténne. Így a gyenge kölcsönhatás megkülönböztető tulajdonsága a CP nem változatlansága. Lehetséges, hogy ez a tulajdonság a felelős azért, hogy az Univerzumban az anyag jelentősen felülkerekedik az antirészecskékből épült antianyaggal szemben. A világ és az antivilág aszimmetrikus.
Az a kérdés, hogy mely részecskék hordozói a gyenge kölcsönhatásnak, régóta tisztázatlan. A megértést viszonylag nemrégiben sikerült elérni az elektrogyenge kölcsönhatások egységes elméletének - a Weinberg-Salam-Glashow elméletnek - keretében. Ma már általánosan elfogadott, hogy a gyenge kölcsönhatás hordozói az úgynevezett W ± és Z 0 bozonok. Ezek töltött W ± és semleges Z 0 elemi részecskék, amelyek spin 1 és tömegük nagyságrendileg 100 m p .

Elektromágneses kölcsönhatás

Minden töltött test, minden töltött elemi részecske részt vesz az elektromágneses kölcsönhatásban. Ebben az értelemben meglehetősen univerzális. Az elektromágneses kölcsönhatás klasszikus elmélete a Maxwell-féle elektrodinamika. Az e elektrontöltést vesszük csatolási állandónak.
Ha figyelembe vesszük két q 1 és q 2 ponttöltést nyugalmi állapotban, akkor ezek elektromágneses kölcsönhatása ismert elektrosztatikus erőre csökken. Ez azt jelenti, hogy a kölcsönhatás nagy hatótávolságú, és a töltések közötti távolság növekedésével lassan bomlik le.
Az elektromágneses kölcsönhatás klasszikus megnyilvánulási formái jól ismertek, és nem fogunk rajtuk kitérni. A kvantumelmélet szempontjából az elektromágneses kölcsönhatás hordozója az elemi részecske foton - egy tömeg nélküli, spin 1-es bozon. A töltések közötti kvantum elektromágneses kölcsönhatást hagyományosan a következőképpen ábrázolják:

A töltött részecske fotont bocsát ki, aminek következtében mozgásállapota megváltozik. Egy másik részecske elnyeli ezt a fotont, és megváltoztatja a mozgásállapotát is. Ennek eredményeként úgy tűnik, hogy a részecskék érzékelik egymás jelenlétét. Köztudott, hogy az elektromos töltés egy dimenziós mennyiség. Kényelmes bevezetni az elektromágneses kölcsönhatás dimenzió nélküli csatolási állandóját. Ehhez az alapvető állandókat és a c. Ennek eredményeként a következő dimenzió nélküli csatolási állandóhoz jutunk, amelyet az atomfizikában finomszerkezeti állandónak neveznek α = e 2 /c ≈1/137.

Könnyen belátható, hogy ez az állandó jelentősen meghaladja a gravitációs és a gyenge kölcsönhatások állandóit.
Modern nézőpontból az elektromágneses és a gyenge kölcsönhatások jelentik különböző oldalak egységes elektrogyenge kölcsönhatás. Létrehozták az elektrogyenge kölcsönhatás egységes elméletét - a Weinberg-Salam-Glashow elméletet, amely az elektromágneses és gyenge kölcsönhatások minden aspektusát egységes pozícióból magyarázza. Megérthető-e minőségi szinten, hogyan történik a kombinált interakció szétválása különálló, látszólag független interakciókra?
Amíg a karakterisztikus energiák kellően kicsik, addig az elektromágneses és a gyenge kölcsönhatások elkülönülnek egymástól, és nem hatnak egymásra. Az energia növekedésével kölcsönös befolyásuk megkezdődik, és kellően nagy energiáknál ezek a kölcsönhatások egyetlen elektrogyenge kölcsönhatásba olvadnak össze. A karakterisztikus egyesülési energiát nagyságrendileg 10 2 GeV-ra becsüljük (GeV a gigaelectron-volt rövidítése, 1 GeV = 10 9 eV, 1 eV = 1,6 10 -12 erg = 1,6 10 19 J). Összehasonlításképpen megjegyezzük, hogy a hidrogénatom alapállapotában az elektron jellemző energiája körülbelül 10 -8 GeV, az atommag jellemző kötési energiája körülbelül 10 -2 GeV, a szilárd testek jellemző kötési energiája körülbelül 10-10 GeV. Így az elektromágneses és gyenge kölcsönhatások kombinációjának karakterisztikus energiája óriási az atom- és magfizika jellemző energiáihoz képest. Emiatt az elektromágneses és a gyenge kölcsönhatások nem mutatják meg egyetlen lényegüket a hétköznapi fizikai jelenségekben.

Erős interakció

Az erős interakció felelős a stabilitásért atommagok. Mivel a legtöbb kémiai elem atommagja stabil, nyilvánvaló, hogy a kölcsönhatásnak, amely megóvja őket a bomlástól, meglehetősen erősnek kell lennie. Köztudott, hogy az atommagok protonokból és neutronokból állnak. A pozitív töltésű protonok különböző irányú szétszóródásának megakadályozása érdekében olyan vonzó erőkre van szükség, amelyek meghaladják az elektrosztatikus taszítás erejét. Ezekért a vonzó erőkért az erős kölcsönhatás a felelős.
Az erős kölcsönhatás jellemző vonása a töltésfüggetlensége. A protonok, a neutronok, valamint a proton és a neutron közötti nukleáris vonzási erők lényegében megegyeznek. Ebből következik, hogy az erős kölcsönhatások szempontjából a proton és a neutron megkülönböztethetetlen, és egyetlen kifejezést használnak rájuk. nukleon, vagyis a mag egy részecskéje.

