Главная особенность кварков — дробный заряд. Кварки различаются спином,

ароматом и цветом. Аромат кварка-это его особая физичес­кая характеристика.

Для того чтобы учесть все известные адро­ны, необходимо было предположить

существование шести ви­дов кварков, различающихся ароматом: u (up — верхний),

d (down — нижний), s (strange — странный), c (charm — очарова­ние), b (beauty

— прелесть) и t(top — верхний). Существует ус­тойчивое мнение, что кварков не

должно быть больше. Считается, что каждый кварк имеет один из трех возмож­ных

цветов, которые выбраны произвольно: красный, зеленый, синий. Цвет кварка,

как и аромат, — условное название для определенной физической характеристики.

Каждому кварку соответствует антикварк с противополож­ным цветом

(антикрасный, антизеленый и антисиний). Кварки соединяются тройками, образуя

барионы (нейтрон, протон), или парами, образуя мезоны. Антикварки, соединясь

тройками, со­ответственно, образуют антибарионы. Мезон состоит из кварка и

антикварка. Суммарный цвет объединившихся кварков или ан­тикварков,

независимо от того, объединены три кварка (барионы), три антикварка

(антибарионы) или кварк и антикварк (ме­зоны), должен быть белым или

бесцветным. Белый цвет дает сумма красного, зеленого, синего или красного —

антикрасного, синего — антисинего и т.п. Кварки объединяются между собой

благодаря сильному взаи­модействию. Переносчиками сильного взаимодействия

выступа­ют глюоны, которые как бы «склеивают» кварки между собой. Глюоны

также имеют цвета, но в отличие от кварков их цвета смешанные, например

красный — антисиний и т.п., т.е. глюон состоит из цвета и антицвета.

Испускание или поглощение глюона меняет цвет кварка, но сохраняет аромат.

Известно восемь типов глюонов.

35. Фундаментальные физические взаимодействия

Все известные современной науке силы сводятся к четырем типам взаимодействий,

которые называются фундаментальными: гравитационное, электромагнитное, слабое

и сильное. Теория гравитации И. Ньютона, ос­нову которой составляет закон

всемирного тяготения, стала од­ной из составляющих классической механики.

Закон всемирно­го тяготения гласит: между двумя телами существует сила

притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно

пропорциональная квадрату расстояния между ними. Силы гравитации — это силы

притяжения. Гра­витационная сила действует на очень больших расстояниях, ее

интенсивность с увеличением расстояния убывает, но не исчеза­ет полностью.

Считается, что переносчиком гравитационного взаимодействия является

гипотетическая частица гравитон. Электромагнитное взаимодействие. Первой

единой теорией электромагнитного поля выступила концепция Дж. Максвелла.

Электромагнитные взаимодействия суще­ствуют только между заряженными

частицами: электрическое поле — между двумя покоящимися заряженными

частицами, маг­нитное — между двумя движущимися заряженными частицами.

Электромагнитные силы могут быть как силами притяжения, так и силами

отталкивания. Одноименно заряженные частицы оттал­киваются, разноименно —

притягиваются. Переносчиками этого типа взаимодействия являются фотоны. В

результате слабых взаимодействий нейтроны, входящие в состав атомного ядра,

распадаются на три типа частиц: положительно заряженные протоны, отрицательно

заряженные электроны и нейтральные нейтрино. Переносчиками слабого

взаимодей­ствия являются бозоны. Сильное взаимодействие удерживает протоны в

ядре атома, не позволяя им разле­теться под действием электромагнитных сил

отталкивания. Сильное взаимодействие ответственно за образование атомных

ядер, в нем участвуют только тяжелые частицы: протоны и нейтроны. Ядерные

взаимодействия не зависят от заряда частиц, перенос­чиками этого типа

взаимодействий являются глюоны. Примером сильного взаимодействия выступают

термоядерные реакции на Солнце и других звездах. Принцип сильного

взаимо­действия использован при создании водородного оружия.

36. Теория Объединения. Физическая симметрия. Супергравитация.

Принцип симметрии - утверждает, что если пространство однородно, перенос

системы как целого в пространстве не изменяет свойств системы. Если все

направления в пространстве равнозначны, то принцип симметрии разрешает

поворот системы как целого в пространстве. Принцип симметрии соблюдается,

если изменить начало отсчета времени. В соответствии с принципом, можно

произвести переход в другую систему отсчета, движущейся относительно данной

системы с постоянной скоростью.

Каждый закон сохранения связан с какой-либо симметрией в окружающем мире. Из

одно­родности пространства следует закон сохранения импульса, из однородности

времени — закон сохранения энергии, а из изо­тропности пространства — закон

сохранения момента импульса. Закон сохранения и превращения энергии

утверждает, что энергия не исчезает и не появляется вновь, а лишь переходит

из одной формы в другую. Закон сохранения импульса постулирует неизменность

импульса замкнутой системы с течением времени. Закон сохранения момента

импульса утверждает, что момент импульса замкнутой системы остается

неизменным с течением времени. Законы сохранения являются следствием

симметрии, т.е. инвариантности, неизменности структуры материальных объектов

относительно преобразований, или изменения физи­ческих условий их

существования. Законы сохранения энергии и импульса связаны с од­нородностью

времени и пространства, закон сохранения момен­та импульса — с симметрией

пространства относительно вра­щений. Законы сохранения зарядов связаны с

симметрией относительно специальных преобразований волновых функций,

описывающих частицы.

На смену классической физике, построенной на принципах механики И. Ньютона,

пришла новая фундаментальная теория — специальная теория относительности А.

