Қазіргі ғылымның негізгі сипаттары
Қазіргі ғылым ХХ ғасырдың 10-80 жылдары аралығын қамтиды. Барлық сипаттары бойынша ол классикалық ғылымнан өзгеше, сондықтан кейде оны классикалық емес ғылым деп атауға болады. Қазіргі ғылымның негізгі сипаттары төмендегідей:

1. Классикалық механиканы негізгі ғылым деп санаудан бас тарту, оны кванттық релятивистік теориямен алмастыру. Мұның өзі әлемді алып механизм тұрғысынан қарауды жоққа шығарды. Оның орнына байланыстар, өзгерістер, даму идеяларына негізделген ойлау әлемінің моделі келді.

- Классикалық ғылымдағы механистикалық, метафизикалық көзқарастарды диалектикалық көзқарас ауыстырады;

- Классикалық ғылымдағы дәрменсіз бақылау жүргізу белсенді, жаңа тәжірибемен алмасты, бұған жаңа құрал-жабдықтар мен ғылыми әдістемелердің пайда болуы көп әсерін тигізді:

- Дүниенің ең алғашқы негізін табу сияқты мүмкін еместігі, материя шексіз екендігі түсіндірілді.

- Ғылыми білім бұрынғыдай абсолютті шындық ретінде қарастырылмайды, тек қана көп гипотезалар мен теориялар ішінде салыстырмалы түрде шындық бар.

- Классикалық ғылымға тән табиғаттағы заттарды қоршаған ортадан бөліп алып қарауды теріске шығару;

- Заттың қасиеттерінің оны қоршаған нақты жағдайларға тәуелді екендігі.

- Биосфералық класқа жататын ғылымдардың дамуы, ғаламдағы өмір мен ақыл ойдың пайда болуының кездейсоқ еместігін дәлелдейтін концепциялардың шығуы.

- Ғылым мен діннің қарама-қарсылығы логикалық шегіне жетті, яғни ғылым ХХ ғасырда басымдылыққа ие болды.

Ғылым мен өндірістің бірігуі, ғылыми-техникалық революция қоғамдағы ғылымның рөлін анықтап берді.

Сонымен қатар гуманистік сын (философтар, мәдениет танушылар, әдебиет пен өнер қайраткерлері).

ХХ ғасыр аяғында дүние ғылымға деген сенімін жоғалтты. Бұл үшін посмодернизациялық көзқарас қажет болды. «Постмодерн» – жаңа сипаттағы ғылыми көзқарастарға тең келетін ғылыми көзқарастар.

Көптеген отондық ғылым зерттеушілердің болжамы бойынша болашақта ғылымның жаңаша сипаттары төмендегідей болуы керек:

1. Ең алдымен, ғылым адамзат мәдениеті мен дүниетанымы жүйесіндегі өз орнын табуы қажет. Постмодернизм адам қызметінің кез келген түрінің дүниетанымдық жүйеде ерекше бөлініп шығуын қаламайды.

2. Модернистік ғылым өз алдына бірқалыпты дүниенің жаңа образын жасауды, яғни ешбір өзгеріске жатпайтын, жүйелі, тәртіпті, бір өзіне мақсат етіп қойды.

Ал посмодерндік ғылым дүниенің өзгермелі екендігін, олай болса әрбір алынған нәтиженің ең соңғы өзгеріссіз нәрсе еместігін ашып көрсетті.

3. Модернистік ғылым мен жаратылыстану – білімнің монологтық формасын қолданады., яғни, интеллект затты түсініп білген соң өз пікірін айтады, ал постмодерндік ғылымда бақылаушы – ғалым зерттейтін дүниенің бір бөлігі саналады, яғни диалогтық дүниетаным.

4. Постмодерндік ғылымның негізі болып глобалдық экология есептеледі. Дүние әр түрлі жүріп жатқан процестер қосындысы болып табылады.

5. Постмодерндік ғылымның бір қасиеті – оның комплексті түрде дамуы, яғни бұрынғыдай жаратылстану, техникалық, қоғамдық ғылымдар жеке-жеке бөліп қарамау.

