Фундаментальные концепции описания природы

Фундаментальные взаимодействия (известны 4 вида):

• гравитационное свойственно всем материальным телам, в независимости от их природы; оно заключается во взаимном притяжении тел и определяется законом всемирного тяготения: "Между двумя точечными телами действует сила притяжения прямопропорциональная произведению масс тел и обратнопропорциональная квадрату расстояния между ними". Этим взаимодействием определяется движение планет и других небесных тел, падение тел в поле земли. Есть такое предположение, что гравитационное взаимодействие обусловлено гравитонами - особый вид элементарных частиц; но их существование не доказано

• электромагнитное, оно обусловлено электрическими и магнитными полями; электрическое поле возникает в присутствии электрических зарядов, а магнитное - при движении. Наличие 2 видов зарядов, положительных и отрицательных, определяет характер электромагнитного взаимодействия. В зависимости от знаков зарядов и направления движения между ними возникает либо притяжение, либо отталкивание. Различные агрегатные состояния вещества, явления трения и другие свойства вещества определяются силами межмолекулярного взаимодействия, которое по своей природе является электромагнитным

• сильное, оно обеспечивает связь нуклонов в ядре и определяет ядерные силы)

• слабое описывает некоторые виды ядерных процессов, является короткодействующим, как и сильное

константа взаимодействия и радиус действия

Из таблицы следует, что константа гравитационного взаимодействия самая маленькая, а радиус неограничен.

Для микротел гравитационное взаимодействие имеет малое значение, а для марко оно является главным, оно определяет их движение.

Сильное взаимодействие отвечает за устойчивость ядер и распространяется только в пределах ядра. Чем сильнее взаимодействие нуклонов в ядре, тем ядро устойчивее, тем больше его энергия связи. С возрастанием размеров ядра энергия связи уменьшается и, ядра могут распадаться в процессе радиоактивного распада

Структура материи

Под структурой материи обычно понимают ее строение в микромире, ее существование в виде атомов, молекул. Однако если рассматривать материю во всех возможных формах ее существования, то понятие структуры материи будет охватывать все макроскопические тела и все космические системы мегамира. Структурность материи проявляется в ее системной организации, в существовании многообразия систем, начиная от элементарных частиц, до метагалактик.

В неживой природе совокупность объектов представляют собой целостную систему, если энергия связи между ними больше суммарной кинетической энергии и энергии внешних воздействий, которые направленны на разрушение системы. В противном случае - система не возникает или разрушается.

С переходом от космических систем к макроскопическим телам, далее к молекулам и атомам, к гравитационным силам добавляются электромагнитные силы, которые во много раз превышают гравитационные. Чем меньше размеры материальных тел, тем более прочно связаны элементы этого тела.

• В классической механике всегда можно проследить за движением отдельных частиц по траекториям, и таким образом отличить одну частицу от другой.

• В квантовой механике тождественные частицы полностью лишены индивидуальности. Состояние частицы в квантовой механике описывается волновой функцией, которая позволяет определить только вероятность нахождения частицы в данной точке пространства. Принцип тождественности - это фундаментальный принцип квантовой механики, согласно которому состояния системы частиц, получающихся в результате перестановки тождественных частиц местами нельзя различить ни в каком эксперименте, такие состояния должны рассматриваться, как одно физическое состояние.

Создание единой теории взаимодействия - главная задача физики.

В данный момент создана теория, объединяющая электромагнитные и слабые взаимодействия