Vāja lauka fizika. Fiziskais lauks

M. Faradejs ienāca zinātnē, tikai pateicoties savam talantam un centībai pašizglītībā. Nācis no nabadzīgas ģimenes, strādājis grāmatu iesiešanas veikalā, kur iepazinies ar zinātnieku un filozofu darbiem. Slavenais angļu fiziķis G. Deivijs (1778-1829), kurš veicināja M. Faradeja ienākšanu zinātnieku aprindās, reiz teica, ka viņa lielākais sasniegums zinātnē ir M. Faradeja “atklājums”. M. Faradejs izgudroja elektromotoru un elektrisko ģeneratoru, t.i., mašīnas elektroenerģijas ražošanai. Viņš nāca klajā ar domu, ka elektrībai ir viena fiziska daba, tas ir, neatkarīgi no tā, kā tā tiek iegūta: ar magnēta kustību vai elektriski lādētu daļiņu caurbraukšanu vadītājā. Lai izskaidrotu mijiedarbību starp elektriskajiem lādiņiem attālumā, M. Faradejs ieviesa fizikālā lauka jēdzienu. Fiziskais lauks viņš attēloja pašas telpas īpašību ap elektriski lādētu ķermeni, lai fiziski iedarbotos uz citu šajā telpā novietotu lādētu ķermeni. Izmantojot metāla daļiņas, viņš parādīja spēku atrašanās vietu un klātbūtni, kas darbojas telpā ap magnētu (magnētiskie spēki) un elektriski lādētu ķermeni (elektrisku). M. Faradejs savas idejas par fizisko lauku izklāstīja vēstulē-testamentā, kas tika atklāta tikai 1938. gadā Londonas Karaliskās biedrības biedru klātbūtnē. Šajā vēstulē tika atklāts, ka M. Faradejam pieder lauka īpašību izpētes tehnika un viņa teorijā elektromagnētiskie viļņi izplatās ar ierobežotu ātrumu. Iemesli, kāpēc viņš testamenta vēstules veidā izklāstīja savas idejas par fizisko lauku, iespējams, ir šādi. Franču fizikas skolas pārstāvji no viņa pieprasīja teorētisku pierādījumu elektrisko un magnētisko spēku savienojumam. Turklāt fiziskā lauka jēdziens, pēc M. Faradeja domām, nozīmēja, ka elektrisko un magnētisko spēku izplatīšanās notiek nepārtraukti no viena lauka punkta uz otru, un tāpēc šiem spēkiem ir tuvs raksturs. aktīvie spēki, nevis tālsatiksmes, kā uzskatīja K. Kulons. M. Faradejam ir vēl viena auglīga ideja. Pētot elektrolītu īpašības, viņš atklāja, ka elektrību veidojošo daļiņu elektriskais lādiņš nav daļējs. Šī ideja apstiprinājās

jau esošā elektrona lādiņa noteikšana XIX beigas V.

D. Maksvela elektromagnētisko spēku teorija

Tāpat kā I. Ņūtons, arī D. Maksvels visiem elektrisko un magnētisko spēku pētījumu rezultātiem piešķīra teorētisku formu. Tas notika XIX gadsimta 70. gados. Viņš formulēja savu teoriju, pamatojoties uz saziņas likumiem starp elektrisko un magnētisko spēku mijiedarbību, kuras saturu var attēlot šādi:

1. Jebkura elektriskā strāva izraisa vai rada magnētisko lauku apkārtējā telpā. Pastāvīga elektriskā strāva rada pastāvīgu magnētisko lauku. Bet pastāvīgs magnētiskais lauks (fiksēts magnēts) vispār nevar radīt elektrisko lauku (ne pastāvīgu, ne mainīgu).

2. Iegūtais mainīgais magnētiskais lauks rada mainīgu elektrisko lauku, kas, savukārt, rada mainīgu magnētisko lauku,

3. Elektriskā lauka līnijas ir slēgtas uz elektriskiem lādiņiem.

4. Magnētiskā lauka līnijas ir noslēgtas uz sevi un nekad nebeidzas, t.i., magnētiskie lādiņi dabā nepastāv.

D. Maksvela vienādojumos bija noteikta konstanta vērtība C, kas norādīja, ka elektromagnētisko viļņu izplatīšanās ātrums fizikālā laukā ir ierobežots un sakrīt ar gaismas ātrumu vakuumā, kas vienāds ar 300 tūkstošiem km/s.

Elektromagnētisma pamatjēdzieni un principi.

Daži zinātnieki D. Maksvela teoriju uztvēra ar lielām šaubām. Piemēram, G. Helmholcs (1821-1894) pieturējās pie viedokļa, saskaņā ar kuru elektrība ir “bezsvara šķidrums”, kas izplatās bezgalīgā ātrumā. Pēc viņa lūguma G. Hercs (1857-

1894) sāka eksperimentu, kas pierādīja elektrības plūstošo raksturu.

Līdz tam laikam O. Fresnels (1788-1827) parādīja, ka gaisma izplatās nevis kā garenvirziena, bet gan kā šķērsviļņi. 1887. gadā G. Hercam izdevās konstruēt eksperimentu. Gaisma telpā starp elektriskajiem lādiņiem izplatījās šķērsviļņos ar ātrumu 300 tūkstoši km/s. Tas viņam ļāva teikt, ka viņa eksperiments novērš šaubas par gaismas, termiskā starojuma un viļņu elektromagnētiskās kustības identitāti.

Šis eksperiments kļuva par pamatu elektromagnētiskā fiziskā pasaules attēla radīšanai, kura viens no piekritējiem bija G. Helmholcs. Viņš uzskatīja, ka visi fiziskie spēki, kas dominē dabā, ir jāskaidro, pamatojoties uz pievilcību un atgrūšanu. Tomēr pasaules elektromagnētiskā attēla radīšana ir saskārusies ar grūtībām.

1. Galileja-Ņūtona mehānikas galvenais jēdziens bija matērijas jēdziens,

kam ir masa, bet izrādās, ka matērijai var būt lādiņš.

Maksa ir fiziskais īpašums vielas rada ap sevi fizisko lauku, kas fiziski iedarbojas uz citiem uzlādētiem ķermeņiem un vielām (pievilkšanās, atgrūšanās).

2. Vielas lādiņam un masai var būt dažādas vērtības, t.i., tie ir diskrēti lielumi. Tajā pašā laikā fiziskā lauka jēdziens paredz nepārtrauktu fiziskās mijiedarbības pārnešanu no viena punkta uz otru. Tas nozīmē, ka elektriskie un magnētiskie spēki ir maza darbības rādiusa spēki, jo fiziskajā laukā nav tukšas vietas, kas nebūtu piepildīta ar elektromagnētiskajiem viļņiem.

3. Galileja-Ņūtona mehānikā ir iespējams bezgala liels ātrums

fizikālā mijiedarbība, šeit arī teikts, ka elektromagnētiskā

viļņi izplatās ar lielu, bet ierobežotu ātrumu.

4. Kāpēc gravitācijas spēks un elektromagnētiskās mijiedarbības spēks darbojas neatkarīgi viens no otra? Attālinoties no Zemes, gravitācija samazinās un vājinās, un elektromagnētiskie signāli kosmosa kuģī darbojas tieši tāpat kā uz Zemes. 19. gadsimtā tikpat pārliecinošu piemēru varētu minēt bez kosmosa kuģa.

5. Atklāšana 1902. gadā P. Ļebedevs (1866-1912) - Maskavas universitātes profesors - gaismas spiediens saasināja jautājumu par gaismas fizisko dabu: vai tā ir daļiņu plūsma vai tikai noteikta garuma elektromagnētiskie viļņi? Spiediens patīk fiziska parādība, ir saistīts ar būtības jēdzienu, ar diskrētumu - precīzāk. Tādējādi gaismas spiediens norādīja uz gaismas kā daļiņu plūsmas diskrēto raksturu.

6. Gravitācijas un elektromagnētisko spēku samazināšanās līdzība - saskaņā ar likumu

"apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam" - radīja pamatotu jautājumu: kāpēc attāluma kvadrāts, un, piemēram, ne kubs? Daži zinātnieki sāka runāt par elektromagnētisko lauku kā vienu no "ētera" stāvokļiem, kas aizpilda telpu starp planētām un zvaigznēm.

Visas šīs grūtības radās tāpēc, ka tajā laikā nebija zināšanu par atoma uzbūvi, taču M. Faradejam bija taisnība, sakot, ka, nezinot, kā ir uzbūvēts atoms, mēs varam pētīt parādības, kurās ir tā fiziskā daba. izteikts. Patiešām, elektromagnētiskie viļņi nes nozīmīgu informāciju par procesiem, kas notiek ķīmisko elementu atomos un vielas molekulās. Tie sniedz informāciju par Visuma tālo pagātni un tagadni: par kosmisko ķermeņu temperatūru, to ķīmiskais sastāvs, attālums līdz tiem utt.

7. Pašlaik tiek izmantota šāda elektromagnētisko viļņu skala:

radioviļņi ar viļņa garumu no 104 līdz 10 -3 m;

infrasarkanie viļņi - no 10-3 līdz 810-7 m;

redzamā gaisma- no 8 10-7 līdz 4 10-7 m;

ultravioletie viļņi - no 4 10-7 līdz 10-8 m;

Rentgena viļņi (stari) - no 10-8 līdz 10-11 m;

gamma starojums - no 10-11 līdz 10-13 m.

8. Kas attiecas uz elektrisko un magnētisko spēku izpētes praktiskiem aspektiem, tas tika veikts 19. gs. ātrā tempā: pirmā telegrāfa līnija starp pilsētām (1844), pirmā transatlantiskā kabeļa ievilkšana (1866), telefons (1876), kvēlspuldze (1879), radio uztvērējs (1895).

Minimālā elektromagnētiskās enerģijas daļa ir fotons. Tas ir mazākais nedalāmais elektromagnētiskā starojuma daudzums.

sensacionāli XXI sākums V. ir krievu zinātnieku no Troickas (Maskavas apgabals) radītais polimērs, kas izgatavots no oglekļa atomiem, kam piemīt magnēta īpašības. Parasti tika uzskatīts, ka metālu klātbūtne vielā ir atbildīga par magnētiskajām īpašībām. Šī polimēra metāliskuma pārbaude parādīja, ka tajā nav metālu.

Fiziskais lauks

Reģions telpa , kur izpaužas fiziski, droši fiksēti un precīzi izmērīti spēki, sauc fiziskais lauks. Mūsdienu fizikas ietvaros tiek aplūkoti četri veidi: gravitācijas(skatīt šeit); spēcīga mijiedarbība(skatīt šeit) - kodolenerģija; vāja mijiedarbība(skatīt šeit) un elektromagnētiskais(skatīt šeit) - magnētiskā un elektriskā. No kvantu viedokļa teorijas materiālo objektu mijiedarbību attālumā nodrošina to savstarpējā apmaiņa kvanti lauki, kas raksturīgi katrai no uzskaitītajām mijiedarbībām. Jebkura fiziskā lauka īpašības ir aprakstītas ar stingrām matemātiskām izteiksmēm.

Pēdējo desmitgažu laikā fiziķi nav pārstājuši mēģināt izveidot vispārēju, vienotu lauka teoriju. Paredzams, ka viņa visus šos laukus aprakstīs kā dažādas viena – “viena fiziskā lauka” izpausmes.

Nav teorētiska vai eksperimentāla pamata pieņemt, ka pastāv citi spēka lauki, izņemot iepriekš minētos.

gravitācijas

Gravitācijas lauks izpaužas ar jebkuru fizisko objektu spēcīgu ietekmi vienam uz otru. Gravitācijas mijiedarbības spēks ir tieši proporcionāls to masām un apgriezti proporcionāls attālumam starp tiem, kas pacelti līdz otrajai pakāpei. Tas ir kvantitatīvi aprakstīts Ņūtona likums . Gravitācijas spēki izpaužas jebkurā attālumā starp objektiem.

Quanta Gravitācijas mijiedarbības lauki ir gravitoni. Viņu miera masa ir nulle. Neskatoties uz to, ka in brīvvalsts Tie vēl nav atklāti, gravitonu pastāvēšanas nepieciešamība izriet no visvispārīgākajām teorētiskajām premisām un nav šaubu.

Gravitācijas laukam ir milzīga loma lielākajā daļā procesu Visums .

Par gravitācijas lauka būtību sk. arī Relativitātes teorija, vispārīgi .

spēcīga mijiedarbība (kodolenerģija)

Spēcīgas mijiedarbības lauks izpaužas kā spēcīga ietekme uz nukleoniem - elementārdaļiņām, kas veido atomu kodolus. Tas spēj apvienot protonus ar vienādiem elektriskajiem lādiņiem, t.i. pārvarēt to atgrūšanas elektriskos spēkus.

Ar šo lauku saistītais pievilcības spēks ir apgriezti proporcionāls attālumam starp nukleoniem, kas pacelti līdz ceturtajai pakāpei, t.i. tas ir efektīvs tikai nelielos attālumos. Attālumos, kas mazāki par 10-15 metriem starp daļiņām, spēcīgas mijiedarbības lauks jau ir desmitiem reižu spēcīgāks par elektrisko lauku.

Quanta Spēcīgas mijiedarbības lauki ir elementārdaļiņas – gluoni. Tipisks gluona kalpošanas laiks ir aptuveni 10–23 sekundes.

Spēcīgas mijiedarbības lauka darbība ir svarīga arī makroprocesiem laikā Visums, kaut vai tāpēc, ka bez šī lauka atomu kodoli un līdz ar to arī paši atomi vienkārši nevarētu pastāvēt.

vāja mijiedarbība

Vājas mijiedarbības lauks - vājo strāvu mijiedarbība - izpaužas elementārdaļiņu mijiedarbības laikā 10 -18 metru attālumā starp tām.

Quanta vājie mijiedarbības lauki ir elementārdaļiņas – starpbozoni. Tipisks starpposma bozona kalpošanas laiks ir aptuveni 10–25 sekundes.

Iekšā mēģinājumi veidot vienotu teorijas lauki Tagad ir pierādīts, ka vājās mijiedarbības lauks un elektromagnētiskais(skatīt šeit) laukus var aprakstīt kopā, kas nozīmē, ka tiem ir saistīts raksturs.