Бұлар тек біздің көз алдымыздағы қазіргі кезде қалыптасып жатқан болашақ ғылымның негізгі жақтары.
Лекция 5 Физика ғылымының концепциясы. Әлемнің физикалық картинасы
Әлемнің механикалық және электромагниттік картинасы

Материя ұйымдасуының құрылымдық деңгейлері

Зат және өріс

Элементаралық бөлшектер классификациясы

Әлемнің механикалық және электромагниттік картинасы
Ғылым тарихы XVI-XVII ғасырлардағы ғылыми революциялар арқылы пайда болған жаратылыстану физика ғылымының дамуымен тығыз байланысты екендігін дәлелдейді. Физика ғана бүгінгі күнде ең дамыған, жүйелі түрде дамып келе жатқан жаратылыс ғылымы болып есептеледі.

Әлемнің физикалық картинасы бір жағынан, табиғат туралы бұрынғы алынған білімді қорытындыласа, екінші жағынан физика ғылымына жаңа философиялық идеялар мен жаңа түсініктерді, жаңа принциптер мен гипотезаларды енгізеді, бұның өзі әлемнің картинасының өзгеріп отыратындығын көрсетеді.

Физика ғылымының дамуы - әлемнің физикалық картинасымен тығыз байланысты. Оның өзгерісімен физика дамуында басқа жаңа түсініктер, принциптер, болжамдар мен ойлау стилінің жүйесі қалыптасқан жаңа кезеңге байланысты. Ал бір кезеңнен келесі кезеңге ауысу – физика ғылымындағы жаңа революцияларға, әлемнің ескі картинасының біртіндеп күйреуіне әкеліп соғады.

Физика дамуының әрбір кезеңдерінің барысында әлемнің физикалық картинасы эволюциялық жолмен біртіндеп дамып отырады. Әлемнің физикалық картинасындағы негізгі ортақ ғылыми ұғым ол – «материя», бұған физика ғылымының көптеген мәселелері келіп тіреледі. Сондықтан, материя туралы түсініктің ауысуы - әлемнің физикалық картинасының ауысуына әкеледі. Физика тарихында бұндай жағдай екі рет қайталанды. Алғашында материя құралы атомистикалық, корпускулярлық теория өрістік-континуальдық теориямен алмасты. Одан соң ХХ ғасырда континуальдық теория қазіргі кванттық теориямен ауысты. Соған байланысты әлемнің физикалық картинасының бірін-бірі алмастырған үш түрін қарастыруға болады.

Әлемнің механикалық картинасы XVI-XVII ғасырларда ежелгі философтардың атомистік көзқарастарын қарастырған Г.Галилей мен П.Гассендидің еңбектерінің, әлемнің физикалық картинасы туралы жаңа түсініктер мен принциптерді ұсынған Декарт пен Нютонның зерттеулерімен тығыз байланысты.

Әлемнің механикалық картинасының негізін құраған атомизм теориясы болды, ал негізгі түсінік – қозғалыс туралы түсінік болды. Қозғалыс заңдарын Ньютон әлем дамуының іргелі заңдары ретінде санады.

Галилейдің «егер дене қозғалысына еш нәрсе әсер етпесе, ол қозғалыс шексіз ұзақ уақыт бойында сақталады» деген тәжірибенің қорытындысы. (Галилео Галилей «Әлемнің екі негізгі жүйелері – птоломейлік және коперниктік жүйелердің диалогы», 1632 жыл) Ньютонның классикалық механикасына негіз болды (қозғалыстың үш заңын еске түсірейік). 1686 жылы Исаак Ньютон Лондон корольдығына өзінің «Табиғат философиясының математикалық бастамалары» еңбегін ұсынды, онда ол қозғалыстың негізгі заңдарын, бүкіл әлемдік тартылыс заңын, масса, инерция, үдеу туралы ұғымдарды баяндады. Галилей еңбектеріне байланысты поляк ғылымы Н.Коперниктің «Аспан әлемінің айналымы туралы» еңбегі 30 жылдық зерттеу нәтижесі ретінде жарық көрді.