Az erős kölcsönhatás jellemző skálája két nyugalmi nukleonnal szemléltethető. Az elmélet a kölcsönhatásuk potenciális energiájához vezet a Yukawa potenciál formájában

ahol az r 0 ≈10 -13 cm és nagyságrendileg egybeesik a mag jellemző méretével, g az erős kölcsönhatás csatolási állandója. Ez a kapcsolat azt mutatja, hogy az erős kölcsönhatás rövid hatótávolságú, és lényegében teljesen olyan távolságra koncentrálódik, amely nem haladja meg a mag jellemző méretét. Ha r > r 0, gyakorlatilag eltűnik. Az erős kölcsönhatás jól ismert makroszkopikus megnyilvánulása a radioaktivitás hatása. Mindazonáltal szem előtt kell tartani, hogy a Yukawa-potenciál nem az erős interakció univerzális tulajdonsága, és nincs összefüggésben annak alapvető aspektusaival.
Jelenleg létezik az erős kölcsönhatás kvantumelmélete, az úgynevezett kvantumkromodinamika. Ezen elmélet szerint az erős kölcsönhatás hordozói elemi részecskék - gluonok. A modern elképzelések szerint az erős kölcsönhatásban részt vevő részecskék, amelyeket hadronoknak neveznek, elemi részecskékből - kvarkokból - állnak.
A kvarkok fermionok, amelyek spinje 1/2 és tömege nem nulla. A kvarkok legmeglepőbb tulajdonsága a töredékes elektromos töltésük. A kvarkok három párba alakulnak (a dublettek három generációja), amelyeket a következőképpen jelölünk:

Minden túrófajtát általában íznek neveznek, így hat túróíz létezik. Ebben az esetben az u-, c-, t-kvarkok elektromos töltése 2/3|e| , és d-, s-, b-kvarkok az elektromos töltés -1/3|e|, ahol e az elektron töltése. Ezen kívül van három kvark egy adott ízből. A színnek nevezett kvantumszámban különböznek egymástól, amelynek három értéke van: sárga, kék, piros. Minden kvark egy antikvarknak felel meg, amely az adott kvarkhoz képest ellentétes elektromos töltést és egy úgynevezett antiszínt tartalmaz: anti-sárga, antikék, anti-vörös. Az ízek és színek számát figyelembe véve azt látjuk, hogy összesen 36 kvark és antikvark létezik.
A kvarkok kölcsönhatásba lépnek egymással nyolc gluon cseréjén keresztül, amelyek tömeg nélküli bozonok spin 1-vel. Kölcsönhatásuk során a kvarkok színe megváltozhat. Ebben az esetben az erős kölcsönhatást hagyományosan a következőképpen ábrázolják:

A hadron részét képező kvark gluont bocsát ki, melynek hatására a hadron mozgási állapota megváltozik. Ezt a gluont egy kvark nyeli el, amely egy másik hadron része, és megváltoztatja annak mozgási állapotát. Ennek eredményeként a hadronok kölcsönhatásba lépnek egymással.
A természet úgy van kialakítva, hogy a kvarkok kölcsönhatása mindig színtelen kötött állapotok kialakulásához vezet, amelyek pontosan hadronok. Például egy proton és egy neutron három kvarkból áll: p = uud, n = udd. A π − pion egy u kvarkból és egy antikvarkból áll: π − = u. A kvark-kvark gluonokon keresztül történő kölcsönhatás sajátossága, hogy a kvarkok közötti távolság csökkenésével kölcsönhatásuk gyengül. Ezt a jelenséget aszimptotikus szabadságnak nevezik, és ahhoz vezet, hogy a hadronokban lévő kvarkok szabad részecskéknek tekinthetők. Az aszimptotikus szabadság természetesen következik a kvantumkromodinamikából. Kísérleti és elméleti utalások vannak arra, hogy a távolság növekedésével a kvarkok közötti kölcsönhatás fokozódjon, ami miatt energetikailag kedvező a kvarkok számára a hadron belsejében való tartózkodás. Ez azt jelenti, hogy csak színtelen tárgyakat - hadronokat - figyelhetünk meg. Az egyedi kvarkok és gluonok, amelyeknek van színük, nem létezhetnek szabad állapotban. Azt a jelenséget, amikor a hadronok belsejében színű elemi részecskék bezáródnak, bezártságnak nevezzük. Különféle modelleket javasoltak a bezártság magyarázatára, de az elmélet első alapelveiből következő következetes leírás még nem készült. Minőségi szempontból a nehézségek abból adódnak, hogy a gluonok színnel kölcsönhatásba lépnek minden színes tárggyal, így egymással is. Emiatt a kvantumkromodinamika lényegében nemlineáris elmélet, és a kvantumelektrodinamika és az elektrogyenge elméletben alkalmazott közelítő kutatási módszerek nem bizonyulnak teljesen megfelelőnek az erős kölcsönhatások elméletében.

