Апрель 12th, 2009 by iw Posted in Теория относительности
В первые десятилетия XX в. обнаружилась несостоятельность механики Ньютона и теории электромагнитного поля Максвелла и в других вопросах. Выяснение
структуры атома (в частности, наличия атомного ядра), открытие явления радиоактивности и ядерных реакций показало существование чрезвычайно
интенсивных сил (притяжения) очень малого радиуса действия,
действующих внутри ядра, которые не могли быть отождествлены ни с электромагнитными, ни с гравитационными силами. Пришлось ввести новые типы взаимодействий, называемых сегодня сильными и слабыми ядерными взаимодействиями. Примерно в то же время на основании экспериментов было установлено, что скорость света не зависит от движения Земли, и была создана теория относительности, показавшая, в частности, что ньютонова механика применима только при скоростях, существенно меньших скорости света. Почти 50 лет назад завершился очень важный этап развития современной физики: был открыт нейтрон и была разработана релятивистская квантовая электродинамика — теория, объединившая в себе волновые свойства частиц и квантовый характер электромагнитного поля. Нейтрон оказался последней частицей, которая требовалась тогдашней — уже современной — физике, чтобы сформировать более или менее законченное представление о строении вещества: атомные ядра элементов состоят из протонов и нейтронов, связанных между собой ядерными силами.
Сентябрь 2nd, 2008 by iw Posted in Теория относительности
Что же касается направления вверх, т. е. от атома к более сложным образованиям, то здесь для объяснения наблюдаемых явлений физика уже около 100 лет с успехом пользуется электромагнитной и квантовой теориями. Согласие этой теории с экспериментальными данными в ряде случаев на много порядков выше, чем классической физики. Например, с помощью так называемых фундаментальных констант был рассчитан спектр атома водорода, полностью совпадающий с экспериментально наблюдаемым. Были теоретически определены свойства молекулы водорода и таким образом доказан квантово электромагнитный характер химической связи этой молекулы. Постепенно на той же теоретической основе была разработана и общая теория химической связи. Столь же успешно, хотя и не без трудностей, квантовая теория сумела объяснить явления ферромагнетизма, электропроводности металлов и полупроводников, сверхпроводимости и сверхтекучести, а также спектры поглощения кристаллов. Позднее квантовую физику удалось применить на молекулярном уровне и для объяснения некоторых процессов, протекающих в живых организмах; так возникла целая обширная область биологии — молекулярная биология. Все это свидетельствует не только о высокой точности этой теории при количественном описании поведения электрона в электромагнитном поле, но и об успешном развитии методов такого описания для расчета систем с большим числом частиц.
Август 11th, 2008 by iw Posted in Теория относительности
Несмотря на необычайную широту приложения современных физических теорий, сегодня уже можно оценить пределы их применимости: например, предполагается, что на расстояниях меньше 10 33 м должно сказываться существование некой фундаментальной длины, или, иначе говоря, дискретность пространства (вакуума). Такое сближение
частиц может наступить при гравитационном коллапсе звезды, когда гравитационное взаимодействие становится преобладающим по сравнению с электромагнитным
и сильным взаимодействиями. Однако квантовой теории гравитации пока не существует. Напомним, наконец, что отыскание взаимосвязей между явлениями и разработка соответствующих физических теорий опираются на экспериментально установленные факты и ими же проверяются. Успешное описание весьма широкой совокупности явлений в рамках одной теории возможно благодаря объективному характеру этих явлений, не зависящему от воображения физика-теоретика. Кроме того, это описание всегда ограничено как в отношении точности, так и в отношении границ его применимости. Различие во взаимодействиях и свойствах элементарных частиц и состоящих из них макроскопических тел не позволяет нам дать полное и наглядное описание частиц. В действительности частица и создаваемое ею поле (характеризующее ее взаимодействие с другими частицами) представляют собой разные проявления единой физической реальности.