Әлемнің механикалық картинасында кез келген құбылыс механикалық заңдары арқылы қатаң түрде анықталып отырды. XVIII ғасырдың аяғында, ХХ ғасырдың басында әлемнің механикалық картинасының негізінде жер, аспан және молекулалық механикасы жасалды. Бұның өзі әлемнің механикалық картинасын абсолютті түрде, жан-жақты қарастыруға жол берді.

Сонымен бірге, уақыт өткен сайын физикада әлемнің механикалық картинасына қайшылықты эмпирикалық мәліметтер шықты. мысалы: жарық құбылыстарын түсіндіру үшін эфир түсінігін ерекше жұқа әрі абсолютті үздіксіз материя қарастырыла бастады.

ХІХ ғасырда механикалық әдістемелер жылу құбылыстарына, электрге және магнитизмге таралды. Бұл құбылыстарға механикалық тәсіл оншама қатысты болмағанмен, тәжірибелік фактлер әлемнің механикалық картинасына жасанды түрде енгізілді. Эфирдің атомдық жобасын жасау ХХ ғасырға дейін созылды. Физика ғылымы материя туралы ұғымның заттай өзгеруін, әлемнің физикалық картинасының өзгеріске түсуін қажет етті.

Электрлік және магниттік құбылыстарды ұзақ уақыт бойында зерттей келе Майкл Фарадей материя туралы корпускулалық теорияны континуальдық теориямен, яғни үздіксіздік теориясымен алмастыру керек деген ойға келді.

Фарадей көзқарастарын жақтаушылардың бірі көрнекті ағылшын физигі және математигі Джеймс Максвелл болды. Оның электромагнетизм теориясында электр мен магнетизмнің органиалық байланысы анықталды., Ертеректе Фарадей ашқан идеяларды негізге ала отырып, Максвелл электромагниттік өріс ұғымын енгізді.

Өзіне дейінгі тәжірибелік жолмен ашылған электромагниттік құбылыс заңдары мен М.Фарадей ашқан электромагнетизм индукциясы құбылысын біріктіріп, тұжырымдап, Максвелл таза математикалық әдіспен электромагниттік өрісті өрнектейтін дифференциалды теңдеулер жүйесін тапты. Бұл теңеулер жүйесі электромагниттік құбылысты өз шамасында барынша толық өрнектейді және ньютондық механика жүйесі сияқты толық та жетілген жаңа теорияны сипаттайды. Осы теңдеулерден электрлік зарядтарға «байланбаған» өрістің жеке өмір сүру мүмкіншілігі болуы керек деген маңыз-ды тұжырымдама шығады.

Максвелл теориясы бойынша әрбір зарядталған ұсақ бөлшек өріспен көрінбейтін жиекпен қоршалған, ол жақын маңайда орналасқан басқа зарядталған бөлшектерге әсер етеді, басқаща айтқанда, зарядталған бір бөлшектің өрісі басқа бөлшектерге біршама күшпен әсер етеді. Әсер ету табиғатына мұндай көзқарастар тартуды кеңістікпен бөлінген массалар арасындағы тікелей өзара әсер етудің күші деп есептейтін ньютондық тұжырымдамадан айрықша ерекшеленеді. Максвелдің теориясында кеңістіктің берілген нүктесіне орналастырылған бөлшектің қозғалысы күштік сипатпен – осы нүктедегі кернеу күшімен анықталады.

Максвелдің электромагниттік өріс теориясы физика мен жаратылыстануда жаңа кезеңнің басталуын анықтады деуге болады. Физиканың дамуының дәл осы кезеңінде электромагниттік өріс өмір шындығына, өзара әсердің материалдық сақтаушысына айналды. Әлем бірте-бірте электрлі зарядталған бөлшектерден құрылған, электромагниттік өріс арқылы өзара әсерлесетін электродинамикалық жүйе болып ұғыныла бастады.