Эйнштейна, которая гласит: любой процесс протекает одинаково в изолиро­ванной

материальной системе, находящейся в состоянии прямо­линейного и равномерного

движения, т.е. все инерциальные сис­темы отсчета равноправны между собой.

Таким образом было преодолено представление об эталонной абсолютной системе

отсчета, которую связывали с эфиром, все системы отсчета были признаны

равнозначными, не имеющими никаких преиму­ществ друг перед другом, а принцип

относительности приобрел всеобщий, универсальный характер. Следствием такого

понимания принципа относительности стало введение в физику понятия

инвариантности. Инвариант­ность понимается как неизменность физических

величин или свойств объектов при переходе от одной системы отсчета к дру­гой.

Все законы природы неизменны при переходе от одной инерциальной системы к

другой, т.е., находясь внутри инерци­альной системы, невозможно обнаружить,

движется она или по­коится. А. Эйнштейн сформулировал также принцип

инвариантнос­ти скорости света, который гласит: скорость света в вакууме не

зависит от скорости движения источника света или наблюда­теля и одинакова во

всех инерциальных системах отсчета. Ско­рость света является предельной

скоростью распространения материальных взаимодействий и равна 300 000 км/с.

39. Свойства физического пространства, причина времени

В современной науке физическим пространству и времени приписываются

определенные характеристики. Общими и для пространства, и для времени

являются свойства объективности и всеобщности. Пространство и время

объективны, так как су­ществуют независимо от сознания. Всеобщность означает,

что эти формы присущи всем без исключения воплощениям мате­рии на любом

уровне ее существования.

У пространства и времени есть ряд специфических характе­ристик. Так,

пространству приписываются протяженность, изотропность, однородность,

трехмерность. Протяженность предполагает наличие у каждого материального

объекта опреде­ленного местоположения. Изотропность означает равномерность

всех возможных направлений. Однородность пространства характеризует

отсутствие в нем каких-либо выделенных точек, т.е. при переносе в

простран­стве свойства системы не меняются. Физическому времени приписываются

свойства длительнос­ти, необратимости, однородности и одномерности.

Длитель­ность интерпретируется как продолжительность существования любого

материального объекта или процесса. Одномерность оз­начает, что положение

объекта во времени описывается един­ственной величиной. Однородность времени,

как и в случае с пространством, свидетельствует об отсутствии каких-либо

выде­ленных фрагментов, т.е. утверждает инвариантность физических законов

относительно выбора точки отсчета времени. Необрати­мость времени, его

однонаправленность от прошлого к будущему, связана с необратимостью

протекания некоторых фундаментальных процессов и характером законов в

квантовой механике. Существует также причинная концепция обоснования

необратимости времени, согласно которой если бы время было обратимо, то

причинная связь оказалась бы невозможной.

40. Общая теория относительности

Общая теория относительности позволяет рассматри­вать не только инерциальные

системы отсчета, но любые системы координат, которые движутся по

криволинейным траекториям и с любым ускорением.

Распространение результатов специальной теории на неинерциальные системы

отсчета привело к установле­нию зависимости между метрическими свойствами

пространства и времени и гравитационными взаимодействиями, т.е. в зависимости

от гравитацион­ных масс время замедляется или, напротив, ускоряется, а

про­странство искривляется. Общая теория относительности А. Эйнштейна

объединила в рамках одной концепции понятия инерции, гравитации и метри­ки

пространства—времени. Выводы общей и специальной тео­рии относительности и

неевклидовой геометрии полностью дискредитировали понятия абсолютного

пространства и абсо­лютного времени. Оказалось, что признанные классическими

субстанциональные представления не являются окончательными и единственно

верными.

41. Всеобщий релятивизм

Понятие о взаимосвязи и размерности физических величин. Все явления в мире

взаимосвязаны и подчиняются общим физическим законам. Чтобы сопоставлять

физические величины друг с другом нужно каждую физическую величину

представить через общие для всех исходные физические величины принимаемые за

первичные. Однако эти первичные величины могут быть выбраны произвольно и

тогда при расчетах возникнут дополнительные трудности. Чтобы их избежать

нужно определить физические категории , которые являются неизменными при

преобразованиях материи относительно которых будут оцениваться все остальные

физические величины и параметры. Если речь идет о всеобщих закономерностях

материи во Вселенной, то должны быть определены всеобщие физические

инварианты, которые не изменяются ни при каких преобразованиях форм материи и

ни при каких физических процессах. Общими физическими инвариантами могут быть

только такие категории, которые являются всеобщими для всех без исключения

физических явлений. Такими категориями являются движение и три его

неразрывных составляющих - материя, пространство и время. Размерность

физической величины - это выражение, показывающее связь данной физической

величины с физическими величинами, положенными в основу системы единиц.

Размерность записывается в виде произведения символов соответствующих

основных величин, возведенных в определенные степени, которые называются

показателями размерности. Величины, в которые все основные величины входят в

степени 0, называются безразмерными. Во всех остальных случаях размерность

конкретной физической величины.

42. Понятие системы

Биологические системы — это целостные открытые системы, постоянно

обменивающиеся с окружающей средой веществом, энергией и информацией и

способные к самоор­ганизации. Живые системы активно реагируют на изменения

окружающей среды, приспосабливаясь к новым условиям. Био­логические системы

способны к самовоспроизводству, а следо­вательно, к сохранению и передаче

генетической информации последующим поколениям. Отдельные качества живого

могут быть присущи и неорганическим системам, однако ни одна не­органическая

система не обладает всей совокупностью перечис­ленных выше свойств.

43. Типы систем

Часто выделяют три типа систем: дискретный (корпускулярный), жесткий и

централизованный. Первые два типа являются крайними, или предельными.

Системы, относящиеся к «дискретному» типу, состоят в основном из подобных

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7