Vājas mijiedarbības lauka ietekmei ir nozīme sabrukšanas un elementārdaļiņu radīšanas procesu līmenī, bez kuriem Visums nevarēja pastāvēt pašreizējā formā. Šim fiziskajam laukam bija īpaša loma sākotnējā periodā lielais sprādziens .

elektromagnētiskais

Elektromagnētiskais lauks izpaužas elektrisko lādiņu mijiedarbībā, miera stāvoklī - elektriskais lauks - vai kustībā - magnētiskais lauks. To nosaka jebkurā attālumā starp uzlādētiem ķermeņiem. Quanta Elektromagnētiskās mijiedarbības lauki ir fotoni. Viņu miera masa ir nulle.

Elektriskais lauks izpaužas, spēcīgi iedarbojoties vienam uz otru objektiem, kuriem ir noteikta īpašība, ko sauc par elektrisko lādiņu. Elektrisko lādiņu raksturs nav zināms, bet to vērtības ir mijiedarbības parametri starp tiem, kuriem ir noteikta īpašība, t.i. uzlādēti veidojumi.

Minimālo lādiņu vērtību nesēji ir elektroni - tiem ir negatīvs lādiņš, protoni - tiem ir pozitīvs lādiņš - un dažas citas ļoti īslaicīgas elementārdaļiņas. Fiziskie objekti iegūst pozitīvu elektrisko lādiņu, kad tajos esošo protonu skaits pārsniedz elektronu skaitu vai, pretējā gadījumā, negatīvu lādiņu.

Mijiedarbības spēks starp uzlādētiem fiziskiem objektiem, tostarp elementārdaļiņām, ir tieši proporcionāls tiem elektriskie lādiņi un ir apgriezti proporcionāls attālumam starp tiem, kas pacelts līdz otrajai pakāpei. To kvantitatīvi apraksta Kulona likums. Iespējami lādēti objekti atgrūž, pretēji lādēti objekti piesaista.

Magnētiskais lauks izpaužas kā ķermeņu vai veidojumu, piemēram, plazmas, spēcīga ietekme vienam uz otru magnētiskās īpašības. Šīs īpašības rada tajās plūstošās elektriskās strāvas - elektrisko lādiņnesēju sakārtota kustība. Mijiedarbības mēra parametri ir strāvas elektrisko strāvu intensitāte, ko nosaka elektrisko lādiņu skaits, kas pārvietojas uz vienību. laiks caur vadītāju šķērsgriezumiem. Pastāvīgie magnēti ir arī parādā savu ietekmi uz iekšējā gredzena molekulārām strāvām, kas tajos rodas. Tādējādi magnētiskajiem spēkiem ir elektrisks raksturs. Objektu magnētiskās mijiedarbības intensitāte - magnētiskā indukcija - ir tieši proporcionāla tajos plūstošo elektrisko strāvu intensitātei un apgriezti proporcionāla attālumam starp tiem, kas pacelti līdz otrajai jaudai. To apraksta Biota-Savarta-Laplasa likums.

Elektromagnētiskajam laukam ir būtiska loma visos procesos, kas notiek tā laikā Visums ar līdzdalību plazma .

Materiāls no Wikipedia - brīvās enciklopēdijas

Tādējādi fizisko lauku var raksturot kā sadalītu dinamisku sistēmu ar bezgalīgu skaitu brīvības pakāpju.

Lauka mainīgā lomu fundamentālajos laukos bieži spēlē potenciāls (skalārs, vektors, tensors), dažreiz lielums, ko sauc par lauka intensitāti. (Kvantizētiem laukiem savā ziņā vispārinājums klasiskā koncepcija lauka mainīgais ir arī atbilstošais operators).

Arī lauks fizikā viņi sauc fizisko lielumu, ko uzskata par atkarīgu no atrašanās vietas: kā pilnu komplektu, vispārīgi runājot, dažādas nozīmesšī vērtība visiem kāda paplašināta nepārtraukta ķermeņa punktiem - nepārtraukta vide, kas kopumā apraksta šī paplašinātā ķermeņa stāvokli vai kustību. Šādu lauku piemēri varētu būt:

• temperatūra (vispārīgi runājot dažādos punktos, kā arī dažādos laikos) kādā vidē (piemēram, kristālā, šķidrumā vai gāzē) - (skalārais) temperatūras lauks,
• visu noteikta šķidruma tilpuma elementu ātrums ir ātrumu vektorlauks,
• nobīdes vektorlauks un spriegumu tenzorlauks elastīga ķermeņa deformācijas laikā.

Šādu lauku dinamiku raksturo arī parciālie diferenciālvienādojumi, un vēsturiski, sākot ar 18.gadsimtu, šādi lauki fizikā tika aplūkoti pirmie.

Mūsdienu fiziskā lauka koncepcija izauga no elektromagnētiskā lauka idejas, kas vispirms tika realizēta fiziski konkrētā un salīdzinoši tuvu moderna forma Faraday, ko matemātiski konsekventi īstenoja Maksvels, sākotnēji izmantojot hipotētiskas nepārtrauktas vides mehānisko modeli - ēteru, bet pēc tam pārsniedzot mehāniskā modeļa izmantošanu.

Fundamentālās jomas

Starp fizikas jomām izšķir tā sauktās fundamentālās. Tie ir lauki, kas saskaņā ar mūsdienu fizikas lauka paradigmu veido pasaules fiziskā attēla pamatu, un no tiem izriet visi citi lauki. Tie ietver divas galvenās lauku klases, kas mijiedarbojas viena ar otru:

• fundamentālie fermiona lauki, galvenokārt pārstāvot fiziskais pamats vielas apraksti,
• fundamentālie bozona lauki (tostarp gravitācijas lauks, kas ir tenzora lauks), kas ir Maksvela elektromagnētisko un Ņūtona gravitācijas lauku koncepcijas paplašinājums un attīstība; Teorija ir balstīta uz tiem.

Ir teorijas (piemēram, stīgu teorija, dažādas citas unifikācijas teorijas), kurās fundamentālo lauku lomu ieņem nedaudz savādāki, no šo teoriju viedokļa vēl fundamentālāki, lauki vai objekti (un parādās pašreizējie fundamentālie lauki vai arī šajās teorijās vajadzētu parādīties kā “fenomenoloģiskas” sekas). Tomēr šādas teorijas vēl nav pietiekami apstiprinātas vai vispārpieņemtas.

Stāsts

Vēsturiski starp fundamentālajiem laukiem vispirms tika atklāti lauki, kas atbild par elektromagnētisko (elektriskie un magnētiskie lauki, pēc tam apvienoti elektromagnētiskajā laukā) un gravitācijas mijiedarbību (precīzi kā fiziskie lauki). Šīs jomas tika atklātas un pietiekami detalizēti pētītas jau klasiskajā fizikā. Sākotnēji šie lauki (Ņūtona gravitācijas, elektrostatikas un magnetostatikas teorijas ietvaros) vairumam fiziķu šķita vairāk kā formāli matemātiski objekti, kas ieviesti formālas ērtības labad, nevis kā pilnvērtīga fiziskā realitāte, neskatoties uz mēģinājumiem dziļāk izprast fizisko izpratni. , kas tomēr palika diezgan neskaidrs vai nenesa pārāk nozīmīgus augļus. Taču, sākot ar Faradeju un Maksvelu, pieeju laukam (šajā gadījumā – elektromagnētiskajam laukam) kā pilnīgi jēgpilnu fizisko realitāti sāka pielietot sistemātiski un ļoti auglīgi, iekļaujot būtisku izrāvienu šo ideju matemātiskajā formulēšanā.

No otras puses, attīstoties kvantu mehānikai, kļuva arvien skaidrāks, ka matērijai (daļiņām) piemīt īpašības, kas teorētiski ir raksturīgas tieši laukiem.

Pašreizējais stāvoklis

Tādējādi izrādījās, ka pasaules fizisko attēlu savā pamatā var reducēt līdz kvantētiem laukiem un to mijiedarbībai.

Zināmā mērā, galvenokārt integrācijas formālisma pa trajektorijām un Feinmana diagrammām ietvaros, notika arī pretēja kustība: laukus tagad var ievērojami attēlot kā gandrīz klasiskas daļiņas (precīzāk, kā bezgala daudzu gandrīz klasisku daļiņu superpozīcijas). pārvietojoties pa visām iedomājamām trajektorijām), un lauku mijiedarbība savā starpā ir kā viena otra dzimšana un absorbcija ar daļiņām (arī ar visu iedomājamo variantu superpozīciju). Un, lai gan šī pieeja ir ļoti skaista, ērta un daudzējādā ziņā ļauj psiholoģiski atgriezties pie idejas par daļiņu ar skaidri noteiktu trajektoriju, tā tomēr nevar atcelt lietu lauka skatu un pat nav pilnīgi simetriska alternatīva tai (un tāpēc joprojām tuvāk skaistai, psiholoģiski un praktiski ērtai, bet tomēr tikai formālai ierīcei, nevis pilnīgi neatkarīgai koncepcijai). Šeit ir divi galvenie punkti:

1. superpozīcijas procedūru nevar “fiziski” izskaidrot ar patiesi klasiskām daļiņām tikko pievienots uz gandrīz klasisku “korpuskulāru” attēlu, kas nav tā organiskais elements; tajā pašā laikā no lauka viedokļa šai superpozīcijai ir skaidra un dabiska interpretācija;
2. pati daļiņa, virzoties pa vienu atsevišķu trajektoriju ceļā integrālais formālisms, lai arī ļoti līdzīgs klasiskajam, tomēr nav līdz galam klasisks: uz parasto klasisko kustību pa noteiktu trajektoriju ar noteiktu impulsu un koordinātu katrā konkrētā brīdī, pat vienai trajektorijai - jāpievieno fāzes jēdziens (tas ir, kaut kāda viļņa īpašība), kas šai pieejai tīrā veidā ir pilnīgi svešs, un šis moments (lai gan tas tiešām ir samazināts līdz minimumam un tas ir diezgan vienkārši vienkārši par to nedomāt) arī nav nekādas organiskas iekšējas interpretācijas; taču ierastās lauka pieejas ietvaros šāda interpretācija atkal eksistē, un tā atkal ir organiska.

Līdz ar to varam secināt, ka integrācijas pieeja pa trajektorijām ir, kaut arī ļoti psiholoģiski ērta (galu galā, teiksim, punktveida daļiņa ar trīs brīvības pakāpēm ir daudz vienkāršāka nekā bezgalīgas dimensijas lauks, kas to apraksta) un ir pierādījusi praktisko produktivitāti. , bet tomēr tikai daži pārformulēšana, kaut arī diezgan radikāls, lauka jēdziens, nevis tā alternatīva.

Un, lai gan vārdos šajā valodā viss izskatās ļoti “korpuskulāri” (piemēram: “lādētu daļiņu mijiedarbība ir izskaidrojama ar citas daļiņas - mijiedarbības nesēja apmaiņu” vai “divu elektronu savstarpēja atgrūšana notiek apmaiņas dēļ virtuālā fotona starp tiem”), tomēr aiz tā slēpjas tāda tipiska lauka realitāte, piemēram, viļņu izplatīšanās, kaut arī diezgan labi noslēpta efektīvas aprēķinu shēmas izveidei un daudzējādā ziņā sniedzot papildu iespējas kvalitatīvai izpratnei. .

Pamatjomu saraksts

Fundamentālie bozona lauki (lauki, kas veic fundamentālu mijiedarbību)

Šie lauki standarta modelī ir mērierīču lauki. Ir zināmi šādi veidi:

• Electroweak
  • Elektromagnētiskais lauks (skatīt arī Fotons)
  • Lauks ir vājās mijiedarbības nesējs (skatīt arī W- un Z-bozonus)
• Gluona lauks (skatīt arī Gluonu)

Hipotētiskie lauki

Plašā nozīmē par hipotētiskiem var uzskatīt jebkurus teorētiskus objektus (piemēram, laukus), kurus apraksta teorijas, kas nesatur iekšējas pretrunas, kas nav skaidri pretrunā novērojumiem un kas tajā pašā laikā spēj radīt novērojamas sekas. ļauj izdarīt izvēli par labu šīm teorijām, nevis tām, kuras tagad ir pieņemtas. Tālāk mēs runāsim (un tas kopumā atbilst parastajai termina izpratnei) galvenokārt par hipotētiskumu šajā šaurākā un šaurākā nozīmē, kas nozīmē pieņēmuma, ko mēs saucam par hipotēzi, pamatotību un falsifikējamību.

Teorētiskajā fizikā tiek aplūkoti daudzi dažādi hipotētiskie lauki, no kuriem katrs pieder ļoti specifiskai teorijai (pēc sava veida un matemātiskajām īpašībām šie lauki var būt pilnīgi vai gandrīz tādi paši kā zināmie nehipotētiskie lauki, un tie var būt vairāk vai mazāk ļoti atšķirīgi in Abos gadījumos to hipotētiskais raksturs nozīmē, ka tie vēl nav novēroti, nav atklāti saistībā ar dažiem hipotētiskajiem laukiem, var rasties jautājums, vai tie ir novērojami; un pat vai tie vispār var pastāvēt – piemēram, ja teorija, kurā tie ir klāt, pēkšņi izrādās iekšēji pretrunīga).

Jautājums par to, kas ir uzskatāms par kritēriju, kas ļauj pārcelt noteiktu lauku no hipotētiskās kategorijas uz reālo kategoriju, ir diezgan smalks, jo apstiprinājums konkrētai teorijai un noteiktu tajā ietverto objektu realitātei bieži vien ir vairāk vai mazāk. mazāk netieši. Šajā gadījumā lieta parasti ir saistīta ar zināmu saprātīgu zinātnieku kopienas vienošanos (kuras locekļi vairāk vai mazāk pilnībā apzinās, par kādu apstiprinājuma pakāpi mēs patiesībā runājam).

Pat teorijās, kas tiek uzskatītas par diezgan labi apstiprinātām, ir vieta hipotētiskiem laukiem (šeit mēs runājam par ka dažādas teorijas daļas ir pārbaudītas ar atšķirīgu pamatīgumu un dažas jomas, kurām principā tajās ir svarīga loma, eksperimentā vēl nav izpaudušās diezgan skaidri, tas ir, tās joprojām izskatās pēc hipotēzes, kas izdomātas noteiktiem teorētiskiem mērķiem, kamēr citas jomas, kas parādās tajā pašā teorijā, jau ir pietiekami labi izpētītas, lai par tām runātu kā par realitāti).