Өз теңдеулерін талдай келе, Максвелл электромагниттік толқындар деп аталатын толқындар болуы керек деген қорытындыға келді және олардың таралу жылдамдығы жарықтың жылдамдығымен бірдей екендігін есептеп шығарды. Осыдан келіп жарық дегеніміз электромагниттік толқындардың бір түрі деген қорытынды шығады.

ХХ ғасырдың басында материя туралы екі қарама-қарсы көзқарас пайда болды: ол шексіз түрде үздіксіз беріледі немесе ол дискреттік бөлшектерден тұрады.Физиктер осы екі көзқарасты біріктірге тырысқанымен, ол ешқандай нәтиже бермеді.

1913 жылы Н.Бор атомның жобасын ұсынғаннан кейін бұл жағдай одан ары күрделене түсті. Ол ядроны айнала қозғалатын электрон электродинамиканың заңдарына кереғар түрде энергия бөліп шығармайды деді. Бұл жағдай материя мен қозғалыс туралы жаңа физикалық түсініктердің қалыптасуына әсерін тигізді. 1924 жылы Луи де Броиль әрбір бөлшектің өз толқындық қасиеті (үздіксіздік) және дискреттік қасиеті (кванттылы) бар деген пікір айтты. Бұл түсініктер Э.Шредингер мен В.Гейзенбергтің еңбектерінде де атап көрсетілді.

Сонымен материя туралы жаңа, кванттық-өрістік түсініктер қалыптаса бастады, яғни мұнда корпускулалық-дуалистік сипат - әр материя бөлшегінің өзіндік толқындық қасиеті болатындығы айқындалды. Материяның өзгермейтіндігі туралы түсініктер өзгерді.

Элементаралық бөлшектердің негізгі ерекшеліктерінің бірі – олардың өзара байланыстылығы мен өзара айналымдылығы. Қазіргі физикада негізгі материалдық объект түрге айналуы бөлшектер санына байланысты болады.

Физикалық әрекеттесудің жеке бір түрі болып саналатын қозғалыс туралы түсінік өзгере бастады. Физикалық әрекеттесудің негізгі төрт түрі бар екендігі белгілі.: гравитациялық, электромагниттік, күшті және әлсіз.

Кеңістік пен уақыттың салыстырмалығы туралы түсінік толық бекіп, қалыптасты. Уақыт пен кеңістік бір-біріне салыстырмалылық теориясы бойынша тәуелді емес.

Заңдылық пен себептілік туралы кванттық-өрістік түсініктердің ерекшелігі – олар мүмкіндік тұрғысынан қарастырылатын статистикалық заңдар түрінде беріледі.
Материя ұйымдасуының құрылымдық деңгейлері
Материяның негізгі сипаттары – құрылымдық және жүйелілік.

Материя құрылымы – дегеніміз – оның микроәлемдегі құрылысы, яғни оның молекула, атомдар, элементаралық бөлшектер түрінде өмір сүруі. Осы көзқарас бойынша материя құрылымы өзара байланысқан шексіз көп тұтас жүйелердің өмір сүруі ретінде қарастырылады: Метагалактика, жеке галактика, жұлдыздар жүйесі, планета, жеке денелер, молекулалар, атомдар, элементаралық бөлшектер.

Материяның құрылымдық қасиетімен қатар, екінші бір жағы – жүйелілік. Жүйе дегеніміз – белгілі бір тәртіппен орналасқан және өзара байланысқан элементтер жиынтығы. Өлі табиғатта объектілер жиынтығы олардың өзара байланыс энергиядан көп болған жағдайда толық жүйе болып қалыптасады. Ал егер басқаша жағдайда жүйе пайда болмайды немесе тарап кетеді. Ішкі байланыстар энергиясы әрбір жүйе құраушы элементті жеке-жеке бөліп әкетуге жұмсалатын энергия.