A kölcsönhatások összevonásának trendjei

Látjuk, hogy kvantum szinten minden alapvető kölcsönhatás ugyanúgy megnyilvánul. Egy anyag elemi részecskéje elemi részecskét bocsát ki - a kölcsönhatás hordozóját, amelyet egy anyag másik elemi részecskéje elnyel. Ez az anyagrészecskék egymással való kölcsönhatásához vezet.
Az erős kölcsönhatás dimenzió nélküli csatolási állandója a g2/(c)10 alakú finomszerkezeti állandóval analóg módon megszerkeszthető. Ha összehasonlítjuk a dimenzió nélküli csatolási állandókat, könnyen belátható, hogy a leggyengébb a gravitációs kölcsönhatás, ezt követi a gyenge, az elektromágneses és az erős.
Ha figyelembe vesszük az elektrogyenge kölcsönhatások már kidolgozott, ma standardnak nevezett egységes elméletét, és követjük az egységesítés irányzatát, akkor felmerül az elektrogyenge és erős kölcsönhatások egységes elméletének megalkotása. Jelenleg egy ilyen egységes elmélet modelljeit alkották meg, amelyeket nagy egyesülési modellnek neveznek. Ezeknek a modelleknek sok van általános pontok, különösen az egyesülés karakterisztikus energiája 10 15 GeV nagyságrendűnek bizonyul, ami jelentősen meghaladja az elektromágneses és gyenge kölcsönhatások egyesülésének jellemző energiáját. Ebből következik, hogy a nagy egyesülés közvetlen kísérleti kutatása még a meglehetősen távoli jövőben is problematikusnak tűnik. Összehasonlításképpen megjegyezzük, hogy a modern gyorsítókkal elérhető legmagasabb energia nem haladja meg a 10 3 GeV-ot. Ezért, ha bármilyen kísérleti adatot kapunk a nagy egyesülésről, azok csak közvetett természetűek lehetnek. A nagy egységes modellek különösen a protonbomlást és egy nagy tömegű mágneses monopólus létezését jósolják. Ezen jóslatok kísérleti megerősítése az egyesülési tendenciák nagy diadala lenne.
Az egyetlen nagy kölcsönhatás külön erős, gyenge és elektromágneses kölcsönhatásokra való felosztásának általános képe a következő. 10 15 GeV nagyságrendű és nagyobb energiáknál egyetlen kölcsönhatás lép fel. Amikor az energia 10 15 GeV alá esik, az erős és az elektrogyenge erő elválik egymástól, és különböző alapvető erőkként jelennek meg. Az energia további 10 2 GeV alá csökkenésével a gyenge és az elektromágneses kölcsönhatások szétválnak. Ebből kifolyólag a makroszkopikus jelenségek fizikájára jellemző energiaskálán úgy tűnik, hogy a vizsgált három kölcsönhatás nem egységes természetű.
Most jegyezzük meg, hogy a 10 15 GeV energiája nincs olyan messze a Planck-energiától

amelyeknél a kvantumgravitációs hatások jelentőssé válnak. Ezért a nagy egységes elmélet szükségszerűen a kvantumgravitáció problémájához vezet. Ha tovább követjük az egyesülés irányzatát, akkor el kell fogadnunk egy átfogó alapvető kölcsönhatás létezésének gondolatát, amely egymás után külön gravitációs, erős, gyenge és elektromágneses kölcsönhatásokra oszlik, ahogy az energia a Planck-értékről energiákká csökken. kevesebb, mint 10 2 GeV.
Egy ilyen grandiózus egyesítő elmélet felépítése láthatóan nem kivitelezhető azon eszmerendszer keretei között, amely az elektrogyenge kölcsönhatások standard elméletéhez és a nagy egyesülési modellekhez vezetett. Új, talán őrültnek tűnő ötleteket, ötleteket és módszereket kell vonzani. A közelmúltban kifejlesztett nagyon érdekes megközelítések ellenére, mint például a szupergravitáció és a húrelmélet, az összes alapvető kölcsönhatás egységesítésének problémája nyitott marad.

Következtetés

Tehát áttekintettük a természet négy alapvető kölcsönhatásával kapcsolatos alapvető információkat. Röviden ismertetjük ezen kölcsönhatások mikroszkopikus és makroszkopikus megnyilvánulásait, valamint a fizikai jelenségek képét, amelyben fontos szerepet játszanak.
Ahol lehetett, igyekeztünk nyomon követni az egyesülés irányzatát, megjegyezni az alapvető kölcsönhatások közös vonásait, és adatokat szolgáltatni a jelenségek jellemző skáláiról. Természetesen az itt bemutatott anyag nem kívánja magát teljesnek, és nem tartalmaz sok, a szisztematikus bemutatáshoz szükséges fontos részletet. Az általunk felvetett kérdések részletes leírása a modern elméleti nagyenergiájú fizika módszereinek teljes arzenáljának alkalmazását igényli, és túlmutat e cikk, a népszerű tudományos irodalom keretein. Célunk az volt, hogy általános képet adjunk a modern elméleti nagyenergiás fizika vívmányairól és fejlődési irányairól. Igyekeztünk felkelteni az olvasó érdeklődését az anyag önálló, részletesebb tanulmányozására. Természetesen ezzel a megközelítéssel bizonyos durvulás elkerülhetetlen.
A javasolt hivatkozási lista lehetővé teszi a felkészültebb olvasó számára, hogy elmélyítse a cikkben tárgyalt kérdések megértését.