Šāda hipotētiskā lauka piemērs ir Higsa lauks, kas ir svarīgs Standarta modelī, kura atlikušie lauki nekādā ziņā nav hipotētiski, un pats modelis, lai arī ar neizbēgamām atrunām, tiek uzskatīts par realitātes aprakstu (vismaz ciktāl realitāte ir zināma).

Ir daudzas teorijas, kas satur laukus, kas (vēl) nekad nav novēroti, un dažreiz šīs teorijas pašas sniedz tādus aprēķinus, ka to hipotētiskie lauki acīmredzot (to izpausmes vājuma dēļ, kas izriet no pašas teorijas) principā nav atklājami paredzamā laikā. nākotne (piemēram, vērpes lauks). Šādas teorijas (ja tās papildus praktiski nepārbaudāmām nesatur pietiekamu skaitu vieglāk pārbaudāmu seku) nav uzskatāmas par praktisku interesi, ja vien neparādās kāda netriviāla jauna to pārbaudes metode, kas ļauj. lai apietu acīmredzamus ierobežojumus. Dažkārt (kā, piemēram, daudzās alternatīvajās gravitācijas teorijās - piemēram, Dika laukā) tiek ieviesti tādi hipotētiski lauki, par kuru stiprumu pati teorija vispār neko nevar pateikt (piemēram, šī lauka sakabes konstante ar citi ir nezināmi un var būt diezgan lieli un tik mazi, cik vēlaties); ar šādu teoriju pārbaudi arī parasti nav steigas (jo šādu teoriju ir daudz, un katra no tām nekādā veidā nav pierādījusi savu lietderību un nav pat formāli falsificējama), ja vien kāda no tām kaut kādu iemeslu dēļ nesāk šķist. daudzsološs dažu pašreizējo grūtību atrisināšana (tomēr teoriju izsijāšana, pamatojoties uz nefalsificējamību, īpaši neskaidru konstantu dēļ, šeit dažreiz tiek atmesta, jo dažkārt var pārbaudīt nopietnu labu teoriju, cerot, ka tās ietekme tiks atklāta , lai gan garantijas par šo nē nav, tas jo īpaši attiecas uz gadījumiem, kad kandidātu teoriju ir maz vai dažas no tām izskatās īpaši interesantas - gadījumos, kad ir iespējams pārbaudīt plašas klases teorijas uzreiz pēc zināmajām; parametrus, netērējot īpašas pūles, lai pārbaudītu katru atsevišķi).

Jāpiebilst arī, ka par hipotētiskiem pieņemts saukt tikai tos laukus, kuriem vispār nav novērojamu izpausmju (vai arī ir nepietiekami, kā tas ir Higsa lauka gadījumā). Ja fiziskā lauka esamība ir stingri noteikta ar tā novērojamajām izpausmēm un mēs runājam tikai par tā teorētiskā apraksta uzlabošanu (piemēram, par Ņūtona gravitācijas lauka aizstāšanu ar metriskā tenzora lauku vispārējā relativitātes teorijā), tad tas ir. parasti netiek pieņemts runāt par vienu vai otru kā hipotētisku (lai gan attiecībā uz agrīno situāciju vispārējās relativitātes teorijā varētu runāt par gravitācijas lauka tenzora rakstura hipotētisko raksturu).

Nobeigumā minēsim tādus laukus, kuru veids ir visai neparasts, t.i. teorētiski diezgan iedomājami, taču līdzīga veida jomas praksē nekad nav novērotas (un atsevišķos gadījumos to teorijas attīstības sākumposmā varēja rasties šaubas par tās konsekvenci). Tie, pirmkārt, ietver tahionu laukus. Faktiski tahionu laukus drīzāk var saukt tikai par potenciāli hipotētiskiem (tas ir, nesasniedzot statusu izglītots minējums), jo zināmas specifiskas teorijas, kurās tām ir vairāk vai mazāk nozīmīga loma, piemēram, stīgu teorija, pašas nav sasniegušas pietiekami apstiprinātas statusu.

Vēl eksotiskākus (piemēram, Lorenca neinvariants - pārkāpjot relativitātes principu) laukus (neskatoties uz to, ka tie ir abstrakti teorētiski diezgan iedomājami) mūsdienu fizikā var klasificēt kā tādus, kas atrodas diezgan tālu ārpus pamatota pieņēmuma, tas ir, stingri. runājot, tie netiek uzskatīti pat par hipotētiskiem.

Skatīt arī

Uzrakstiet atsauksmi par rakstu "Lauks (fizika)"

Piezīmes

1. Skalāra, vektora, tenzora vai spinora raksturs; jebkurā gadījumā šo daudzumu, kā likums, var reducēt līdz attēlojumam ar skaitli vai kādu skaitļu kopu (vispārīgi runājot, dažādas nozīmes dažādos telpas punktos).
2. Atkarībā no šī daudzuma matemātiskās formas izšķir skalārus, vektoru, tenzoru un spinora laukus.
3. Lauks tiek definēts visā telpā, ja tas ir fundamentāls lauks. Tādi lauki kā šķidruma plūsmas ātruma lauks vai kristāla deformācijas lauks ir definēti telpas apgabalā, kas piepildīts ar atbilstošo vidi.
4. Mūsdienu prezentācijā tas parasti izskatās kā lauks uz (in)telpas laiku, līdz ar to lauka mainīgā atkarība no laika tiek uzskatīta gandrīz vienādi ar atkarību no telpiskajām koordinātām.
5. Neskatoties uz to, ka pastāv alternatīvi jēdzieni vai pārinterpretācijas, kas ir vairāk vai mazāk tālu no tās standarta versijas, kas tomēr vēl nevar iegūt izšķirošu priekšrocību pār to vai pat vienlīdzību ar to (parasti nepārsniedzot diezgan marginālās griešanas parādības). teorētiskās fizikas mala), kā arī parasti neatkāpjas no tās pārāk tālu, atstājot to kopumā joprojām (pagaidām) centrālo vietu.
6. Atšķirībā no tālāk minētās kontinuuma fizikas fizikālo lauku klases, kurām ir diezgan skaidrs raksturs un kuras ir minētas vēlāk rakstā.
7. Saskaņā ar dažādiem vēsturiski iemesliētera jēdziens psiholoģiski ietvēra diezgan specifisku realizāciju, kas varētu dot eksperimentāli pārbaudāmas sekas, taču patiesībā dažu modeļu fiziski novērojamas netriviālas sekas netika atklātas, savukārt citu modeļu sekas. Tas bija tiešā pretrunā ar eksperimentu, tāpēc jēdziens fiziski reāls ēteris pakāpeniski tika atzīts par nevajadzīgu, un līdz ar to arī pats termins fizikā izkrita no lietošanas. Ne mazāko lomu tajā spēlēja šāds iemesls: diskusiju kulminācijā par ētera jēdziena piemērojamību elektromagnētiskā lauka aprakstam “viela”, “daļiņas” tika uzskatītas par principiāli atšķirīga rakstura objektiem. , tāpēc viņu kustība pa telpu, kas piepildīta ar ēteri, šķita neiedomājama vai iedomājama ar milzīgām grūtībām; Pēc tam šis iemesls būtībā beidza pastāvēt tāpēc, ka vielu un daļiņas sāka raksturot kā lauka objektus, bet līdz tam laikam vārds ēteris bija jau gandrīz aizmirsts kā aktuāls jēdziens teorētiskajā fizikā.
8. Lai gan dažos mūsdienu teorētiķu darbos ētera jēdziena lietojums dažreiz ir dziļāks - skatiet Poļakovs A.M. "Mērinstrumentu lauki un stīgas".
9. Stāvoklis un kustība var attiekties uz makroskopisku stāvokli un mehāniskā kustība elementāri ķermeņa tilpumi, un tās var būt arī atkarības no telpiskām koordinātām un laika gaitā tādos daudzumos kā elektriskā strāva, temperatūra, konkrētas vielas koncentrācija utt.
10. Viela, protams, bija zināma vēl agrāk, bet uz ilgu laiku nepavisam nebija acīmredzams, ka lauka jēdziens varētu būt atbilstošs matērijas aprakstam (kas tika aprakstīta galvenokārt “korpuskulāri”). Tādējādi pats fiziskā lauka jēdziens un atbilstošais matemātiskais aparāts vēsturiski vispirms tika izveidots saistībā ar elektromagnētisko lauku un gravitāciju.
11. Izņemot gadījumus, kad pat visneskaidrākie apsvērumi noveda pie nopietniem atklājumiem, jo ​​tie kalpoja kā stimuls eksperimentāliem pētījumiem, kas noveda pie fundamentāliem atklājumiem, piemēram, Orsteda atklājums par magnētiskā lauka ģenerēšanu ar elektrisko strāvu.
12. Pēteris Galisons. Einšteina pulksteņi, Puankarē kartes: laika impērijas. - 2004. - P. 389. - ISBN 9780393326048.
    Skatīt Puankarē rakstu “Dynamics of the Electron”, VIII sadaļa (A. Puankarē. Darbu izlase, 3. sēj. M., Nauka, 1974), M. Planka referāts (M. Planks. Izvēlētie darbi. M., Nauka, 1975 .) un Einšteina un Laubes raksts “Par pondemotīves spēkiem”, 3.§ “Rīcības un reakcijas vienlīdzība” (A. Einšteins. Krājums zinātniskie darbi, 1. sēj. M., Nauka, 1965.) (visi 1908. gadam).
13. Dažas lauka vienādojumu īpašības tika precizētas, pamatojoties uz diezgan vispārīgiem principiem, piemēram, Lorenca invarianci un cēloņsakarības principu. Tādējādi, lai ievērotu cēloņsakarības principu un mijiedarbības izplatīšanās ātruma galīguma principu, diferenciālvienādojumi, kas apraksta fundamentālos laukus, pieder hiperboliskajam tipam.
14. Šie apgalvojumi attiecas uz tahiona tipa pamatlaukiem. Makroskopiskās sistēmas, kurām piemīt tahiona lauku īpašības, nav nekas neparasts; to pašu var pieņemt par noteiktiem ierosinājumu veidiem kristālos utt. (abos gadījumos gaismas ātruma vietu ieņem cits lielums).
15. Šis ir pašreizējās situācijas apraksts. Protams, tie nenozīmē diezgan pietiekami motivētu teoriju, kas ietver šādus eksotiskus laukus, rašanās fundamentālu neiespējamību nākotnē (tomēr diez vai šāda iespēja būtu uzskatāma par pārāk iespējamu).

Literatūra

• Landau, L.D., Lifšits, E.M. Lauka teorija. - 8. izdevums, stereotipisks. - M.: Fizmatlit, 2001. - 534 lpp. - (“Teorētiskā fizika”, II sējums). - ISBN 5-9221-0056-4.
• Pavlovs V.P.// Fiziskā enciklopēdija / D. M. Aleksejevs, A. M. Baldins, A. M. Bončs-Bruevičs, A. S. Boroviks-Romanovs, B. K. Vainšteins, S. V. Vonsovskis, A. V. Gaponovs -Grehovs, S. S. Gershtein, I. A. I. M.vire, I. A Žabotinskis, D. N. Zubarevs, B. B. Kadomcevs, I. S. Šapiro, D. V. Širkovs; ģenerāļa pakļautībā ed. A. M. Prohorova. - M.: Padomju enciklopēdija, 1994. - T. 4. - 704 lpp. - 40 000 eksemplāru.

Lauku raksturojošs fragments (fizika)