Денелерде ішкі энергияның мәні әр түрлі болуы мүмкін. Материалдық жүйе неғұрлым кіші болған сайын оның элементтері өте күшті байланысады. Ал элементарлық бөлшектерде байланыс энергиясы одан да жоғары.

Атом ядросында ең күшті ядролық күш жинақталған.

Тек микроәлем деңгейінде қазіргі кезде физиктер материя неден тұрады деген сұраққа жауап іхздейді. Материя бөлінуінің шегі бар ма деген сұрақ адамзатты бұрыннан толғандырып келеді.

Ұзақ уақыт бойында атом ең бөлінбейтін бөлшек ретінде немесе біздің әлемдегі заттар мен құбылыстар құрайтын «кірпіштер» есебінде саналып келді. Бірақ ХХ ғасырдың басына қарай бұлай емес екендігі белгілі болды. Алдымен электрон, одан кейін бірнеше түрлі элементаралық бөлшектер ашылды. Көптеген элементаралық бөлшектердің антибөлшектері, яғни теріс зарядты бөлшектері бар екен, электрондарда – позитрон, протондарда – антипротон, нейтрондарда – антинейтрондар бар екен.

Заттар қарсы заттармен түйіскенде аннигиляция процессі жүреді немесе бөлшектер мен қарсы бөлшектер фотондар мен мезондарға айналады.
Зат және өріс
Жалпы материяның негізгі формалары ретінде зат пен өріс қарастырылады.

Зат түсінігі ретінде массасы тыныштық күйдегі әр түрлі бөлшектер мен денелерді қарастырылады. Ал өріс пен квантта импульс, энергия тағы басқа қасиеттері болғанымен, тыныштық күйі болмайды. Дегенмен өріс пен затты бір-біріне қарама-қарсы қоюға болмайды, өйткені өріс зат құрылымына енеді. Сонымен қатар, затқа жататын бөлшектер өріс квантын құрайды.

Бөлшектер салыстырмалы түрдегі үздіксіздік және топтасқандықпен сипатталады, ал өріс болса кеңістікте біркелкі таралған.

Бұл жағдайда өріс абсолютті континуальды орта болып саналмайды. Өріс кванттары зат бөлшектерімен дискретті құрылымдар ретінде әрекеттеседі. Зат бөлшектерін де микроскопиялық түрдегі шектеулі шарик бейнесінде қарастыруға болмайды. Бөлшектер өрістен оқшауланбаған, олардың арасында нақты шекара жоқ.

Материя құрылымындағы үздікті және үздіксіз бірлікті сипттай келе барлық зат бөлшектерінің корпускулалық және толқындық қасиеттерінің бірлігін еске ұстау керек. Микрообъектілер салыстырмалы дискреттік арқылы өзара әсер мен қозғалыс кезінде толқындық қасиетке ие болады, ол дегеніміз дфиракция және интерференция құбылыстарына қабілеттілік, оның өзі масса мен жылдамдыққа кері пропорционалды толқын ұзындығымен өлшенеді:

h - Планк тұрақтысы, яғни әмбебап физикалық константалардың бірі (екіншісі – вакумдағы жарық жылдамдығы).

Зат та, өріс те белгілі бір физикалық параметрлермен беріледі. Физика ғылымында өріс ұғымына материяның кеңістік пен уақытта өзіндік таралу формасын қарастырады: кеңістік-уақыттың кез келген бөлігінде материяны сипаттайтын параметрлердің белгілі бір саны болады. Мысалы, қозғалыстағы өріс (толқын) толқын ұзындығы, фаза, амплитуда параметрлерінің уақыт пен кеңістіктегі өзгерісімен сипатталады. Ал материяның басқа түрі – бөлшектер – басқа параметрлермен: спиндер, зарядтар, тыныштық күйдегі масса, тіршілік уақыты және кванттық сандармен сипатталады.

Бөлшектердің ең маңызды сипаттарының бірі – спин – қозғалыс шамасының өзіндік сәті. Классикалық механикада ондай бірлікті дененің айналымы сипаттайды. Физикада спин қосымша физикалық жағдайды қамтамасыз ететін, бөлшектердің ішкі еркіндігінің дәрежесі ретінде қарастырылады.