1. Okun L.B. a, b, g, Z. M.: Nauka, 1985.
2. Okun L.B. Az elemi részecskék fizikája. M.: Nauka, 1984.
3. Novikov I.D. Hogyan robbant fel az Univerzum. M.: Nauka, 1988.
4. Friedman D., van. Nieuwenhuizen P. // Uspekhi fiz. Sci. 1979. T. 128. N 135.
5. Hawking S. Az ősrobbanástól a fekete lyukakig: Elbeszélés idő. M.: Mir, 1990.
6. Davis P. Superpower: Egységes természetelmélet után kutat. M.: Mir, 1989.
7. Zeldovich Ya.B., Khlopov M.Yu. Az eszmék drámája a természet ismeretében. M.: Nauka, 1987.
8. Gottfried K., Weiskopf W. Az elemi részecskefizika fogalmai. M.: Mir, 1988.
9. Coughlan G.D., Dodd J.E. A részecskefizika gondolatai. Cambridge: Cambridge Univ. Sajtó, 1993.

A leggyakoribb az univerzális energia négy erőre való felosztása. Sokan ismerik a föld, a víz, a levegő és a tűz klasszikus elemeit. Ezeket a neveket leggyakrabban a nyugati hagyomány használja. Minden misztikus tiszteleg a hatalmak előtt azzal, hogy tiszteletben tartja a négy szent irányt, bár a különböző hagyományokban, a boszorkányságtól és alkímiától a természetes sámánizmusig és boszorkányságig, különböző elemek különböző irányoknak felelhetnek meg.

Minden ebből a négy elemből áll, négy erőből a különböző kombinációkban. Fontos megérteni, hogy a fizikai elemek csak az energia szimbólumai. Közvetlen kapcsolat nincs közöttük, ezért a kén, higany és só szavakkal kapcsolatban különböző típusok energiát, nem úgy értjük kémiai elemek szó szerint. A tűz eleme egyáltalán nem az égő fáklya tüze, hanem az égő fáklyához hasonló természetű energia, ezért az égő fáklya ezt szimbolizálja, sőt rituálékban is megtestesíti. Egyes szövegekben az elemeket bölcsességelemeknek nevezik, így a tűz elem a tűz bölcsessége, nem pedig egy égő fáklya tüze. A föld elem a föld bölcsessége, nem a kerti talaj vagy a sziklák. A szimbolizmus félreértése és alábecsülése arra kényszerítette a modern tudományt, hogy feladja a mágia és az alkímia ismereteit. A modern pszichológia, különösen azok, amelyek Carl Jung alkímiai művein alapulnak, ezeket az ezoterikus szimbólumokat újra életre keltette a New Age-ben.

Minden elem nem csupán minden dolog energiája, hanem a tudat egy szintje is, egy dimenzió vagy létsík, amelyen az univerzum elemei testet öltenek. Minden elemnek megvan a maga energetikai rezgése és a többitől eltérő jellemzői. Bármely személy besorolható az elemek közé, bizonyos tulajdonságok iránti természetes hajlama és az ilyen tulajdonságokkal nem rendelkező elemekkel való kölcsönhatás lehetséges problémái miatt. Az elemekkel való munka azt jelenti, hogy megtanulunk dolgozni a harmónia forrásaival.

Föld.

A Föld az általunk legjobban ismert elem. A föld elem energiáját a fizikai formák és a fizikai világ képviselik. Minden, ami az érzékszervekkel látható és mérhető, a föld elemből áll. Testünk, otthonunk, növényeink, fánk, kövek és minden, amit ember alkotott – autók, játékok és ékszerek – földi energia. Testünk, csontjaink és minden ásványi anyag és fém, amelyből ezek állnak, hordozók föld elem.

Ez az energia szabályozza a létezés minden fizikai aspektusát, és így hatással van testi egészségünkre és anyagi jólétünkre. A Tarot-ban, a jóslásban és meditációban használt kártyákban ez az energia korongok formájában jelenik meg, amelyeket néha érmének vagy pentacle-nek neveznek. Az ötágú csillag fizikai szinten védelmet jelenthet. A fejlett földi energiával rendelkező embereknek erejük van a fizikai világban, míg azok, akik csak keresik a kapcsolatot ezzel az energiával, fizikai és anyagi problémákkal küzdenek. A föld elem legmagasabb formája a függetlenség, ami a saját test, otthon és sors irányításának jogát jelenti. Te vagy az otthonod ura és a tested ura. Asztrológiai szempontból a Föld jegyei a Bika, a Szűz és a Bak, bár bizonyos értelemben mindegyik jegy kölcsönhatásba lép a fizikai világgal. Az északi irányt általában a Föld irányának tekintik, legalábbis az északi féltekén, az Északi-sark erős, folyamatos geomágneses energiája miatt.

föld elem, misztikus földáltalában megkülönböztetik a Föld bolygótól. A misztikusok ez utóbbiról szólva általában a tudatot, a bolygó lelkét jelentik, az anya női képében megszemélyesítve. Sok nevet változtatott. A görög Gaia név azért lett a legnépszerűbb, mert a közelmúltban James Lovelock tudós terjesztette elő a Gaia elméletét, amely szerint a bolygó bioszférája egyetlen intelligens organizmus, és ezen belül olyanok vagyunk, mint a kis részecskék. Olyanok vagyunk, mint a sejtek a bolygó testében; ami hatással van ránk, az az egész testet érinti.