"Dārgā dzimšanas dienas meitene ar bērniem," viņa teica savā skaļajā, biezajā balsī, apslāpēdama visas pārējās skaņas. — Ko, vecais grēcinieks, — viņa pagriezās pret grāfu, kurš skūpstīja viņas roku, — tēja, vai tev Maskavā ir garlaicīgi? Vai ir kur palaist suņus? Ko mums darīt, tēvs, tā šie putni izaugs...” Viņa norādīja uz meitenēm. – Gribi vai negribi, ir jāmeklē pielūdzēji.
- Nu ko, mans kazaks? (Marija Dmitrijevna Natašu sauca par kazaku) - viņa teica, glāstot ar roku Natašu, kura bez bailēm un jautri piegāja pie viņas rokas. – Es zinu, ka mikstūra ir meitene, bet es viņu mīlu.
Viņa no sava milzīgā tīklekļa izņēma bumbierveida jakona auskarus un, uzdāvinājusi tos Natašai, kura dzimšanas dienā staroja un sarka, nekavējoties novērsās no viņas un pagriezās pret Pjēru.
- Eh, eh! laipns! "Nāc šurp," viņa teica šķietami klusā un plānā balsī. - Nāc, mans dārgais...
Un viņa draudīgi atrotīja piedurknes vēl augstāk.
Pjērs piegāja klāt, naivi skatīdamies uz viņu caur brillēm.
- Nāc, nāc, mans dārgais! Es biju vienīgais, kurš tavam tēvam pateica patiesību, kad viņam bija iespēja, bet Dievs tev to pavēl.
Viņa apstājās. Visi klusēja, gaidīja, kas notiks, un juta, ka ir tikai priekšvārds.
- Labi, nav ko teikt! labais puika!... Tēvs guļ savā gultā, un viņš uzjautrinās, liekot policistu uz lāča. Tas ir kauns, tēvs, tas ir kauns! Būtu labāk iet karā.
Viņa novērsās un pasniedza roku grāfam, kurš ar grūtībām spēja atturēties no smiekliem.
- Nu, nāc pie galda, man ir tēja, vai ir pienācis laiks? - sacīja Marija Dmitrijevna.
Grāfs gāja pa priekšu ar Mariju Dmitrijevnu; tad grāfiene, kuru vadīja huzāru pulkvedis, īstais cilvēks, ar kuru Nikolajam vajadzēja panākt pulku. Anna Mihailovna - ar Šinšinu. Bergs paspieda Verai roku. Smaidīgā Džūlija Karagina devās kopā ar Nikolaju pie galda. Aiz viņiem nāca citi pāri, kas stiepās pa visu zāli, un aiz viņiem pa vienam bija bērni, audzinātājas un guvernantes. Viesmīļi sāka rosīties, krēsli grabēja, korī sāka skanēt mūzika, un viesi ieņēma vietas. Grāfa mājas mūzikas skaņas nomainīja nažu un dakšiņu skaņas, viesu pļāpāšana un klusie viesmīļu soļi.
Vienā galda galā grāfiene sēdēja galvgalī. Labajā pusē ir Marya Dmitrievna, kreisajā pusē ir Anna Mihailovna un citi viesi. Otrā galā sēdēja grāfs, pa kreisi huzārs pulkvedis, pa labi Šinšins un citi viesi vīrieši. Garā galda vienā pusē stāv gados vecāki jaunieši: Vera blakus Bergam, Pjērs blakus Borisam; no otras puses - bērni, audzinātājas un guvernantes. Aiz kristāla, pudelēm un augļu vāzēm grāfs skatījās uz sievu un viņas augsto cepuri ar zilām lentēm un cītīgi lēja kaimiņiem vīnu, neaizmirstot arī sevi. Arī grāfiene aiz ananāsiem, neaizmirsdama savus mājsaimnieces pienākumus, uzmeta zīmīgus skatienus savam vīram, kura plikā galva un seja, kā viņai šķita, savā apsārtumā krasi atšķīrās no sirmajiem matiem. Dāmu galā atskanēja nemitīga pļāpāšana; vīriešu istabā arvien skaļāk atskanēja balsis, īpaši huzāra pulkveža, kurš tik daudz ēda un dzēra, arvien vairāk piesarkdams, ka grāfs viņu jau lika par piemēru pārējiem viesiem. Bergs, maigi smaidot, runāja ar Veru, ka mīlestība nav zemes, bet gan debesu sajūta. Boriss nosauca savu jauno draugu Pjēru par viesiem pie galda un pārmija skatienus ar Natašu, kas sēdēja viņam pretī. Pjērs maz runāja, skatījās uz jaunām sejām un daudz ēda. Sākot no divām zupām, no kurām viņš izvēlējās a la tortue, [bruņurupucis] un kulebyaki un lazdu rubeņus, viņam netrūka neviena ēdiena un neviena vīna, ko sulainis mistiskā veidā izbāza salvetē ietītā pudelē. aiz kaimiņa pleca, sakot vai "sausā Madeira", vai "ungāru", vai "Reinas vīns". Viņš nolika pirmo no četrām kristāla glāzēm ar grāfa monogrammu, kas stāvēja katras ierīces priekšā, un dzēra ar prieku, skatīdamies uz viesiem ar arvien patīkamāku sejas izteiksmi. Viņam pretī sēdošā Nataša skatījās uz Borisu tā, kā trīspadsmitgadīgas meitenes skatās uz puisi, ar kuru tikko pirmo reizi skūpstījās un kurā ir iemīlējušies. Tas pats viņas skatiens reizēm pievērsās Pjēram, un šīs jocīgās, dzīvīgās meitenes skatienā viņam gribējās pašam pasmieties, nezinot, kāpēc.
Nikolajs sēdēja tālu no Sonjas, blakus Džūlijai Karaginai, un atkal ar tādu pašu piespiedu smaidu runāja ar viņu. Sonja grandiozi pasmaidīja, bet acīmredzot viņu mocīja greizsirdība: viņa nobālēja, tad nosarka un no visa spēka klausījās, ko Nikolajs un Džūlija saka viens otram. Guvernante nemierīgi skatījās apkārt, it kā gatavotos atspēkot, ja kāds nolemtu apvainot bērnus. Vācu skolotājs centās iegaumēt visdažādākos ēdienus, desertus un vīnus, lai visu sīki aprakstītu vēstulē ģimenei Vācijā, un viņu ļoti aizvainoja tas, ka sulainis ar salvete ietītu pudeli nesa. viņam apkārt. Vācietis sarauca pieri, mēģināja parādīt, ka nevēlas saņemt šo vīnu, bet apvainojās, jo neviens negribēja saprast, ka vīns viņam vajadzīgs nevis slāpju veldzēšanai, nevis alkatības, bet apzinīgas ziņkārības dēļ.

Galda vīriešu galā saruna kļuva arvien dzīvāka. Pulkvedis sacīja, ka manifests par kara pieteikšanu jau ir publicēts Sanktpēterburgā un viņa paša redzētais eksemplārs tagad ar kurjeru nogādāts virspavēlniekam.
– Un kāpēc mums ir grūti cīnīties ar Bonapartu? - teica Šinšins. – II a deja rabattu le caquet a l "Autriche. Je crins, que cette fois ce ne soit notre tour. [Viņš jau ir nogāzis Austrijas augstprātību. Baidos, ka tagad nepienāktu mūsu kārta.]
Pulkvedis bija drukns, garš un stingrs vācietis, acīmredzot kalps un patriots. Viņu aizvainoja Šinšina vārdi.
"Un tad mēs esam labs suverēns," viņš teica, e vietā izrunājot e un ь vietā izrunājot ъ. "Tad, ka imperators to zina, viņš savā manifestā teica, ka var vienaldzīgi skatīties uz Krievijai draudošajām briesmām un uz impērijas drošību, tās cieņu un alianses svētumu," viņš teica, nez kāpēc īpaši uzsverot. vārdu "arodbiedrības", it kā tā būtu visa lietas būtība.
Un ar sev raksturīgo nekļūdīgo, oficiālo atmiņu viņš atkārtoja manifesta ievadvārdus... “un vēlmi, suverēna vienīgo un neaizstājamo mērķi: nodibināt mieru Eiropā uz stingriem pamatiem – viņi nolēma tagad nosūtīt daļu no armiju ārzemēs un pielikt jaunas pūles, lai īstenotu šo nodomu”.
"Tāpēc mēs esam labs suverēns," viņš secināja, audzinoši izdzerot glāzi vīna un atskatoties uz grāfu pēc iedrošinājuma.
– Connaissez vous le proverbe: [Tu zini sakāmvārdu:] "Erema, Erema, tev vajadzētu sēdēt mājās, uzasināt vārpstas," sacīja Šinšins, raustīdamies un smaidot. – Cela nous convient a merveille. [Mums tas noder.] Kāpēc Suvorovs - viņi viņu sasmalcināja, šķīvju couture, [uz galvas,] un kur tagad ir mūsu Suvorovi? Je vous demande un peu, [es jautāju jums,] - nemitīgi lecot no krievu valodas uz franču valoda, viņš teica.
"Mums jācīnās līdz pēdējai asins lāsei," sacīja pulkvedis, atsitoties pret galdu, "un jāmirst par savu imperatoru, un tad viss būs kārtībā." Un strīdēties pēc iespējas vairāk (viņš īpaši izsauca savu balsi uz vārdu “iespējams”), pēc iespējas mazāk,” viņš pabeidza, atkal pievērsies grāfam. "Tā mēs vērtējam vecos huzārus, tas arī viss." Kā jūs vērtējat, jaunekli un jaunais huzāre? - viņš piebilda, pagriezies pret Nikolaju, kurš, izdzirdējis, ka runa ir par karu, pameta sarunu biedru un skatījās ar visām acīm un ar visām ausīm klausījās pulkvedī.
"Es jums pilnīgi piekrītu," Nikolajs atbildēja, viss pietvīkums, griezdams šķīvi un pārkārtodams glāzes ar tik izlēmīgu un izmisīgu skatienu, it kā šobrīd viņš būtu pakļauts lielām briesmām, "Es esmu pārliecināts, ka krieviem ir jāmirst. vai uzvarēt,” viņš pats jutās tāpat kā citi, pēc tam, kad vārds jau bija pateikts, ka tas ir pārāk entuziasts un pompozs šim gadījumam un tāpēc neērts.
"C"est bien beau ce que vous venez de dire, [Brīnišķīgi! Tas, ko jūs teicāt, ir brīnišķīgi]," sacīja Džūlija, kas sēdēja viņam blakus un nopūtās. Sonja no visa trīcēja un nosarka līdz ausīm, aiz ausīm un līdz kaklam un pleciem, kamēr Nikolajs runāja, Pjērs klausījās pulkveža runas un apstiprinoši pamāja ar galvu.
"Tas ir jauki," viņš teica.
"Īsts huzārs, jauneklis," kliedza pulkvedis, atkal atsitoties pret galdu.
-Ko tu tur trokšņo? – pāri galdam pēkšņi atskanēja Marijas Dmitrijevnas basa balss. -Kāpēc tu klauvē pie galda? - viņa pagriezās pret husāru, - par ko jūs sajūsmināties? vai, tu domā, ka franči ir tavā priekšā?
"Es saku patiesību," sacīja huzārs smaidot.
"Viss par karu," grāfs kliedza pāri galdam. - Galu galā, mans dēls nāk, Marija Dmitrijevna, mans dēls nāk.
- Un man armijā ir četri dēli, bet es netraucēju. Viss ir Dieva prāts: tu mirsi, guļot uz plīts, un kaujā Dievs apžēlosies,” bez piepūles no galda otrā gala atskanēja Marijas Dmitrijevnas biezā balss.
– Tā ir taisnība.
Un saruna atkal koncentrējās – dāmas savā galda galā, vīrieši pie viņa.
"Bet tu nejautāsi," mazais brālis sacīja Natašai, "bet tu nejautāsi!"
"Es pajautāšu," atbildēja Nataša.
Viņas seja pēkšņi pietvīka, paužot izmisīgu un jautru apņēmību. Viņa piecēlās, aicinot Pjēru, kas sēdēja viņai pretī, klausīties, un pagriezās pret māti:
- Māte! – pāri galdam atskanēja viņas bērnišķīgā, kašķīgā balss.
- Ko tu gribi? – grāfiene bailīgi jautāja, bet, no meitas sejas redzot, ka tā ir palaidnība, viņa bargi pamāja ar roku, ar galvu izdarot draudīgu un noraidošu žestu.
Saruna apklusa.
- Māte! kāda tā būs kūka? – Natašas balss skanēja vēl izlēmīgāk, nesalaužot.
Grāfiene gribēja saraukt pieri, bet nevarēja. Marija Dmitrijevna pakratīja resno pirkstu.
"Kazaks," viņa draudīgi sacīja.
Lielākā daļa viesu skatījās uz vecākajiem, nezinādami, kā ķerties pie šī trika.
- Šeit es esmu! - teica grāfiene.
- Māte! kāda kūka būs? - Nataša drosmīgi un kaprīzi jautri kliedza, jau iepriekš pārliecībā, ka viņas palaidnība tiks labi uzņemta.
Sonja un resnā Petja slēpās no smiekliem.
"Tāpēc es jautāju," Nataša čukstēja savam mazajam brālim un Pjēram, uz kuriem viņa vēlreiz paskatījās.
"Saldējums, bet viņi jums to nedos," sacīja Marija Dmitrijevna.
Nataša redzēja, ka nav no kā baidīties, un tāpēc viņa nebaidījās no Marijas Dmitrijevnas.
- Marija Dmitrijevna? kāds saldējums! Man nepatīk krēms.
- Burkāns.
- Nē, kuru? Marija Dmitrijevna, kura? – viņa gandrīz iekliedzās. – Es gribu zināt!
Marija Dmitrijevna un grāfiene smējās, un visi viesi viņiem sekoja. Visi smējās nevis par Marijas Dmitrijevnas atbildi, bet gan par šīs meitenes neaptveramo drosmi un veiklību, kura prata un uzdrošinājās tā izturēties pret Mariju Dmitrijevnu.
Nataša atpalika tikai tad, kad viņai pateica, ka būs ananāsi. Pirms saldējuma tika pasniegts šampanietis. Atkal sāka skanēt mūzika, grāfs noskūpstīja grāfieni, un viesi piecēlās, apsveica grāfieni, un pāri galdam saskandināja glāzes ar grāfu, bērniem un viens otru. Atkal ieskrēja viesmīļi, grabēja krēsli, un viesi tādā pašā secībā, bet sarkanākām sejām atgriezās viesistabā un grāfa kabinetā.