Бөлшектердің қасиеттері мен ерекшеліктері олардың спиндерінің бүтін немесе жарты мәнге ие болуына байланысты.
Элементаралық бөлшектер классификациясы
Спиндердің маңызына байланысты элементаралық бөлшектерді екі топқа бөлуге болады. Жартылай спинді бөлшектерді фермиондар деп (атақты физик Фермидің құрметіне) атайды. Бұл бөлшектердің өзіндік қасиеттері бар: жартылай спинді бөлшектер физикалық жағдайлары әр түрлі болғанда ғана біріге алады. Бұл заң кванттық механикада Паули тосқауылы деп аталады.

Ал, бүтінсанды спинді бөлшектер бозондар (тағы бір ірі физик Бозенің құрметіне) деп аталады. Оларға Паули тосқауылы таралмаған, олар кез келген санда бірге бола алады.

Бөлшектердің ондай екі топқа бөлінуінің терең мәні бар. Яғни, фермиондар өрісі үнемі квантталған күйде болады және классикалық шекке жеткен кезде бөлшектерге айналады. Мысалы, фермион болып саналатын электрон (спин саны ½ ге тең) классикалық шекке жеткен кезде нағыз бөлшектерге айналады, бірақ оларда толқындық қасиет сақталады. Бұндай жағдай фермиондар болып саналатын протон, нейтрон және т.б. бөлшектерге де қатысты. Бозондар өрісі шегіне жеткенде классикалық өріске айналады. Бозондық бөлшектердің бірі – фотондар (спин саны 1-ге тең) өз шегіне жеткен уақытта электромагниттік өріске (жарық, радиотолқындар) айналады.

Элементарлық бөлшектердің не бозондарға не фермиондарға жататынын біле отырып, адамзатты көп уақыт бойы толғандырып келген «материя кірпіштері» туралы сұрақтарға жауап беруге болады. Қазіргі кездегі микро әлемде заттардың төрт деңгейін бөледі: молекулалық, атомдық, нуклондық және кварктық. Енді қазір бесінші деңгей де қарастырылып жұр. Әр ашылған деңгейдің өзіндік сипаттары бар.

Ең қарапайым заттарды іздеу зерттеушілердің абсолютті элементаралық бөлшектердің болмайтынына көзін жеткізді, өйткені кез келген деңгейдегі элементаралық бөлшектердің өзіндік күрделілігі бар. Шартты түрде элементаралық бөлшектерге ішкі құрылымы анықталмаған, мөлшерлері өлшеуге келмейтін бөлшектерді жатқызады. Ондай бөлшектердің үш түрі бар: лептондар, кварктер және безондар. Лептондар мен кварктер фермиондарға жатады.

Лептондар класы алты бөлшектен және алты қарсы бөлшектерден тұрады (электрон, мюон, тау-лептон және нейтринолардың үш түрі. Лептондар әлем құрылымында үлкен рөл атқарады. Әсіресе, электрон мен нейтриноның маңызы зор. Бірақ лептондар ядролық бөлшектер – нуклондардың пайда болуына қатыспайды.

Кварцтар класы да лептондар класы сияқты алты бөлшектен және алты қарсы бөлшектерден тұрады. Физиктер әрбір кварктер типін ароматтар деп атады.

Кварктар мен антикварктар екі немесе үш бөлшектерден топталып, құрама бөлшектерді – адрондарды түзеді.

Элементаралық бөлшектерді одан әрі жіктеген кезде оларды – үш кварктен құралатын бариондарға, кварк пен антикварктон тұратын мезондарға бөлуге болады.

«Химиялық элемент» және «Элементаралық бөлшектер» түсініктері бір кезде оларды қарапайым және құрылымы жоқ деп қарастыратындықты дәлелдейді. Сонан соң ғалымдар әрбір деңгей үшін бөлінбейтін элемент дегеннен гөрі кварктер деген – ешқандай мағына бермейтін сөзді қолдана бастады.