Víz.

A víz az asztrálsík energiája, a szimbolikus valóság szintje, ahol a körvonalak és formák folyékonyak és változékonyak. A víz az álmok egyik eleme. Testünkben a vizet a vért és sejteket alkotó folyadékok szimbolizálják, de valójában a víz fő energiája az asztráltestünk, amely alvás és álmodozás közben utazik. Az asztráltest a saját képünk, amelyet érzelmek befolyásolnak. A vízhez hasonlóan ez az energia is folyékony és könnyen megváltoztatja alakját. Az asztráltest olyan, mint egy tartály, amely megtartja érzelmeinket, ahogy egy pohár vizet. Ha az érzelmek nyugodtak, a folyadék átlátszó; ha valami elhomályosítja őket, akkor zavaros. Az Univerzum vízszintjét asztrális vagy érzelmi szintnek nevezik.

Az üveggel való analógia szimbolikusan a vízenergia egy másik aspektusát – a határok jelenlétét – testesíti meg. A víz feladata a kapcsolatok határainak meghatározása. Az érzelmek minden típusú kapcsolat építőanyagai - család, barátság, szerelem vagy házasság. A víz által feltett érzelmi és spirituális kérdések megfogalmazása.

Ráadásul a víz összefügg a pszichikai képességekkel és a tudat misztikus mélységeibe való elmerüléssel. A nyugat-európai hagyományok általában a vizet a nyugathoz kapcsolják. Először is, nyugaton hatalmas óceán volt - az Atlanti-óceán, másodszor, azt a helyet, ahol a nap lenyugodott a horizont alatt, mindig a halál helyének, minden ismeretlen és titokzatos központjának tekintették. Sok ember fejében a holtak birodalma és a víz szorosan összefügg. Mindkét fogalom a Nyugathoz kapcsolódik.

A víz elem legmagasabb, legtisztább formája a felelősségre vonhatatlan szeretet, a csodálatos gyógyulás, megtisztulás és együttérzés forrása. A Tarot rendszerben a vizet a csészék és misztikus értelemben a Grál szimbolizálja, egy varázslatos csésze vagy üst, amely keresztény és pogány asszociációkkal is felruházott. Az állatöv vízjegyei a rák, a Skorpió és a Halak, amelyek mindegyike bizonyos értelemben érzelmi kapcsolatokhoz kapcsolódik.

Levegő.

A levegő a mentális sík eleme. Ez az ötletek, fogalmak és gondolatok birodalma. Akárcsak az ég, elménk is lehet tiszta és békés. Máskor felháborodnak a gondolatok mozgásán, vagy beborítják a felhők vizes ködébe - érzelmeink. Érzelmi és mentális testünk kapcsolata hasonló az ég és a tenger kapcsolatához. Mielőtt bármi formát öltene az asztrális szinten, egy mentális képnek, egy gondolatnak életet kell lehelnie bele.

A levegő a kommunikáció egyik eleme. A lélegzetünk erejét használjuk szavak kimondására. A levegő, ami köztünk van, hordoz hang hullámok hogy a kimondott szavak hallhatók legyenek.

Sajnos sokan, akik a levegő elemet tanulmányozzák, úgy gondolják, hogy a levegő csak a beszédről szól, de ez a hallás ereje is. A levegő logika és memorizálás, de költészet és őszinteség is. A Tarot rendszerben a levegő szimbóluma a kardok. Amikor egy erős levegő elemmel rendelkező személyt írunk le, az „éles elméje” metaforát használjuk. A két éllel rendelkező kardok a kétirányú kommunikációt szimbolizálják, amely magában foglalja a hallgatást és a beszédet is. Ezenkívül a szavak kettős természetét szimbolizálják: az emberek összefogásának képességét, kommunikációs eszközként szolgálnak, és egyben a bántódás képességét. És végül a „kard” metaforát használjuk az árulással kapcsolatban, például: „Hátba szúrt”.

A kardszimbólum végső megvalósítása Arthur király mítoszában található. Excalibur - az igazság kardja. A levegő fő ereje az igazság, de kifejezésének formája a kardforgatótól függ.A legtöbb nyugati hagyományban a levegőt a keletihez, de néha a délihez kapcsolják, hogy szembeállítsák a föld-levegő párossal. az észak-déli párral. Az állatöv légi jegyei közé tartozik az Ikrek, a Mérleg és a Vízöntő, mivel mindegyik a kommunikáció és a kapcsolat területén működik.

Tűz.

