 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
153
на очень незначительных расстояниях. Радиус слабого взаимодействия очень мал. Слабое
взаимодействие прекращается на расстоянии, большем 10
-16
см от источника, и потому оно не может
влиять на макроскопические объекты, а ограничивается микромиром, субатомными частицами. Когда
началось лавинообразное открытие множества нестабильных субъядерных частиц, то обнаружилось,
что большинство из них участвуют в слабом взаимодействии.
Теория слабого взаимодействия была создана в конце 60-х гг. С момента построения Максвеллом
теории электромагнитного поля создание этой теории явилось самым крупным шагом на пути к
единству физики.
10.1.4. Сильное взаимодействие
Последнее в ряду фундаментальных взаимодействий — сильное взаимодействие, которое является
источником огромной энергии. Наиболее характерный пример энергии, высвобождаемой сильным
взаимодействием, — Солнце. В недрах Солнца и звезд непрерывно протекают термоядерные реакции,
вызываемые сильным взаимодействием. Но и человек научился высвобождать сильное
взаимодействие: создана водородная бомба, сконструированы и совершенствуются технологии
управляемой термоядерной реакции.
К представлению о существовании сильного взаимодействия физика шла в ходе изучения
структуры атомного ядра. Какая-то сила должна удерживать положительно заряженные протоны в
ядре, не позволяя им разлетаться под действием электростатического отталкивания. Гравитация
слишком слаба и не может это обеспечить; очевидно, необходимо какое-то взаимодействие, причем,
более сильное, чем электромагнитное. Впоследствии оно было обнаружено. Выяснилось, что хотя по
своей величине сильное взаимодействие существенно превосходит все остальные фундаментальные
взаимодействия, но за пределами ядра оно не ощущается. Как и в случае слабого взаимодействия,
радиус действия новой силы оказался очень малым: сильное взаимодействие проявляется на
расстоянии, определяемом размерами ядра, т.е. примерно 10
-13
см. Кроме того, выяснилось, что
сильное взаимодействие испытывают не все частицы. Так, его испытывают протоны и нейтроны, но
электроны, нейтрино и фотоны не подвластны ему. В сильном взаимодействии участвуют обычно
только тяжелые частицы. Оно ответственно за образование ядер и многие взаимодействия
элементарных частиц.
Теоретическое объяснение природы сильного взаимодействия развивалось трудно. Прорыв
наметился только в начале 60-х гг., когда была предложена кварковая модель. В этой теории нейтроны
и протоны рассматриваются не как элементарные частицы, а как составные системы, построенные из
кварков (см. 10.3.2).
Таким образом, в фундаментальных физических взаимодействиях четко прослеживается различие
сил дальнодействующих и близкодействующих. С одной стороны, взаимодействия неограниченного
радиуса действия (гравитация, электромагнетизм), а с другой — малого радиуса (сильное и слабое).
Мир физических процессов развертывается в границах этих двух полярностей и является
воплощением единства предельно малого и предельно большого — близкодействия в микромире и
дальнодействия во всей Вселенной.
10.1.5. Проблема единства физики
Познание есть обобщение действительности, и поэтому цель науки — поиск единства в природе,
связывание разрозненных фрагментов знания в единую картину. Для того чтобы создать единую
систему, нужно открыть глубинное связующее звено между различными отраслями знания, некоторое
фундаментальное отношение. Поиск таких связей и отношений — одна из главных задач научного
исследования. Всякий раз, когда удается установить такие новые связи, значительно углубляется
понимание окружающего мира, формируются новые способы познания, которые указывают путь к не
известным ранее явлениям.
Установление глубинных связей между различными областями природы — это одновременно и
синтез знания, и новый метод, направляющий научные исследования по непроторенным дорогам.
Выявление Ньютоном связи между притяжением тел в земных условиях и движением планет
ознаменовало собой рождение классической механики, на основе которой построена технологическая
база современной цивилизации. Установление связи термодинамических свойств газа с хаотическим