1994 жылы американ ғалымдарының хабарлауына қарағанда ең ауыр кварк табылған
Лекция 6 Физикалық әрекеттесу
Физикалық әрекеттесудің жалпы сипаттамасы

Гравитациялық өзара әрекеттесу

Электромагниттік өзара әрекеттесу

Әлсіз өзара әрекеттесу

Күшті өзара әрекеттесу
Физикалық әрекеттесудің жалпы сипаттамасы
Байланыс, өзара әрекеттесу және қозғалыс материяның негізгі атрибуттары болып саналады. Дененің барлық қасиеттері өзара әрекеттесуден шығады және олардың құрылымдық байланыстарының нәтижесі болып саналады.

Өзара әрекеттесу деген уақыт пен кеңістік шеңберінде бір объектіге материя және қозғалыс алмасуы арқылы әсер етуі.

Әрбір өзара әрекеттесудің негізіне заттардың өздеріне ең басынан қатысы бар қасиеттер жатады. Бөлшектердің өзара әрекеттесуге қабілеттерін тасушы, әрі өзара әрекеттесудің сандық өлшемі заряд болып табылады. Зарядтың ең кіші дискреттік шамасын (квантты) жекелеген заряд ретінде қарастырады. Өзара әрекеттесу күші кез келген жағдайда әрекеттесетін екі бөлшектің көбейтіндісіне тура пропорционал, ал өте күрделі түрде бөлшектердің арасындағы қашықтыққа байланысты.

Қазіргі көзқарастар бойынша, кез келген өзара байланыс түрінің өзіндік физикалық агенті бар, яғни онсыз өзара әрекеттесу болмайды. Заттардың бір-біріне тартылуы немесе тебілуі оларды бөліп тұратын орта арқылы беріледі. Ондай орта – вакуум. Өзара әрекеттесу теориясын жасаған кезде процестің белгілі бір жобасы пайдаланылады: фермион – заряд бөлшектер маңында бозон-бөлшектерін тудыратын өріс қалыптастырады. Екі реальды бөлшек белгілі бір әрекеттесу радиусында бір-бірімен қозғалмалы бозондарымен алмаса бастайды, яғни бір бөлшек бозон бөлген кезде екіншісі оны жұтып, өз бозонын оған береді немесе керісінше, бозондармен алмасу бөлшектердің арасында тартылу немесе тебілу құбылыстарын қамтамасыз етеді.

Гравитациялық өзара әрекеттесу
Бұл барлық әрекеттесулердің ішіндегі ең әлсізі. Өзара әсерлеуші денелердің массалары неғұрлым үлкен болса, соғұрлым гравитациялық әсер жоғары болады.

Классикалық физикада ол Ньютонның белгілі тартылыс заңы арқылы сипатталады. Гравитациялық өзара әрекеттесу барлық космостық жүйелердің пайда болуын, соынмен қатар эволюция барысында таралып кеткен жұлдыздар мен галактикаларды дамудың жаңа цикліне енуін қамтамасыз етеді. Гравитациялық толқындардың таралу жылдамдығы вакумдағы жарық жылдамдығына тең, бірақ гравитациялық толқындар өлшеуіш құралдар арқылы тіркелмеген.

Өріс жағдайында гравитациялық заряд, Эйнштейннің көзқарасы бойынша заттың инерттік массасына эквивалентті. Американ физиктері Р.Хясли мен Дж. Тейлор гравитациялық толқындардың табиғатта бар екендігін дәлелдеп, 1993 жылы Нобель сыилығын алды.

Гравитация үшін тебілудің қарама-қарсы эквивалентті күші жоқ, барлық қарсы бөлшектердің оң мәні бар массалары мен энергиялары бар.