A legmegfoghatatlanabb elem a tűz. A földet a kezedbe veheted. Inni lehet a vizet. A levegőt be lehet lélegezni, de a tüzet nem lehet megfékezni. Testünkben a tűz az anyagcserét szimbolizálja. Tudjuk, hogy ott van, de nem érinthetjük meg, mint a másik három elemet. A misztikusok sajátos módon írják le a tüzet. Ez egy energiakomponens. A tűz egy energetikai valóság. A tűzszikra felgyújt egy gondolatot mentális szinten, amely érzelmi szinten formát, földi szinten pedig struktúrát kap.

Egyesek számára a tűz a karrierben, mások a szexben, mások a kreatív törekvésekben fejeződik ki. A tűz az az erő, amely arra késztet bennünket, hogy személyes törekvéseinken keresztül saját egyéniségünket keressük. Tűz a tiédben legmagasabb forma- ez a mi akaratunk. Az akarat megvalósul eltérően. A legegyszerűbben az akaratot úgy határozhatjuk meg, mint amire vágyunk, szenvedélyesen vágyunk. Ezt hívják az ego akaratának, vagy a személyiség akaratának. Az „egó akaratán” felülemelkedni azt jelenti, hogy elérjük a magasabb akaratot, amely a legmagasabb, isteni egyéniség. Néha felsőbb énnek nevezik. A tűz a lélek, az egyéniség isteni szikrája mindannyiunkban. Személyes akaratunk és isteni akaratunk egyesítése által valódi lelki azonosságra teszünk szert, és minden ajtó nyitva áll előttünk.

A Tarot kártyákon a tűz pálcaként, lándzsaként vagy fáklyaként jelenik meg, segítve az egyéniség felé vezető utat. A varázspálca egy varázsló vagy boszorkány attribútuma, aki a varázserő koncentrálásának eszközeként használja őket.

Mitológiailag a lándzsa a sors lándzsája, amely átszúrta Krisztust, vagy Luch, az ír mitológia legfőbb istenének lándzsája. A legmagasabb akarat megtestesítője az emberi sors: választanunk kell: megtagadjuk sorsunkat, vagy elfogadjuk. Leggyakrabban a tűz a déli irányhoz kapcsolódik, mivel az északi féltekén a déli nap a délihez kapcsolódik, és ez a nap legmelegebb pontja. Ezenkívül minél délebbre haladsz, annál közelebb kerülsz az Egyenlítőhöz, és annál melegebb leszel. Egyesek számára a tűz, mint a felkelő nap szimbóluma a kelethez kötődik. Nyilvánvaló, hogy egyes térbeli asszociációk eltérőek lesznek Déli félteke. Az asztrológiai tűzjelek a Kos, az Oroszlán és a Nyilas. A három jel mindegyike a maga módján igyekszik kifejezni egyéniségét, egóját és akaratát.Egyes hagyományokban a tűz és a levegő szimbólumai felcserélődnek: a tüzet a tűzön kovácsolt pengével társítják. A harcosok fegyvere, amely tüzes fegyelmet hordoz, míg a gallyak a levegőt szimbolizálják, mert az ágakat a szélben lévő fa tetejéről szedik le. Ez csak egy másik szimbólumrendszer, nem rosszabb vagy jobb, mint az első.

A tűz és a levegő férfias elemnek számít, csúcsuk felfelé mutat. A föld és a víz nőies elemek, lefelé mutató csúcsokkal.

A körbe írt, egyenlő szakaszokból álló kereszt a négy elem és a négy fő irány jelképe a szent körben. Ez a Föld bolygó asztrológiai szimbóluma is.

A protogalaktikus felhők kialakulása kevesebb, mint 1 milliárd évvel az Ősrobbanás után

Jól ismerjük a gravitációs erőt, amely a földön tart minket, és megnehezíti a Holdra való repülést. És az elektromágnesesség, aminek köszönhetően nem bomlik fel az egyes atomokra, és csatlakoztathatjuk a laptopokat. A fizikus még két olyan erőről beszél, amelyek pontosan olyanná teszik az Univerzumot, amilyen.

Iskola óta mindannyian jól ismerjük az egyetemes gravitáció törvényét és a Coulomb-törvényt. Az első elmagyarázza nekünk, hogy a hatalmas objektumok, például a csillagok és a bolygók hogyan hatnak egymásra (vonzzák) egymást. Egy másik azt mutatja (emlékezzünk az ebonitbottal végzett kísérletre), hogy milyen vonzási és taszító erők keletkeznek az elektromosan töltött tárgyak között.

De vajon ez az erők és kölcsönhatások összessége, amelyek meghatározzák a megfigyelt Univerzum megjelenését?

A modern fizika azt mondja, hogy az Univerzum részecskéi között négy fő (alapvető) kölcsönhatás létezik. Kettőről fentebb már beszéltem, és velük is úgy tűnik, minden egyszerű, hiszen megnyilvánulásaik folyamatosan körülvesznek minket a mindennapi életben: ez a gravitációs és elektromágneses kölcsönhatás.

Tehát az első akciója miatt szilárdan állunk a földön, és nem repülünk a világűrbe. A második például biztosítja az elektron vonzását egy protonhoz, amelynek atomjaiban mindannyian állunk, és végső soron az atomok egymáshoz való vonzódását (azaz felelős molekulák, biológiai szövetek stb. képződéséért). .). Éppen ezért például az elektromágneses kölcsönhatás erői miatt derül ki, hogy nem is olyan könnyű lefújni egy idegesítő szomszéd fejét, és ehhez a fejsze segítségét kell igénybe vennünk. különféle rögtönzött eszközök.