Bostonas galdi tika pārvietoti atsevišķi, viesības tika sarīkotas, un grāfa viesi apmetās divās dzīvojamās istabās, dīvānu istabā un bibliotēkā.
Grāfs, izvēdinādams kārtis, ar grūtībām spēja pretoties ieradumam pēcpusdienas snaudā un par visu smējās. Jaunieši, grāfienes mudināti, pulcējās pie klavihorda un arfas. Džūlija pirmā pēc visu lūguma nospēlēja skaņdarbu ar variācijām uz arfas un kopā ar citām meitenēm sāka lūgt Natašu un Nikolaju, kas pazīstami ar savu muzikalitāti, kaut ko nodziedāt. Nataša, kuru uzrunāja par lielu meiteni, acīmredzot ļoti lepojās ar to, bet tajā pašā laikā viņa bija bailīga.
- Ko mēs dziedāsim? – viņa jautāja.
"Atslēga," atbildēja Nikolajs.
- Nu, pasteidzamies. Boriss, nāc šurp,” sacīja Nataša. - Kur ir Sonja?
Viņa paskatījās apkārt un, ieraudzījusi, ka draudzenes nav istabā, skrēja viņai pakaļ.
Ieskrējusi Sonjas istabā un neatradusi tur savu draugu, Nataša ieskrēja bērnistabā - un Sonjas tur nebija. Nataša saprata, ka Sonja atrodas koridorā uz krūtīm. Lāde koridorā bija Rostovas mājas jaunākās sieviešu paaudzes bēdu vieta. Patiešām, Sonja savā gaisīgajā rozā kleitā, to saspiedusi, gulēja ar seju uz aukles netīrās svītrainās spalvu gultas, uz krūtīm un, aizsedzot seju ar pirkstiem, rūgti raudāja, kratīdama kailos plecus. Natašas animācijas seja, kurai visu dienu bija dzimšanas diena, pēkšņi mainījās: viņas acis apstājās, tad viņas platais kakls nodrebēja, lūpu kaktiņi nokrita.
-Sonja! kas tu esi?... Kas, kas tev kaiš? Oho vau!…
Un Nataša, viņu atlaidusi liela mute un kļuvusi pavisam slikta, viņa sāka rēkt kā bērns, nezinot iemeslu un tikai tāpēc, ka Sonija raudāja. Sonja gribēja pacelt galvu, gribēja atbildēt, bet nespēja un slēpās vēl vairāk. Nataša raudāja, apsēdusies uz zilās spalvu gultas un apskaudama savu draugu. Sakopusi spēkus, Sonja piecēlās, sāka slaucīt asaras un stāstīt stāstu.
- Nikoļenka pēc nedēļas aiziet, iznāca viņa... papīrs... viņš pats man teica... Jā, es tomēr neraudātu... (viņa parādīja lapiņu, ko turēja rokās). viņas roka: tā bija Nikolaja rakstīta dzeja) Es joprojām neraudātu, bet tu nevarēji... neviens nevar saprast... kāda viņam dvēsele.
Un viņa atkal sāka raudāt, jo viņa dvēsele bija tik laba.
"Tu jūties labi... Es tevi neapskaužu... Es mīlu tevi un arī Borisu," viņa teica, sakopot spēkus, "viņš ir jauks... jums nav nekādu šķēršļu." Un Nikolajs ir mans brālēns... man vajag... pašu metropolītu... un tas nav iespējams. Un tad, ja mamma... (Sonja uzskatīja grāfieni un sauca māti), viņa teiks, ka es sabojāju Nikolaja karjeru, man nav sirds, ka esmu nepateicīgs, bet tiešām... Dieva dēļ... (viņa sakrustojās) Es arī viņu tik ļoti mīlu, un jūs visas, tikai Vera... Priekš kam? Ko es viņai izdarīju? Esmu jums tik pateicīga, ka labprāt ziedotu visu, bet man nav nekā...
Sonja vairs nevarēja runāt un atkal paslēpa galvu rokās un spalvu gultā. Nataša sāka nomierināties, taču no viņas sejas bija skaidri redzams, ka viņa saprot drauga bēdu nozīmi.
-Sonja! - viņa pēkšņi teica, it kā būtu uzminējusi patiesais iemesls māsīcas bēdas. – Vai tā, Vera ar tevi runāja pēc vakariņām? Jā?
– Jā, Nikolajs pats rakstīja šos dzejoļus, un es nokopēju citus; Viņa atrada tos uz mana galda un teica, ka parādīs mammai, kā arī teica, ka esmu nepateicīga, ka mamma nekad neļaus viņam mani precēt, un viņš apprecēs Džūliju. Jūs redzat, kā viņš ir ar viņu visu dienu... Nataša! Priekš kam?…
Un atkal viņa raudāja rūgtāk nekā agrāk. Nataša viņu pacēla, apskāva un, caur asarām smaidot, sāka viņu nomierināt.
- Sonja, neticiet viņai, mīļā, neticiet viņai. Vai atceries, kā mēs visi trīs runājāmies ar Nikoļenku dīvānu istabā; atceries pēc vakariņām? Galu galā mēs visu izlēmām, kā būs. Es neatceros, kā, bet jūs atceraties, kā viss bija labi un viss bija iespējams. Tēvoča Šinšina brālis ir precējies ar brālēnu, un mēs esam otrie brālēni. Un Boriss teica, ka tas ir ļoti iespējams. Zini, es viņam visu izstāstīju. Un viņš ir tik gudrs un tik labs," sacīja Nataša... "Tu, Sonja, neraudi, mana mīļā, Sonja." – Un viņa smejoties noskūpstīja viņu. - Ticība ir ļauna, lai Dievs viņu svētī! Bet viss būs labi, un viņa mammai neteiks; Nikoļenka to teiks pats, un viņš pat nedomāja par Džūliju.
Un viņa noskūpstīja viņu uz galvas. Sonja piecēlās kājās, kaķēns atdzīvojās, viņa acis mirdzēja, un šķita, ka viņš bija gatavs vicināt asti, uzlēkt uz savām mīkstajām ķepām un atkal spēlēt ar bumbu, kā viņam pieklājas.
- Tu domā? vai ne? Ar Dievu? - viņa teica, ātri iztaisnojot kleitu un matus.
- Tiešām, dievs! – Nataša atbildēja, iztaisnojot noklīdušu rupju matu šķipsnu zem draudzenes bizes.
Un viņi abi smējās.
- Nu, iesim dziedāt "The Key".
- Ejam.
"Ziniet, šis resnais Pjērs, kas sēdēja man pretī, ir tik smieklīgs!" – Nataša pēkšņi apstājās. – Man ir ļoti jautri!
Un Nataša skrēja pa koridoru.
Sonja, nokratīdama pūkas un paslēpusi dzejoļus krūtīs, līdz kaklam ar izvirzītiem krūšu kauliem, viegliem, jautriem soļiem, ar pietvīkušu seju skrēja pēc Natašas pa gaiteni uz dīvānu. Pēc viesu lūguma jaunieši nodziedāja “Atslēgas” kvartetu, kas visiem ļoti patika; tad Nikolajs vēlreiz nodziedāja dziesmu, ko bija iemācījies.
Jaukā naktī, mēness gaismā,
Iedomājieties sevi laimīgu
Ka pasaulē vēl ir kāds,
Kurš arī par tevi domā!
Kā viņa ar savu skaisto roku,
Ejot gar zelta arfu,
Ar savu kaislīgo harmoniju
Aicina pie sevis, sauc tevi!
Vēl viena vai divas dienas, un debesis nāks...
Bet ah! tavs draugs nedzīvos!
Un viņš vēl nav pabeidzis dziedāt pēdējie vārdi, kad zālē jaunatne gatavojās dejot un koros mūziķi sāka klauvēt kājas un klepot.

Pjērs sēdēja viesistabā, kur Šinšins it kā ar ciemiņu no ārzemēm uzsāka ar viņu Pjēram garlaicīgu politisku sarunu, kurai pievienojās arī citi. Kad sāka skanēt mūzika, Nataša iegāja viesistabā un, smejoties un pietvīkusi, devās tieši pie Pjēra, sacīja:
- Mamma man teica, lai uzaicinu tevi dejot.
"Es baidos sajaukt skaitļus," sacīja Pjērs, "bet, ja vēlaties būt mans skolotājs..."
Un viņš pasniedza savu resno roku, nolaižot to zemu, tievai meitenei.
Kamēr pāri iekārtojās un mūziķi iekārtojās, Pjērs apsēdās kopā ar savu mazo dāmu. Nataša bija pilnīgi laimīga; viņa dejoja ar lielu, ar kādu, kas atbrauca no ārzemēm. Viņa sēdēja visu priekšā un runāja ar viņu kā lielu meiteni. Viņai rokā bija vēdeklis, kuru viena jaunkundze bija iedevusi turēt. Un, pieņemot vispasaulīgāko pozu (Dievs zina, kur un kad viņa to uzzināja), viņa, vēdinot sevi un smaidot cauri ventilatoram, runāja ar savu kungu.
- Kas tas ir, kas tas ir? Paskaties, paskaties, — vecā grāfiene sacīja, izejot cauri zālei un norādot uz Natašu.
Nataša nosarka un iesmējās.
- Nu, kā ar tevi, mammu? Nu, kādas medības tu meklē? Kas te pārsteidzošs?

Trešās eko sesijas vidū viesistabā, kur spēlējās grāfs un Marija Dmitrijevna, sāka kustēties krēsli, un lielākā daļa godājamo viesu un sirmgalvju pēc ilgas sēdēšanas izstaipījās un lika makus un makus. kabatās, izgāja pa priekšnama durvīm. Marija Dmitrijevna gāja pa priekšu kopā ar grāfu — abas jautrām sejām. Grāfs ar rotaļīgu pieklājību kā balets pasniedza savu noapaļoto roku Marijai Dmitrijevnai. Viņš iztaisnojās, un viņa sejā iedegās īpaši drosmīgs, viltīgs smaids, un, tiklīdz tika izdejota pēdējā ekozāzes figūra, viņš sita plaukstas mūziķiem un kliedza korim, uzrunājot pirmo vijoli:
- Semjons! Vai jūs zināt Danilu Kuporu?
Šī bija grāfa mīļākā deja, ko viņš dejoja jaunībā. (Danilo Kupors patiesībā bija viena leņķu figūra.)
“Paskatieties uz tēti,” Nataša kliedza visai zālei (pilnīgi aizmirstot, ka dejo ar lielo), nolieca savu cirtaino galvu uz ceļiem un izplūda zvana smieklos visā zālē.
Patiešām, visi zālē esošie ar prieka smaidu raudzījās uz dzīvespriecīgo sirmgalvi, kurš blakus savai cienīgajai kundzei Marijai Dmitrijevnai, kura bija garāka par viņu, noapaļoja rokas, laicīgi tās kratīdams, iztaisnoja plecus, savija. kājas, nedaudz sita pēdas, un ar arvien ziedošāku smaidu apaļajā sejā viņš sagatavoja publiku gaidāmajam. Tiklīdz atskanēja jautras, izaicinošās Danila Kupora skaņas, kas līdzīgas jautrai pļāpāšanai, visas zāles durvis pēkšņi piepildījās ar vīriešu sejām vienā pusē un sieviešu smaidīgām kalpotāju sejām no otras, kas iznāca paskaties uz jautro saimnieku.
- Tēvs ir mūsu! Ērglis! – aukle skaļi teica no vienām durvīm.
Grāfs labi dejoja un prata, bet viņa kundze nemācēja un negribēja labi dejot. Viņas milzīgais ķermenis stāvēja taisni ar spēcīgajām rokām, kas karājās uz leju (viņa pasniedza tīklojumu grāfienei); tikai viena stingra lieta, bet skaista seja viņa dejoja. Tas, kas izpaudās visā grāfa apaļajā figūrā, Marijā Dmitrijevnā izpaudās tikai arvien smaidošā sejā un raustītā degunā. Bet, ja grāfs, kļūstot arvien neapmierinātāks, savaldzināja klausītājus ar savu mīksto kāju veiklajiem pagriezieniem un viegliem lēcieniem, Marija Dmitrijevna ar mazāko degsmi kustinot plecus vai pagriezienos noapaļojot rokas un štancējot mazāk iespaidu par nopelniem, ko visi novērtēja viņas aptaukošanos un vienmēr klātesošo smagumu. Deja kļuva arvien dzīvāka. Viņu kolēģi ne minūti nespēja piesaistīt sev uzmanību un pat nemēģināja to darīt. Visu aizņēma grāfs un Marija Dmitrijevna. Nataša parāva piedurknes un kleitas visiem klātesošajiem, kuri jau skatījās uz dejotājiem, un pieprasīja, lai viņi paskatās uz tēti. Deju starplaikos Grāfs dziļi ievilka elpu, pamāja ar roku un kliedza mūziķiem, lai viņi ātri spēlē. Ātrāk, ātrāk un ātrāk, ātrāk un ātrāk un ātrāk, grāfs atlocījās, tagad uz pirkstgaliem, tagad uz papēžiem, steidzoties apkārt Marijai Dmitrijevnai un, visbeidzot, pagriezis savu dāmu savā vietā, spēra pēdējo soli, paceļot savu mīksto kāju uz augšu no. aiz muguras, ar smaidošu seju noliecis nosvīdušo galvu un apaļi vicinot labā roka aplausiem un smiekliem, īpaši no Natašas. Abi dejotāji apstājās, dziļi ievilkdami elpu un slaukdamies ar kembriskiem lakatiņiem.
"Tā viņi dejoja mūsu laikos, ma chere," sacīja grāfs.
- Ak jā, Danila Kupor! - Marija Dmitrijevna sacīja, smagi un ilgi izlaidusi garu, atrotīdama piedurknes.

Kamēr rostovieši zālē dejoja sesto skaņu, skanot nogurušu mūziķu skaņām, bet nogurušie viesmīļi un pavāri gatavoja vakariņas, sestais sitiens skāra grāfu Bezuhiju. Ārsti paziņoja, ka nav cerību uz atveseļošanos; pacientam tika dota klusā grēksūdze un komūnija; viņi gatavojās ziedošanai, un mājā valdīja burzma un gaidu nemiers, kas šādos brīžos ir ierasts. Ārpus mājas aiz vārtiem drūzmējās apbedītāji, kas slēpās no tuvojošajiem ratiem, gaidot bagātīgu pasūtījumu grāfa bērēm. Maskavas virspavēlnieks, kurš pastāvīgi sūtīja adjutantus interesēties par grāfa stāvokli, tajā vakarā pats ieradās atvadīties no slavenā Katrīnas muižnieka grāfa Bezukhima.
Lieliskā uzņemšanas telpa bija pilna. Visi ar cieņu piecēlās kājās, kad virspavēlnieks, apmēram pusstundu bijis viens ar pacientu, iznāca no turienes, nedaudz atdeva lokus un cenšoties pēc iespējas ātrāk paiet garām ārstu, garīdznieku un radinieku skatieniem. fiksēts uz viņu. Princis Vasilijs, kurš šajās dienās bija zaudējis svaru un nobālējis, nozāģēja virspavēlnieku un vairākas reizes klusi viņam kaut ko atkārtoja.
Nometis virspavēlnieku, princis Vasilijs viens pats apsēdās uz krēsla zālē, augstu sakrustojis kājas, atspiedis elkoni uz ceļgala un ar roku aizvēris acis. Kādu laiku šādi nosēdējis, viņš piecēlās un neparasti steidzīgiem soļiem, izbiedētām acīm skatīdamies apkārt, pa garo gaiteni devās uz mājas aizmugurējo pusi, pie vecākās princeses.
Tie, kas atradās vāji apgaismotajā telpā, runāja savā starpā nevienmērīgi čukstus un ik reizi apklusa un ar jautājumu un gaidu pilnām acīm atskatījās uz durvīm, kas veda uz mirstošā vīrieša kambariem, un atskanēja vāja skaņa, kad kāds iznāca ārā. vai ievadīja to.
"Cilvēka robeža," sacīja vecais vīrs, garīdznieks, kundzei, kas apsēdās viņam blakus un naivi klausījās viņā, "robeža ir noteikta, jūs to nevarat pārkāpt."
"Es domāju, vai nav par vēlu veikt attīrīšanu?" - pievienojot garīgo titulu, dāma jautāja, it kā viņai nebūtu sava viedokļa šajā jautājumā.
"Tas ir liels sakraments, māt," atbildēja garīdznieks, pārbraucot ar roku pār savu pliko vietu, pa kuru stiepās vairākas ķemmētu pussiru matu šķipsnas.
-Kas tas ir? vai pats virspavēlnieks bija? - viņi jautāja istabas otrā galā. - Cik jauneklīgi!...
- Un septītā desmitgade! Ko viņi saka, ka grāfs neuzzinās? Vai vēlējāties veikt attīrīšanu?
"Es zināju vienu lietu: es biju lietojis līdzekli septiņas reizes."
Otrā princese tikko izgāja no pacienta istabas ar asaru notraipītām acīm un apsēdās blakus ārstam Lorenam, kurš graciozā pozā sēdēja zem Ketrīnas portreta, atspiedies ar elkoņiem pret galdu.
"Tres beau," sacīja ārsts, atbildot uz jautājumu par laikapstākļiem, "tres beau, princesse, et puis, a Moscou on se croit a la campagne." [skaists laiks, princese, un tad Maskava tik ļoti izskatās pēc ciemata.]
"N"est ce pas? [Vai tā nav?]," sacīja princese nopūšoties. "Tātad viņš var dzert?"
Lorena par to domāja.
– Vai viņš paņēma zāles?
- Jā.
Ārsts paskatījās uz breget.
– Paņemiet glāzi vārīta ūdens un ielieciet une pincee (to ar savu plāni pirksti parādīja, ko une pincee) de cremortartari… [šķipsniņa cremortartari…]
"Klausies, es nedzēru," vācu ārsts sacīja adjutantam, "tā ka pēc trešā sitiena nekas nepalika."
– Kāds viņš bija jauns cilvēks! - teica adjutants. – Un kam šī bagātība nonāks? – viņš čukstus piebilda.
"Būs okotņiks," vācietis atbildēja smaidot.
Visi atskatījās uz durvīm: tās čīkstēja, un otrā princese, pagatavojusi Lorēnas parādīto dzērienu, aiznesa tās slimajam. Vācu ārsts vērsās pie Lorēnas.