Гравитацияның кванттық теориясы бойынша тартылыс өрісі квантталған, бұл өрістің кванттарын гравитондар деп атайды. Тартылыс күші денелер арасында үздіксіз гравитондар немесе денелер арасында үздіксіз гравитондар немесе гравитациялық толқындар ауысуының нәтижесі болып табылады. Олар энергия тасымалдайды, сонымен бірге уақыт – кеңістік қасиеттері бар.
Электромагниттік өзара әрекеттесу
Бұл өзара әрекеттесудің де өзіндік әмбебап қасиеттері бар, бірақ гравитациялық өзара әрекеттесуден бір айырмашылығы, өзара тартылыс (әр түрлі зарядтар арасында) және тебіліс (бірдей зарядтар арасында) құбылыстары байқалады.

Электромагниттік байланыстың арқасында атомдар, молекулалар және макроскопиялық денелер пайда болады. Барлық химиялық реакциялар электромагниттік өзара әрекеттесудің нәтижесі болып табылады. Бұл принципті химия ғылымы зерттейді.

Электр туралы ғылымның дамуының алғашқы кезеңінде бұл өзара әрекеттесудің электрлік және магниттік компоненттері бір-бірне байланыссыз түрде қарастырылды. Максвелл бұл екі күштің бір-бірімен тығыз байланысты екендігін дәлелдеді.

Максвелдің электродинамикасы электромагнетизмнің аяқталған классикалық теориясы болып табылады, ол өз мәнін осы уақытқа дейін жоғалтқан жоқ. Бірақ қазіргі физика электромагнетизмнің жетілген және нақты теориясын жасалады, онда құбылыстың кванттық-өрістік аспектілері қарастырылған. Бұл құбылыс – кванттық электродинамика деп аталады. Физикада массаның пайда болу себебі белгісіз болса, электромагниттік зарядтың табиғаты да түсініксіз. Сондықтан теория осы зарядтың өмір сүруі туралы постулаттардан тұрады.

Электр заряды екі түрде кездеседі: электронға тән заряд – теріс заряд деп, ал позитрон мен протонға тән заряд оң заряд деп аталады. Зарядтардың өзара әрекеттесуі қозғалмалы фотондардың алмасуы арқылы жүзеге асырылады. Әр түрлі зарядтардың әрекеттесу жағдайында тартылыс әсері, ал бірдей зарядтар әрекеттескенде тебілу әсері байқалады. Электромагниттік зарядтар қатысуымен болатын барлық процестерде заряд, импульс, энергия сақталу заңдары орындалады.
Әлсіз өзара әрекеттесу
Бұл тек микроәлемде байқалатын әрекеттесу. Олбір фермион бөлшектердің екінші түрге айналуына қатысты, бұл жағдайда өзара әрекеттесуші лептондар мен кварктер түсі өзгермейді. Әлсіз әрекеттесудің қарапайым мысалы: бета – ыдырау процесі барысында бос нейтрон 15 минут ішінде протонға, электронға және электрондық антинейтроноға ыдырайды. Әлсіз заряд үш айырбас бозон бөлшектері бар үш өріс түрін құрайды. Әлсіз өзара әрекеттесу векторлық бозондар арқылы беріледі және әрекеттесу радиусы өте қысқа – 10^-15 см.

Әлсіз өзара әрекеттесу туралы ең алғаш жасалған теория аяқталмаған болып шықты.

Күннің өзі әлсіз әрекеттесу нәтижесінде жарық шашады (протон нейтронға, позитронға және нейтриноға айналады). Бөлініп шығатын нейтронның аса жоғары өту қабілеті бар, ол миллиард километр қалыңдықтағы темір плита арқылы өтіп кетеді. Әлсіз өзара әрекеттесу жағдайында бөлшектер зарядтары өзгереді.

Әлсіз әрекеттесу түйісу арқылы жүзеге аспайды, керісінше аралық ауыр бөлшектердің – бозондардың алмасуы арқылы жүреді.

60-шы жылдарда С.Вайнберг пен А.Салам біртұтас электро әлсіз өзара әрекеттесу теориясын ұсынды.

Бұл теория біртұтас іргелі зарядтардың өмір сүруі арқылы жасалған.

<предыдущая страница | следующая страница>