De létezik az úgynevezett erős interakció is. Miért felelős? Nem lepett meg az iskolában, hogy a Coulomb-törvény azon kijelentése ellenére, hogy két pozitív töltés taszítja egymást (csak az ellentétesek vonzzák egymást), sok atom magja csendben létezik önmagában. De, mint emlékszel, protonokból és neutronokból állnak. A neutronok neutronok, mert semlegesek és nincs elektromos töltésük, de a protonok pozitív töltésűek. És vajon milyen erők tarthatnak össze (egy trilliod mikron távolságban - ami ezerszer kisebb, mint maga az atom!) több protont, amelyeknek a Coulomb-törvény szerint taszítaniuk kellene egymást szörnyű energiával?

Erős kölcsönhatás - vonzást biztosít a részecskék között a magban; elektrosztatikus - taszítás

A Coulomb-erők leküzdésének ezt az igazán titáni feladatát az erős kölcsönhatás veszi át. Tehát se többet, se nem kevesebbet, ennek köszönhetően az atommagban lévő protonok (valamint a neutronok) továbbra is vonzódnak egymáshoz. Mellesleg, maguk a protonok és a neutronok is még több „elemi” részecskéből - kvarkokból - állnak. Tehát a kvarkok is kölcsönhatásba lépnek és „erősen” vonzzák egymást. De szerencsére, eltérően ugyanazzal a gravitációs kölcsönhatástól, amely sok milliárd kilométeres kozmikus távolságokban is működik, az erős kölcsönhatás, mint mondják, rövid életű. Ez azt jelenti, hogy az egy protont körülvevő „erős vonzás” mező csak apró léptékeken működik, ami valójában az atommag méretéhez hasonlítható.

Ezért például az egyik atom magjában ülő proton a Coulomb-taszítás ellenére sem képes elvenni és „erősen” magához vonzani a szomszédos atomból származó protont. Ellenkező esetben az Univerzum összes proton- és neutronanyaga „vonzódhat” egy közös tömegközépponthoz, és egyetlen hatalmas „szupermagot” alkothatna. Valami hasonló történik azonban a neutroncsillagok vastagságában, amelyek közül az egyikbe, ahogy az várható is, egy napon (mintegy ötmilliárd év múlva) a Napunk is összezsugorodik.

Tehát a természetben a negyedik és egyben utolsó alapvető kölcsönhatás az úgynevezett gyenge kölcsönhatás. Nem véletlenül hívják így: nem csak, hogy az erős interakciónál is rövidebb távolságokon is működik, de teljesítménye is nagyon alacsony. Erős „testvérével”, a Coulomb taszítással ellentétben tehát nem fogja legyőzni.

A gyenge kölcsönhatások gyengeségét szemléltető példa a neutrínónak nevezett részecskék (fordítható „kis neutronnak”, „neutronnak”). Ezek a részecskék természetüknél fogva nem vesznek részt erős kölcsönhatásokban, nem rendelkeznek elektromos töltéssel (ezért nem érzékenyek az elektromágneses kölcsönhatásokra), tömegük még a mikrovilág mércéje szerint is jelentéktelen, ezért gyakorlatilag érzéketlenek A gravitáció valójában csak gyenge kölcsönhatásokra képes.

Mit? A neutrínók átmennek rajtam?!

Ugyanakkor az Univerzumban valóban kolosszális mennyiségben keletkeznek neutrínók, és ezeknek a részecskéknek a hatalmas áramlása folyamatosan behatol a Föld vastagságába. Például egy gyufásdoboz térfogatában egy adott időpontban átlagosan körülbelül 20 neutrínó található. Így el lehet képzelni egy hatalmas hordó vízdetektort, amiről legutóbbi bejegyzésemben írtam, és azt a hihetetlen mennyiségű neutrínót, amely minden pillanatban átrepül rajta. Tehát az ezen a detektoron dolgozó tudósoknak általában hónapokat kell várniuk egy ilyen szerencsés lehetőségre, hogy legalább egy neutrínó „megérzi” a hordóját, és kölcsönhatásba lép benne gyenge erőivel.

Ez a kölcsönhatás azonban gyengesége ellenére is nagyon fontos szerepet játszik az Univerzumban és az emberi életben. Így kiderül, hogy ez felelős a radioaktivitás egyik típusáért - nevezetesen a béta-bomlásért, amely a második (a gamma-radioaktivitás után) az élő szervezetekre gyakorolt ​​hatásának veszélye szempontjából. És ami nem kevésbé fontos, a gyenge kölcsönhatás nélkül lehetetlen lenne, hogy termonukleáris reakciók sok csillag mélyén menjenek végbe, és amelyek felelősek a csillag energiájának felszabadításáért.

Ilyen az alapvető kölcsönhatások Apokalipszisének négy lovasa, akik az Univerzum show-ját uralják: erős, elektromágneses, gyenge és gravitációs.