Tiklīdz mēs pārgājām pie mūsdienu dabaszinātņu koncepcijas fiziskajiem pamatiem, tad, kā jūs droši vien pamanījāt, fizikā ir vairāki šķietami vienkārši, bet fundamentāli jēdzieni, kas tomēr nav tik vienkārši saprotami. prom. Tajos ietilpst telpa, laiks, kas mūsu kursā tiek nemitīgi aplūkots, un tagad vēl viens fundamentāls jēdziens – lauks. Diskrētu objektu mehānikā, Galileo, Ņūtona, Dekarta, Laplasa, Lagranža, Hamiltona mehānikā un citās fizikālā klasicisma mehānikās mēs piekristu, ka diskrēto objektu mijiedarbības spēki izraisa to kustības parametru (ātruma) izmaiņas. , impulss, leņķiskais impulss), maina savu enerģiju, veic darbu utt. Un tas kopumā bija skaidrs un saprotams. Tomēr, pētot elektrības un magnētisma būtību, radās izpratne, ka elektriskie lādiņi var mijiedarboties viens ar otru bez tieša kontakta. Šķiet, ka šajā gadījumā mēs pārejam no neliela attāluma darbības jēdziena uz bezkontakta liela attāluma darbību. Tas noveda pie lauka jēdziena.

Šī jēdziena formālā definīcija ir šāda: fiziskais lauks ir īpaša matērijas forma, kas savieno vielas daļiņas (objektus) vienotas sistēmas un vienas daļiņas darbības pārnešana uz otru ar ierobežotu ātrumu. Tiesa, kā jau minējām, šādas definīcijas ir pārāk vispārīgas un ne vienmēr nosaka jēdziena dziļo un konkrēto praktisko būtību. Fiziķiem bija grūtības atmest ideju par ķermeņu fizisko kontaktu mijiedarbību un ieviesa tādus modeļus kā elektriskie un magnētiskie "šķidrumi", lai izskaidrotu dažādas parādības, lai izplatītu vibrācijas, viņi izmantoja ideju par vides daļiņu mehāniskajām vibrācijām ētera, optisko šķidrumu, kaloriju, flogistonu siltuma parādībās, aprakstot tos arī no mehāniskā viedokļa, un pat biologi ieviesa "dzīvības spēku", lai izskaidrotu procesus dzīvajos organismos. Tas viss ir nekas vairāk kā mēģinājumi aprakstīt darbības pārraidi caur materiālu (“mehānisko”) vidi.

Taču Faradeja (eksperimentāli), Maksvela (teorētiski) un daudzu citu zinātnieku darbi parādīja, ka elektromagnētiskie lauki pastāv (arī vakuumā) un tieši tie pārraida elektromagnētiskās svārstības. Izrādījās, ka redzamā gaisma ir tās pašas elektromagnētiskās vibrācijas noteiktā vibrāciju frekvenču diapazonā. Tika konstatēts, ka elektromagnētiskie viļņi vibrāciju skalā tiek iedalīti vairākos veidos: radioviļņi (103 - 10-4), gaismas viļņi (10-4 - 10-9 m), IR (5 × 10-4 - 8 × 10). -7 m), UV (4 × 10-7 - 10-9 m), rentgena starojums (2 × 10-9 - 6 × 10-12 m), γ-starojums (< 6 ×10-12 м).

Tātad, kas ir lauks? Vislabāk ir izmantot kaut kādu abstraktu attēlojumu, un šajā abstrakcijā atkal nav nekā neparasta vai nesaprotama: kā mēs redzēsim vēlāk, tās pašas abstrakcijas tiek izmantotas mikropasaules fizikas un Visuma fizikas konstruēšanā. Vienkāršākais veids, kā pateikt, ka lauks ir jebkurš fizisks lielums, kas dažādos telpas punktos iegūst dažādas vērtības. Piemēram, temperatūra ir lauks (šajā gadījumā skalārs), ko var raksturot kā T = T(x, y, z) vai, ja tā laika gaitā mainās, T = T (x, y, z , t) . Var būt spiediena lauki, tostarp atmosfēras gaiss, cilvēku vai dažādu tautu izplatības lauks starp iedzīvotājiem, ieroču izplatība uz Zemes, dažādas dziesmas, dzīvnieki, jebkas. Var būt arī vektoru lauki, piemēram, plūstoša šķidruma ātruma lauks. Mēs jau zinām, ka ātrums (x, y, z, t) ir vektors. Tāpēc šķidruma kustības ātrumu jebkurā telpas punktā momentā t pierakstām formā (x, y, z, t). Elektromagnētiskos laukus var attēlot līdzīgi. Konkrēti, elektriskais lauks ir vektors, jo Kulona spēks starp lādiņiem dabiski ir vektors:

(1.3.1)
Liela atjautība ir ieguldīta, palīdzot cilvēkiem vizualizēt lauku uzvedību. Un izrādījās, ka vispareizākais skatījums ir abstraktākais: jums tikai jāuzskata lauks par kāda parametra koordinātu un laika matemātisku funkciju, kas apraksta parādību vai efektu.

Tomēr mēs varam pieņemt arī skaidru, vienkāršu vektoru lauka modeli un tā aprakstu. Varat izveidot lauka garīgo ainu, daudzos telpas punktos zīmējot vektorus, kas nosaka kādu mijiedarbības vai kustības procesa raksturlielumu (šķidruma plūsmai tas ir kustīgas daļiņu plūsmas ātruma vektors; elektriskās parādības var būt uzskatīts par modeli kā uzlādēts šķidrums ar savu lauka intensitātes vektoru utt.). Ņemiet vērā, ka kustības parametru noteikšana, izmantojot koordinātas un impulsu, klasiskajā mehānikā ir Lagranža metode, un noteikšana ar ātruma vektoriem un plūsmām ir Eilera metode. Šo modeļa attēlojumu ir viegli atcerēties no skolas fizikas kursa. Tās ir, piemēram, elektriskā lauka līnijas (Zīm.). Pēc šo līniju blīvuma (precīzāk, pieskares tām), mēs varam spriest par šķidruma plūsmas intensitāti. Šo līniju skaits uz laukuma vienību, kas atrodas perpendikulāri spēka līnijām, būs proporcionāls elektriskā lauka intensitātei E. Lai gan Faradeja 1852. gadā ieviestā spēka līniju attēls ir ļoti vizuāls, jāsaprot, ka tas ir tikai parasts attēls, vienkāršs fizisks modelis (un tāpēc abstrakts), jo, protams, dabā nav līniju vai pavedienu, kas stiepjas telpā un spēj ietekmēt citus ķermeņus. Spēka līnijas faktiski nepastāv, tās tikai atvieglo ar spēku laukiem saistīto procesu izskatīšanu.

Šajā fiziskajā modelī varat iet tālāk: noteikt, cik daudz šķidruma ieplūst vai izplūst no noteikta tilpuma ap izvēlēto punktu ātrumu vai intensitātes laukā. Tas ir saistīts ar saprotamu priekšstatu par šķidruma avotu un tā noteku klātbūtni noteiktā tilpumā. Šādas idejas noved mūs pie plaši izmantotajiem vektoru lauka analīzes jēdzieniem: plūsma un cirkulācija. Neskatoties uz zināmu abstrakciju, patiesībā tie ir vizuāli, tiem ir skaidra fiziska nozīme un tie ir diezgan vienkārši. Ar plūsmu mēs saprotam kopējo šķidruma daudzumu, kas izplūst laika vienībā caur kādu iedomātu virsmu mūsu izvēlētā punkta tuvumā. Matemātiski tas ir uzrakstīts šādi:

(1.3.2)
tie. šis lielums (plūsma Фv) ir vienāds ar ātruma kopējo reizinājumu (integrāli) uz virsmas ds, caur kuru šķidrums plūst.

Aprites jēdziens ir saistīts arī ar plūsmas jēdzienu. Var jautāt: vai mūsu šķidrums cirkulē, vai tas nāk caur izvēlētā tilpuma virsmu? Cirkulācijas fiziskā nozīme ir tāda, ka tā nosaka šķidruma kustības mēru (t.i., atkal saistībā ar ātrumu) caur slēgtu cilpu (līnija L, pretstatā plūsmai caur virsmu S). To var pierakstīt arī matemātiski: cirkulācija pa L

(1.3.3)
Protams, jūs varat teikt, ka šie plūsmas un cirkulācijas jēdzieni joprojām ir pārāk abstrakti. Jā, tā ir taisnība, bet tomēr labāk ir izmantot abstraktus attēlojumus, ja tie galu galā sniedz pareizos rezultātus. Protams, žēl, ka tās ir abstrakcija, bet pagaidām neko nevar darīt.

Tomēr izrādās, ka, izmantojot šos divus plūsmas un cirkulācijas jēdzienus, var nonākt pie Maksvela slavenajiem četriem vienādojumiem, kas apraksta gandrīz visus elektrības un magnētisma likumus, izmantojot lauku attēlojumu. Tomēr tur tiek izmantoti vēl divi jēdzieni: diverģence - novirze (piemēram, viena un tā pati plūsma telpā), kas apraksta avota mēru, un rotors - virpulis. Bet mums tie nebūs vajadzīgi, lai kvalitatīvi izskatītu Maksvela vienādojumus. Protams, mēs savā kursā tos necitēsim un vēl mazāk atcerēsimies. Turklāt no šiem vienādojumiem izriet, ka elektriskie un magnētiskie lauki ir saistīti viens ar otru, veidojot vienu elektromagnētisko lauku, kurā elektromagnētiskie viļņi izplatās ar ātrumu vienāds ātrums gaismas c = 3 × 108 m/s. No šejienes, starp citu, tika izdarīts secinājums par gaismas elektromagnētisko dabu.

Maksvela vienādojumi ir elektrības un magnētisma eksperimentālo likumu matemātisks apraksts, ko iepriekš noteikuši daudzi zinātnieki (Amper, Oersted, Bio-Savart, Lenz un citi) un daudzējādā ziņā Faradejs, par kuru viņi teica, ka viņam nav. laiks pierakstīt to, ko viņš atklāj. Jāpiebilst, ka Faradejs lauka idejas formulēja kā jaunu matērijas eksistences formu ne tikai kvalitatīvā, bet arī kvantitatīvā līmenī. Interesanti, ka viņš savas zinātniskās piezīmes aizzīmogoja aploksnē, lūdzot to atvērt pēc viņa nāves. Tomēr tas tika izdarīts tikai 1938. gadā. Tāpēc ir godīgi uzskatīt, ka elektromagnētiskā lauka teorija ir Faradeja-Maksvela teorija. Izsakot cieņu Faradeja nopelniem, elektroķīmijas dibinātājs un Londonas Karaliskās biedrības prezidents Dž. Deivijs, kura labā Faradejs sākotnēji strādāja par laborantu, rakstīja: “Lai gan esmu izveidojis numuru zinātniskie atklājumi"Visvairāk ievērības cienīgs ir tas, ka es atklāju Faradeju."

Mēs šeit neapspriedīsim daudzas parādības, kas saistītas ar elektrību un magnētismu (fizikā tam ir sadaļas), taču mēs atzīmējam, ka gan elektro- un magnetostatikas parādības, gan lādēto daļiņu dinamika klasiskajā attēlojumā ir labi aprakstītas Maksvela vienādojumi. Tā kā visi ķermeņi mikro- un makrokosmosā ir vienā vai otrā veidā uzlādēti, Faradeja-Maksvela teorija iegūst patiesi universālu raksturu. Tās ietvaros ir aprakstīta un izskaidrota lādētu daļiņu kustība un mijiedarbība magnētiskā un elektriskā lauka klātbūtnē. Maksvela četru vienādojumu fiziskā nozīme sastāv no šādiem noteikumiem.

1. Kulona likums, kas nosaka lādiņu q1 un q2 mijiedarbības spēkus

(1.3.4)
atspoguļo elektriskā lauka ietekmi uz šiem lādiņiem

(1.3.5)
kur ir elektriskā lauka stiprums un Kulona spēks. No šejienes jūs varat iegūt citus lādētu daļiņu (ķermeņu) mijiedarbības raksturlielumus: lauka potenciālu, spriegumu, strāvu, lauka enerģiju utt.

2. Elektriskās spēka līnijas sākas uz dažiem lādiņiem (parasti tiek uzskatīti par pozitīviem) un beidzas uz citiem - negatīviem, t.i. tie ir pārtraukti un sakrīt (tā ir to modeļa nozīme) ar elektriskā lauka intensitātes vektoru virzienu - tie ir vienkārši pieskares spēka līnijām. Magnētiskie spēki ir slēgti paši pret sevi, tiem nav ne sākuma, ne beigu, t.i. nepārtraukts. Tas ir pierādījums tam, ka nav magnētisko lādiņu.

3. Jebkura elektriskā strāva rada magnētisko lauku, un šo magnētisko lauku var radīt vai nu ar konstantu (tad būs pastāvīgs magnētiskais lauks) un mainīgu elektrisko strāvu, vai ar mainīgu elektrisko lauku (mainīgo magnētisko lauku).

4. Maiņstrāvas magnētiskais lauks Faradeja elektromagnētiskās indukcijas fenomena dēļ rada elektrisko lauku. Tādējādi mainīgie elektriskie un magnētiskie lauki rada viens otru un savstarpēji ietekmē. Tāpēc viņi runā par vienu elektromagnētisko lauku.

Maksvela vienādojumos ir iekļauta konstante c, kas apbrīnojami precīzi sakrīt ar gaismas ātrumu, no kā tika secināts, ka gaisma ir šķērsvilnis mainīgā elektromagnētiskajā laukā. Turklāt šis viļņu izplatīšanās process telpā un laikā turpinās bezgalīgi, jo elektriskā lauka enerģija pārvēršas magnētiskā lauka enerģijā un otrādi. Elektromagnētiskajos gaismas viļņos elektriskā un magnētiskā lauka intensitātes vektori svārstās savstarpēji perpendikulāri (no tā izriet, ka gaisma ir šķērsviļņi), un pati telpa darbojas kā viļņa nesējs, kas tādējādi ir saspringts. Tomēr viļņu (ne tikai gaismas) izplatīšanās ātrums ir atkarīgs no vides īpašībām. Tāpēc, ja gravitācijas mijiedarbība notiek “acumirklī”, t.i. ir liela attāluma, tad elektriskā mijiedarbība šajā ziņā būs maza, jo viļņu izplatīšanās telpā notiek ar ierobežotu ātrumu. Tipiski piemēri ir gaismas vājināšanās un izkliede dažādās vidēs.

Tādējādi Maksvela vienādojumi savieno gaismas parādības ar elektriskajām un magnētiskajām un tādējādi piešķir Faradeja-Musvela teorijai fundamentālu nozīmi. Vēlreiz atzīmēsim, ka elektromagnētiskais lauks eksistē visur Visumā, arī iekšā dažādas vides. Maksvela vienādojumiem ir tāda pati loma elektromagnētismā kā Ņūtona vienādojumiem mehānikā, un tie veido pasaules elektromagnētiskā attēla pamatu.

20 gadus pēc Faradeja-Maksvela teorijas radīšanas 1887. gadā Hercs eksperimentāli apstiprināja elektromagnētiskā starojuma klātbūtni viļņu garuma diapazonā no 10 līdz 100 m, izmantojot dzirksteļu izlādi un ierakstot signālu ķēdē vairākus metrus no dzirksteļu spraugas. Izmērījis starojuma parametrus (viļņa garumu un frekvenci), viņš atklāja, ka viļņu izplatīšanās ātrums sakrīt ar gaismas ātrumu. Pēc tam tika pētīti un izstrādāti citi elektromagnētiskā starojuma frekvenču diapazoni. Tika konstatēts, ka ir iespējams iegūt jebkuras frekvences viļņus, ja ir pieejams atbilstošs starojuma avots. Ar elektroniskām metodēm var iegūt elektromagnētiskos viļņus līdz 1012 Hz (no radioviļņiem līdz mikroviļņiem ar atomu starojumu, var iegūt infrasarkanos, gaismas, ultravioletos un rentgena viļņus (frekvenču diapazons no 1012 līdz 1020 Hz). Gamma starojumu ar svārstību frekvenci virs 1020 Hz izstaro atomu kodoli. Tādējādi tika noskaidrots, ka visa elektromagnētiskā starojuma būtība ir vienāda un tie visi atšķiras tikai savās frekvencēs.

Elektromagnētiskajam starojumam (tāpat kā jebkuram citam laukam) ir enerģija un impulss. Un šo enerģiju var iegūt, radot apstākļus, kādos lauks iekustina ķermeņus. Saistībā ar elektromagnētiskā viļņa enerģijas noteikšanu ir ērti paplašināt mūsu pieminēto plūsmas (šajā gadījumā enerģijas) jēdzienu līdz enerģijas plūsmas blīvuma attēlojumam, ko pirmo reizi ieviesa krievu fiziķis Umovs, kurš starp citu, bija iesaistīts vairāk vispārīgi jautājumi dabas zinātne, jo īpaši saikne starp dzīvajām būtnēm dabā un enerģiju. Enerģijas plūsmas blīvums ir elektromagnētiskās enerģijas daudzums, kas laika vienībā iet caur laukuma vienību, kas ir perpendikulāra viļņu izplatīšanās virzienam. Fiziski tas nozīmē, ka enerģijas izmaiņas telpas tilpumā nosaka tās plūsma, t.i. Umov vektors:

(1.3.6)
kur c ir gaismas ātrums.
Tā kā plakanajam vilnim E = B un enerģija ir vienādi sadalīta starp elektriskā un magnētiskā lauka viļņiem, (1.3.6) varam ierakstīt formā

(1.3.7)
Kas attiecas uz gaismas viļņa impulsu, tad to ir vieglāk iegūt no Einšteina slavenās formulas E = mc2, ko viņš ieguvis relativitātes teorijā, kas ietver arī gaismas ātrumu c kā elektromagnētiskā viļņa izplatīšanās ātrumu, tāpēc Einšteina formulas izmantošana šeit ir fiziski pamatota. Relativitātes teorijas problēmas aplūkosim tālāk 1.4. nodaļā. Šeit mēs atzīmējam, ka formula E = mc2 atspoguļo ne tikai sakarību starp enerģiju E un masu m, bet arī kopējās enerģijas nezūdamības likumu jebkurā gadījumā. fiziskais process, nevis atsevišķi masas un enerģijas saglabāšana.

Tad, ņemot vērā, ka enerģija E atbilst masai m, elektromagnētiskā viļņa impulss, t.i. masas un ātruma reizinājums (1.2.6.), ņemot vērā elektromagnētiskā viļņa ātrumu ar

(1.3.8)
Šis sadalījums ir parādīts skaidrības labad, jo, stingri ņemot, formula (1.3.8) ir nepareizi iegūta no Einšteina attiecības, jo ir eksperimentāli noskaidrots, ka fotona masa kā gaismas kvants ir vienāda ar nulli.

No mūsdienu dabaszinātņu viedokļa tieši Saule ar elektromagnētiskā starojuma palīdzību nodrošina apstākļus dzīvībai uz Zemes, un mēs varam kvantitatīvi noteikt šo enerģiju un impulsu pēc fizikāliem likumiem. Starp citu, ja ir gaismas impulss, tad gaismai ir jāizdara spiediens uz Zemes virsmu. Kāpēc mēs to nejūtam? Atbilde ir vienkārša un slēpjas dotajā formulā (1.3.8), jo c vērtība - milzīgs skaits. Neskatoties uz to, gaismas spiedienu ļoti smalkos eksperimentos eksperimentāli atklāja krievu fiziķis P. Ļebedevs, un Visumā to apstiprina komētu astes klātbūtne un novietojums, kas rodas elektromagnētiskā gaismas starojuma impulsa ietekmē. Vēl viens piemērs, kas apstiprina, ka laukam ir enerģija, ir signālu pārraide no kosmosa stacijām vai no Mēness uz Zemi. Lai gan šie signāli pārvietojas ar gaismas ātrumu c, bet ar ierobežotu laiku lielo attālumu dēļ (no Mēness signāls virzās 1,3 s, no pašas Saules - 7 s). Jautājums: kur atrodas starojuma enerģija starp raidītāju un kosmosa stacija un uztvērējs uz Zemes? Saskaņā ar saglabāšanas likumu tam kaut kur jābūt! Un tas patiešām ir ietverts šādā veidā tieši elektromagnētiskajā laukā.

Ņemiet vērā arī to, ka enerģijas pārnešana telpā var notikt tikai mainīgos elektromagnētiskajos laukos, kad mainās daļiņu ātrums. Ar pastāvīgu elektrisko strāvu tiek izveidots pastāvīgs magnētiskais lauks, kas iedarbojas uz lādētu daļiņu perpendikulāri tās kustības virzienam. Tas ir tā sauktais Lorenca spēks, kas “sagriež” daļiņu. Tāpēc pastāvīgs magnētiskais lauks neveic nekādu darbu (δA = dFdr), un līdz ar to nenotiek enerģijas pārnešana no lādiņiem, kas pārvietojas vadītājā, uz daļiņām ārpus vadītāja apkārtējā telpā caur pastāvīgu magnētisko lauku. Mainīga elektriskā lauka izraisīta mainīga magnētiskā lauka gadījumā lādiņi vadītājā piedzīvo paātrinājumu kustības virzienā un enerģiju var pārnest uz daļiņām, kas atrodas telpā pie vadītāja. Tāpēc tikai lādiņi, kas pārvietojas ar paātrinājumu, var pārnest enerģiju caur to radīto mainīgo elektromagnētisko lauku.

Atgriežoties pie vispārējs jēdziens lauku kā noteiktu atbilstošu lielumu vai parametru sadalījumu telpā un laikā, varam uzskatīt, ka šāds jēdziens attiecas uz daudzām parādībām ne tikai dabā, bet arī ekonomikā vai sabiedrībā, izmantojot atbilstošus fizikālos modeļus. Vienīgi katrā gadījumā jāpārliecinās, vai izvēlētais fiziskais lielums vai tā analogs uzrāda tādas īpašības, ka noderētu tā apraksts, izmantojot lauka modeli. Ņemiet vērā, ka lauku aprakstošo lielumu nepārtrauktība ir viens no galvenajiem lauka parametriem un ļauj izmantot atbilstošo matemātisko aparātu, ieskaitot iepriekš īsumā minēto.

Šajā ziņā ir diezgan pamatoti runāt par gravitācijas lauku, kurā gravitācijas spēka vektors nepārtraukti mainās, un par citiem laukiem (piemēram, informāciju, tirgus ekonomikas lauku, spēka lauki mākslas darbi utt.), kur izpaužas mums vēl nezināmi spēki vai vielas. Pareizi attiecinot savus dinamikas likumus uz debesu mehāniku, Ņūtons izveidoja universālās gravitācijas likumu

(1.3.9)
saskaņā ar kuru spēks, kas iedarbojas starp divām masām m1 un m2, ir apgriezti proporcionāls attāluma R kvadrātam starp tām, G ir gravitācijas mijiedarbības konstante. Ja pēc analoģijas ar elektromagnētisko lauku mēs ieviešam gravitācijas lauka intensitātes vektoru, tad no (1.3.9) varam pāriet tieši uz gravitācijas lauku.

Formulu (1.3.9.) var saprast šādi: masa m1 rada telpā noteiktus apstākļus, uz kuriem reaģē masa m2, kā rezultātā iedarbojas uz m1 vērstu spēku. Šie apstākļi ir gravitācijas lauks, kura avots ir masa m1. Lai katru reizi nepierakstītu spēku atkarībā no m2, vienādojuma (1.3.9.) abas puses sadalām ar m2, uzskatot to par testa ķermeņa masu, t.i. tas, uz kuru mēs iedarbojamies (tiek pieņemts, ka testa masa neievieš traucējumus gravitācijas laukā). Tad

(1.3.10)
Būtībā tagad (1.3.10.) labā puse ir atkarīga tikai no attāluma starp masām m1 un m2, bet nav atkarīga no masas m2 un nosaka gravitācijas lauku jebkurā telpas punktā, kas atrodas tālu no gravitācijas avota. m1 attālumā R neatkarīgi no tā, vai tur ir vai nav masa m2. Tāpēc mēs varam vēlreiz pārrakstīt (1.3.10) tā, lai gravitācijas lauka avota masai būtu noteicošā vērtība. Apzīmēsim (1.3.10.) labo pusi ar g:

(1.3.11)
kur M = m1.
Tā kā F ir vektors, tad dabiski arī g ir vektors. To sauc par gravitācijas lauka intensitātes vektoru un dod pilns aprakstsšis masas M lauks jebkurā telpas punktā. Tā kā g vērtība nosaka spēku, kas iedarbojas uz masas vienību, tad tās fiziskajā nozīmē un dimensijā tas ir paātrinājums. Tāpēc klasiskās dinamikas vienādojums (1.2.5.) pēc formas sakrīt ar spēkiem, kas darbojas gravitācijas laukā

(1.3.12)
Spēka līniju jēdzienu var attiecināt arī uz gravitācijas lauku, kur iedarbojošo spēku lielumu spriež pēc to biezuma (blīvuma). Sfēriskas masas gravitācijas spēka līnijas ir taisnas, vērstas uz sfēras centru, kuras smaguma avots ir masa M, un saskaņā ar (1.3.10) mijiedarbības spēki samazinās līdz ar attālumu no M saskaņā ar apgrieztās proporcionalitātes likumu. uz attāluma R kvadrātu. Tādējādi atšķirībā no elektriskā lauka spēka līnijām, kas sākas ar pozitīvo un beidzas ar negatīvo, gravitācijas laukā nav konkrētu punktu, kur tie sākas, bet tajā pašā laikā tie sniedzas līdz bezgalībai.

Pēc analoģijas ar elektrisko potenciālu (- potenciālā enerģija vienības lādiņš, kas atrodas elektriskajā laukā), mēs varam ieviest gravitācijas potenciālu

(1.3.13)
(1.3.13.) fiziskā nozīme ir tāda, ka Fgr ir potenciālā enerģija uz masas vienību. Elektrisko un gravitācijas lauka potenciālu ieviešana, kas atšķirībā no intensitātes vektoru lielumiem ir skalārie lielumi, vienkāršo kvantitatīvos aprēķinus. Ņemiet vērā, ka superpozīcijas princips ir piemērojams visiem lauka parametriem, kas sastāv no spēku darbības (intensitātes, potenciāla) neatkarības un iespējas aprēķināt iegūto parametru (gan vektoru, gan skalāru) ar atbilstošu saskaitījumu.