A kölcsönhatás az anyag mozgásának fő oka, ezért az interakció minden anyagi tárgyban benne van, függetlenül azok természetes eredetétől és rendszerszerű szerveződésétől. A különféle kölcsönhatások sajátosságai határozzák meg az anyagi tárgyak létfeltételeit és sajátos tulajdonságait. Összességében négyféle kölcsönhatás ismert: gravitációs, elektromágneses, erős és gyenge.

Gravitációs Az interakció az ismert alapvető kölcsönhatások közül az első volt, amely a tudósok kutatásának tárgyává vált. Megnyilvánul minden olyan anyagi tárgy kölcsönös vonzásában, amelyeknek tömegük van, átadva gravitációs mezőés az egyetemes gravitáció törvénye határozza meg, amelyet I. Newton fogalmazott meg

A gravitáció törvénye az esést írja le anyagi testek a Föld mezőjében, bolygómozgás Naprendszer, csillagok stb. Az anyag tömegének növekedésével a gravitációs kölcsönhatások nőnek. A gravitációs kölcsönhatás az összes ismert közül a leggyengébb modern tudomány interakciók. Ennek ellenére a gravitációs kölcsönhatások meghatározzák az egész Univerzum szerkezetét: mindennek a kialakulását űrrendszerek; bolygók, csillagok és galaxisok létezése. A gravitációs kölcsönhatás fontos szerepét egyetemessége határozza meg: minden test, részecske és mező részt vesz benne.

A gravitációs kölcsönhatás hordozói a gravitonok - a gravitációs mező kvantumai.

Elektromágneses az interakció szintén univerzális, és létezik a mikro-, makro- és megavilág bármely teste között. Az elektromágneses kölcsönhatást elektromos töltések okozzák, és elektromos és mágneses mezők segítségével továbbítják. Elektromos mező keletkezik, ha van elektromos töltések, és mágneses - az elektromos töltések mozgása során. Az elektromágneses kölcsönhatást a következők írják le: Coulomb törvénye, Ampere törvénye stb., általánosított formában pedig - Maxwell elektromágneses elmélete, amely összeköti az elektromos ill. mágneses mező. Az elektromágneses kölcsönhatásnak köszönhetően atomok, molekulák keletkeznek, és kémiai reakciók mennek végbe. Kémiai reakciók az elektromágneses kölcsönhatások megnyilvánulását jelentik, és a molekulák atomjai közötti kötések újraeloszlásának, valamint a molekulákban lévő atomok számának és összetételének az eredményei. különböző anyagok. Különféle aggregáció állapotai az anyagokat, a rugalmas erőket, a súrlódást stb. az elektromágneses kölcsönhatás határozza meg. Az elektromágneses kölcsönhatás hordozói a fotonok - kvantumok elektromágneses mező nulla nyugalmi tömeggel.

Az atommag belsejében erős és gyenge kölcsönhatások vannak. Erős kölcsönhatás biztosítja a nukleonok összekapcsolódását az atommagban. Ez a kölcsönhatás meghatározott nukleáris erők, amelyek töltésfüggetlenséggel, rövid hatótávolságú, telítettségi és egyéb tulajdonságokkal rendelkeznek. Az erős kölcsönhatás az atommagban nukleonokat (protonokat és neutronokat), a nukleonok belsejében kvarkokat tart, és felelős az atommagok stabilitásáért. Az erős kölcsönhatás segítségével a tudósok megmagyarázták, hogy az atommag protonjai miért nem repülnek szét elektromágneses taszító erők hatására. Az erős kölcsönhatást a gluonok - a kvarkokat „ragasztó” részecskék – közvetítik, amelyek a protonok, neutronok és más részecskék részét képezik.

Gyenge kölcsönhatás is csak a mikrokozmoszban működik. A foton kivételével minden elemi részecske részt vesz ebben a kölcsönhatásban. Ez okozza az elemi részecskék bomlásának nagy részét, így felfedezése a radioaktivitás felfedezése után történt. A gyenge kölcsönhatás első elméletét 1934-ben E. Fermi alkotta meg, és az 1950-es években fejlesztette ki. M. Gell-Man, R. Feynman és más tudósok. A gyenge kölcsönhatás hordozóinak a protonok tömegénél 100-szor nagyobb tömegű részecskéket - köztes vektorbozonokat - tekintik.

Az alapvető kölcsönhatások jellemzőit a táblázat mutatja be. 2.1.

2.1. táblázat

Az alapvető kölcsönhatások jellemzői

A táblázat azt mutatja, hogy a gravitációs kölcsönhatás sokkal gyengébb, mint más kölcsönhatások. Hatásköre korlátlan. Nem játszik jelentős szerepet a mikrofolyamatokban, ugyanakkor alapvető fontosságú a nagy tömegű objektumok számára. Az elektromágneses kölcsönhatás erősebb, mint a gravitációs kölcsönhatás, bár hatástartománya is korlátlan. Az erős és gyenge kölcsönhatásoknak nagyon korlátozott a cselekvési tartománya.

A modern természettudomány egyik legfontosabb feladata az alapvető kölcsönhatások egységes elméletének megalkotása, amely egyesíti az interakció különböző típusait. Egy ilyen elmélet megalkotása egyben az elemi részecskék egységes elméletének megalkotását is jelentené.