Neskatoties uz elektrisko (1.3.4.) un gravitācijas (1.3.9.) lauku pamatlikumu un tos raksturojošo parametru ieviešanas un izmantošanas metodiku līdzību, to būtību, pamatojoties uz tiem, vēl nav izdevies izskaidrot. vispārējs raksturs. Lai gan šādi mēģinājumi, sākot no Einšteina un vēl nesen, nemitīgi tiek veikti ar mērķi radīt vienota teorija lauki. Protams, tas vienkāršotu mūsu izpratni par fizisko pasauli un ļautu mums to aprakstīt vienādi. Mēs apspriedīsim dažus no šiem mēģinājumiem 1.6. nodaļā.

Tiek uzskatīts, ka gravitācijas un elektriskie lauki darbojas neatkarīgi un var vienlaikus pastāvēt jebkurā telpas punktā, viens otru neietekmējot. Kopējo spēku, kas iedarbojas uz testa daļiņu ar lādiņu q un masu m, var izteikt ar vektora summu u. Nav jēgas summēt vektorus, jo tiem ir dažādas dimensijas. Elektromagnētiskā lauka jēdziena ieviešana klasiskajā elektrodinamikā ar mijiedarbības un enerģijas pārnesi, viļņiem izplatoties telpā, ļāva attālināties no ētera mehāniskā attēlojuma. Vecajā koncepcijā priekšstats par ēteru kā noteiktu nesēju, kas izskaidro spēku kontaktdarbības pārnesi, tika atspēkots gan eksperimentāli ar Miķelsona eksperimentiem gaismas ātruma mērīšanā, gan galvenokārt ar Einšteina relativitātes teoriju. Izrādījās, ka ir iespējams aprakstīt fizisko mijiedarbību caur laukiem, kuriem vispārīgie dažādi veidi raksturlielumu lauki, par kuriem mēs šeit runājām. Tiesa, jāatzīmē, ka tagad daži zinātnieki daļēji atdzīvina ētera ideju, pamatojoties uz fiziskā vakuuma jēdzienu.

Tātad pēc mehāniskā attēla līdz tam laikam izveidojās jauns pasaules elektromagnētiskais attēls. To var uzskatīt par starpposmu saistībā ar mūsdienu dabaszinātnēm. Atzīmēsim dažus vispārīgās īpašībasšī paradigma. Tā kā tas ietver ne tikai idejas par laukiem, bet arī jaunus datus, kas līdz tam laikam bija parādījušies par elektroniem, fotoniem, atoma kodolmodeli, vielu ķīmiskās struktūras likumiem un elementu izvietojumu Mendeļejeva periodiskajā tabulā. un vairāki citi rezultāti par dabas izpratnes veidiem, tad, protams, šis jēdziens ietvēra arī idejas par kvantu mehāniku un relativitātes teoriju, par kurām tiks runāts tālāk.

Galvenais šajā attēlojumā ir spēja aprakstīt lielu skaitu parādību, pamatojoties uz lauka jēdzienu. Atšķirībā no mehāniskā attēla tika konstatēts, ka matērija pastāv ne tikai vielas, bet arī lauka formā. Elektromagnētiskā mijiedarbība, kas balstīta uz viļņu koncepcijām, diezgan pārliecinoši apraksta ne tikai elektriskos un magnētiskos laukus, bet arī optiskās, ķīmiskās, termiskās un mehāniskās parādības. Vielas lauka reprezentācijas metodoloģiju var izmantot arī, lai izprastu cita rakstura laukus. Ir veikti mēģinājumi saistīt mikroobjektu korpuskulāro raksturu ar procesu viļņveida raksturu. Tika konstatēts, ka elektromagnētiskā lauka mijiedarbības “nesējs” ir fotons, kas jau pakļaujas kvantu mehānikas likumiem. Tiek mēģināts atrast gravitonu kā gravitācijas lauka nesēju.

Tomēr, neskatoties uz ievērojamo progresu apkārtējās pasaules izpratnē, elektromagnētiskais attēls nav brīvs no trūkumiem. Tādējādi tā neuzskata varbūtības pieejas, būtībā varbūtības modeļi netiek atzīti par fundamentāliem, tiek saglabāta Ņūtona deterministiskā pieeja atsevišķu daļiņu aprakstam un stingra cēloņu un seku attiecību nepārprotamība (ko tagad apstrīd sinerģētika), kodols. mijiedarbība un to lauki ir izskaidrojami ne tikai ar elektromagnētisko mijiedarbību starp lādētām daļiņām. Kopumā šī situācija ir saprotama un izskaidrojama, jo katrs ieskats lietu būtībā padziļina mūsu izpratni un prasa jaunu adekvātu fizisko modeļu izveidi.

Dabas zinātnieki un filozofi pagātnē un tagadnē mēģināja izskaidrot dabas parādību daudzveidību ar kopējās nostājas. Tāpat fizikā zinātnieki centās reducēt reālos spēkus līdz ierobežotam skaitam fundamentālu mijiedarbību. Pašlaik četrus mijiedarbības veidus sauc par fundamentāliem, uz kuriem visi pārējie ir reducēti.

1.
Spēcīga vai kodola mijiedarbība U = De - a r /r. Šeit a=1/r o

R o ~10 -14 m ir raksturīgais attālums, kurā izpaužas kodolspēku darbība. Mijiedarbība ir neliela attāluma (nelielos attālumos), un tai ir pievilcības raksturs.

2.
Elektromagnētiskā mijiedarbība U cool = q 1 q 2 /r ir liela attāluma un tai ir pievilkšanās raksturs pretēju lādiņu gadījumā. Elektromagnētiskās un kodolenerģijas mijiedarbības intensitātes attiecība ir I em /I inde = 10 -2.

3.
Vāja mijiedarbība – īstermiņa I sl /I inde = 10 -14.

4.
Gravitācijas mijiedarbība - liela attāluma

I grav /I inde = 10 -39. U grav = Gm 1 m 2 /r – mijiedarbībai ir pievilcības raksturs.

Īstas pilnvaras. Elastība un berzes spēki

Elastīgie spēki.

Elastīgie spēki rodas kā reakcija uz deformāciju ciets. Definēsim dažus jēdzienus.

Deformācija (e) – ķermeņa punktu relatīvā nobīde.

Elastīgais spriegums (s) ir spiediens, kas rodas cietā ķermenī tā deformācijas laikā s = F/S. Šeit S ir apgabals, uz kuru iedarbojas elastīgais spēks F Attiecība starp spriegumu un deformāciju ir šāda.

S I – apgabals

Atbilst elastīgajam

Deformācijas. Šeit

Huka likums ir patiess:

s=Ee, kur E ir modulis

I II III elastība.

II – neelastības apgabals

• 
  deformācijas.

III – materiāla iznīcināšanas zona.

Stieņu formas korpusiem (stieņiem, sijām, caurulēm)

e = DL/L – relatīvais pagarinājums, E – Janga modulis. Bīdes spriegumi s^ ir saistīti ar bīdes deformācijām e^ = DD/D (D ir stieņa diametrs) caur bīdes moduli G: s^ = Ge^. Hidrodinamiskais spiediens P ir saistīts ar relatīvajām tilpuma izmaiņām caur kompresijas moduli K:

P = KDV/V. Izotropiem ķermeņiem būs tikai divi neatkarīgi elastības moduļi. Pārējo var pārrēķināt, izmantojot zināmas formulas, piemēram: E = 2G(1 + m). Šeit m ir Puasona koeficients.

Elastīgo spēku būtība ir saistīta ar fundamentālu elektromagnētisko mijiedarbību.

Berzes spēki

Spēkus, kas rodas starp saskarē esošo ķermeņu virsmām un novērš to relatīvo kustību, sauc par berzes spēkiem. Ar paralēlu pārnesi berzes spēku velk no ķermeņa smaguma centra. Tas ir vērsts pret ķermeņu relatīvās kustības ātrumu.

Ārējā jeb sausā berze ir berze, kas rodas starp cietiem ķermeņiem. Savukārt to iedala statiskajā berzē un kinemātiskajā berzē (slīdošā un ripošā). Statiskais berzes spēks ir vienāds ar maksimālo spēku, kas jāpieliek cietam ķermenim, lai tā kustība sāktos. F tr = kN

Šeit N ir normālais spiediena spēks.

uz koeficienta atkarību

berze no kustības ātruma

ķermeņa izlīdzināšana ir parādīta

zīmējums. Pie maza

braukšanas ātrumi

Berzes koeficients V mainās

kustība un ripošana ir mazāka par statiskās berzes koeficientu.

Statiskā berze ir saistīta ar mijiedarbojošo ķermeņu elastīgo deformāciju. Slīdes un rites berze ir saistīta ar ķermeņa virsmu neelastīgu deformāciju un pat to daļēju iznīcināšanu. Tāpēc kinemātisks

berzi pavada akustiskā emisija – troksnis.

Ritošā berze ir saistīta ar neelastību

ķermeņu deformācija. Tad

parādās horizontāls komponents

deformācijas reakcijas spēki N 2

uz virsmas zem riteņa priekšpuses - N 1

tas ir rites berzes spēks.

Berzes koeficienta samazināšanas veidi:

1.
Slīdošās berzes aizstāšana ar rites berzi.

2.
Sausās berzes aizstāšana ar viskozu berzi.

3.
Berzējošo detaļu virsmas apstrādes kvalitātes uzlabošana.

4.
Statiskās berzes aizstāšana ar slīdošo berzi un rites berzi, izmantojot skaņas un ultraskaņas vibrācijas.

5.
Ar polimēru pildītu kompozīciju izmantošana uz fluoroplastikas bāzes.

6. Gravitācijas mijiedarbība− vājākā no četrām pamata mijiedarbībām. Saskaņā ar Ņūtona universālās gravitācijas likumu divu punktu masu m 1 un m 2 gravitācijas mijiedarbības spēks F g ir vienāds ar

8. G = 6,67·10 -11 m 3 · kg –1 · cm –2 ir gravitācijas konstante, r ir attālums starp mijiedarbojošām masām m 1 un m 2. Gravitācijas mijiedarbības spēka attiecība starp diviem protoniem un Kulona elektrostatiskās mijiedarbības spēku starp tiem ir 10 -36.
Lielumu G 1/2 m sauc par gravitācijas lādiņu. Gravitācijas lādiņš ir proporcionāls ķermeņa masai. Tāpēc nerelativistiskajā gadījumā saskaņā ar Ņūtona likumu gravitācijas mijiedarbības spēka F g radītais paātrinājums nav atkarīgs no paātrinātā ķermeņa masas. Šis paziņojums nozīmē līdzvērtības princips .
Gravitācijas lauka pamatīpašība ir tāda, ka tas nosaka telpas-laika ģeometriju, kurā matērija pārvietojas. Saskaņā ar mūsdienu koncepcijām mijiedarbība starp daļiņām notiek, mainoties daļiņām starp tām - mijiedarbības nesējiem. Tiek uzskatīts, ka gravitācijas mijiedarbības nesējs ir gravitons, daļiņa ar spinu J = 2. Eksperimentāli gravitons nav atklāts. Gravitācijas kvantu teorija vēl nav izveidota.

Visas mūsu ikdienas darbības izriet no tā, ka mēs ar muskuļu palīdzību vai nu iedarbinām apkārtējos ķermeņus un uzturam šo kustību, vai arī apturam kustīgos ķermeņus.

Šie korpusi ir instrumenti (āmurs, pildspalva, zāģis), spēlēs - bumbiņas, ripas, šaha figūras. Ražošanā un lauksaimniecībā cilvēki iedarbina arī instrumentus. Tiesa, mūsdienās strādnieka loma arvien vairāk tiek samazināta līdz tehnikas vadīšanai. Bet jebkurā mašīnā jūs varat atrast vienkāršu roku darba instrumentu līdzību. IN šujmašīna ir adata, virpotājs ir kā plakne, ekskavatora kauss aizstāj lāpstu.

Dzinēji. Mašīnu izmantošana daudzkārt palielina darba ražīgumu, jo tajās tiek izmantoti dzinēji.

Jebkura dzinēja mērķis ir iedarbināt ķermeņus un uzturēt šo kustību, neskatoties uz bremzēšanu gan parastās berzes, gan “darba” pretestības dēļ (griezējam nevajadzētu vienkārši slīdēt pāri metālam, bet, iegriežoties tajā, noņemt skaidas; arklam irdināt zemi utt.). Šajā gadījumā uz kustīgu ķermeni no dzinēja sāniem jāiedarbojas spēkam, kura pielikšanas punkts kustas kopā ar ķermeni.

Ikdienas priekšstats par darbu. Kad cilvēks (vai jebkurš dzinējs) iedarbojas ar noteiktu spēku uz kustīgu ķermeni, tad mēs sakām, ka viņš strādā. Šī ikdienas ideja par darbu veidoja pamatu vienam no svarīgākajiem mehānikas jēdzieniem - spēka darba jēdzienam.

Darbu dabā veic vienmēr, kad spēks (vai vairāki spēki) no cita ķermeņa (citiem ķermeņiem) iedarbojas uz ķermeni tā kustības virzienā vai pret to. Tādējādi gravitācijas spēks darbojas, kad no klints nokrīt lietus lāses vai akmeņi. Tajā pašā laikā darbu veic arī berzes spēki, kas iedarbojas uz krītošajiem pilieniem vai akmeni no gaisa. Elastīgais spēks veic darbu arī tad, kad vēja saliekts koks iztaisnojas.

Darba definīcija. Otrais Ņūtona likums formā ļauj noteikt, kā ķermeņa ātrums mainās lielumā un virzienā, ja tas tiek ietekmēts laikā ∆ t spēka darbības.

Daudzos gadījumos ir svarīgi spēt aprēķināt ātruma moduļa izmaiņas, ja, pārvietojot ķermeni, uz to iedarbojas spēks Spēku ietekmi, kas izraisa to ātruma moduļa izmaiņas, raksturo a vērtība, kas ir atkarīga gan no ķermeņu spēkiem, gan kustībām. Mehānikā šo lielumu sauc spēka darbs.

Vispārīgā gadījumā, stingram ķermenim kustoties, tā dažādo punktu nobīdes ir dažādas, bet, nosakot spēka darbu, saprotam tā pielietojuma punkta nobīdi. Stingra ķermeņa translācijas kustības laikā visu tā punktu kustība sakrīt ar spēka pielikšanas punkta kustību.