Физические поля твердых тел и физических веществ, и проявление их взаимодействий

тема 2
Реферат сделать точно так же как в образце. Тема: 2 Физические поля твердых тел и физических веществ, и проявление их взаимодействий.
Содержание
Тема № 2: Физические поля твердых тел и физических веществ,
и проявления их взаимодействий
Введение ………………………………………………………………….3
1. Разнообразие энергетических полей в своих проявлениях ………5
2. Взаимодействие твердых тел в микро и макромирах …………....12
3. Вакуум. Вещество. Поля……………………………………………17
Заключение ………………………………………………………………24
Список литературы ……………………………………………………...26
Введение
Издавна человек стремился познать и понять окружающий его физический мир. До конца XIX в. считалось, что атомы представляют собой неделимые частицы вещества. После революционных открытий в физике, сделанных на рубеже прошлого и нынешнего столетий, было установлено, что атомы делимы, и имеют сложное строение. Они состоят из различных более мелких частиц, взаимодействующих друг с другом, благодаря чему возможны различные атомные изменения и превращения. Эти частицы были названы элементарными.
Современные достижения физики высоких энергий все больше укрепляют представление, что многообразие свойств Природы обусловлено взаимодействующими элементарными частицами. Оказывается, все бесконечное разнообразие физических процессов, происходящих в нашем мире, можно объяснить существованием в природе очень малого количества фундаментальных взаимодействий. В природе лишь четыре типа фундаментальных взаимодействий: слабое, сильное, электромагнитное и гравитационное. Взаимодействием их друг с другом объясняется упорядоченность расположения небесных тел во Вселенной. Именно они являются теми «стихиями», которые движут небесными телами, порождают свет и делают возможной саму жизнь.
Таким образом, все процессы и явления в природе, будь то падение яблока, взлет самолёта, взрыв сверхновой звезды, прыжок спортсмена или радиоактивный распад веществ, происходят в результате этих взаимодействий. Структура вещества этих тел стабильна благодаря связям между составляющими его частицами.
Ведутся поиски и других типов взаимодействий, как в явлениях микромира, так и в космических масштабах, однако пока существование какого-либо другого типа взаимодействия не обнаружено.
В классической физике выделяется два вида материи – вещество и поле.
Если вещество как вид материи не вызывает сомнений, то поле, в связи с развитием физической науки (особенно в XX веке, с осознанием того, что существует наиболее фундаментальный вид материи – физический вакуум) как вид материи вызывает много вопросов.
Вспомним, каким образом поле стало считаться самостоятельным видом материи. Довольно исчерпывающе об этом описывает Эйнштейн: «Исходя из механических представлений, сначала пытались рассматривать поле как некоторое механическое состояние (движение или напряжение) гипотетической среды (эфира), заполняющей пространство. Но, поскольку, несмотря на настойчивые попытки, такая трактовка не увенчалась успехом, постепенно привыкли рассматривать «электромагнитное поле» как последний, не сводимый ни к чему другому, структурный элемент физической реальности».
Развитие физики и, в частности квантовой электродинамики привело к признанию того, что в природе не существует абсолютно пустого пространства. Оказалось, что частицы и поля являются двумя проявлениями более сложных объектов – квантовых полей, т.е. вакуума. Сложилась сложная ситуация в понятии «виды» материи.
1. Разнообразие энергетических полей в своих
проявлениях
1.1. Физическое поле.
Материя представляет собой непрерывно движущуюся энергетическую массу, которая представляется разнообразием своих форм. Это и химические вещества, к которым принадлежат все без исключения макроскопические тела и составляющие их частицы микромира - молекулы и атомы, это и различные физические поля: световое, тепловое, энергетическое поле материи, биополе органического мира, поле мышления и электромагнитное поле. Однако, несмотря на разнообразие форм, материя имеет только одну - дискретную энергетическую структуру.
Элементарные частицы атома находятся постоянно в беспрерывном сложном движении и представляют собой образования, состоящие из более мелких, или иначе из очень тонких частиц, каждая из которых в свою очередь состоит из очень мелких, или из очень тонких частиц. В живом организме и в воде очень тонкие частицы - это образования , которые состоят из сверхтонких частиц материи.
Каждая элементарная частица в результате своего движения беспрерывно излучает и поглощает тонкие частицы, а они - излучают и поглощают очень тонкие частицы. Притом, при излучении каждая очень тонкая частица свободно проникает в промежутки между тонкими частицами, а тонкие частицы при излучении проникают в промежутки между элементарными частицами.
Беспрерывное излучение и поглощение более крупными частицами более мелких частиц, их сложное движение в определеенной среде с проявлением энергетической силы и есть не что иное, как ФИЗИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.
Что представляет собой энергетическая сила поля и что такое энергия?
В природе существует только один вид энергии - это движение различных форм материи, начиная от сверхтонких частиц и до планет и систем. Другого не дано! А вот физических полей имеется несколько, и определяются они частицами, принимающими участие в излучении и поглощении. Энергетическая же сила поля, или просто энергия поля, определяется в первую очередь мощностью излучаемых и поглощаемых частиц: их количеством, частотой, амплитудой и движением.
Для более наглядного определения частиц материи и условного разделения их по размерам иногда пользуются дольными единицами метрической системы мер и по их приставкам придают соответствующие им названия, как, например, это широко распространено для "микрочастиц":
•мелкие или тонкие частицы - наночастицы, образуют наномир;
•очень мелкие или очень тонкие частицы - пикочастицы, образуют пикомир;
•сверхмелкие или сверхтонкие частицы - фемточастицы, образуют фемтомир.
1.2. Энергетическое поле атома
Энергетическое поле является основным из физических полей, которое осуществляет связь всех веществ как в микромире, так и в макромире, образуя материальные тела. Название за "энергетическим полем" исходит из самого процесса энергетического взаимодействия.
Энергетическое поле атома - это сложное движение очень тонких частиц, которые беспрерывно излучаются и поглощаются его тонкими частицами, проявляя при этом энергетическую силу. Атом, являясь сложным образованием, обладает своим энергетическим полем, которое имеет дискретную энергетическую структуру, имеет свою характеристику и условно принадлежит к пикомиру.
Энергетическое поле атома никогда не может существовать отдельно. Оно не может быть изолировано от энергетического поля другого атома, от энергетического поля окружающей среды, ибо оно может существовать только при взаимодействии с иным энергетическим полем. Одна из форм взаимодействия энергетических полей заключается во взаимном поддержании движения очень тонких частиц и их энергетических полей.
Атомы однородного химического элемента отличаются от атомов других элементов не только своим строением, но и характеристикой своего энергетического поля. Немаловажное свойство характеристики энергетического поля, принадлежащего атомам однородного химического элемента состоит в том, что атомы однородного химического элемента сохраняют свою, только им свойственную, характеристику энергетического поля.
Характеристика энергетического поля атома определяется параметрами движения его очень тонких частиц, следовательно, эти два показателя атома - движение и характеристика поля неотделимы друг от друга.
Атом, кроме постоянного взаимодействия с энергетическим полем своей среды, принимает участие во взаимодействии с иными физическими полями. Это бывает при различных физических, химических и иных процессах. В таком случае взаимодействует не энергетическое поле атома, а однородное физическое поле, соответствующее протекающему процессу. Энергетическое поле атома в иных процессах участия не принимает.
1.3. Энергетическое роле молекулы
Молекула простого или сложного вещества представляет собой химическую связь двух и более атомов в результате объединения их внешних (валентных) электронов. Так гласит сегодня наука. В данном случае валентность, как основное понятие теории химического строения, прочно вошла в науку и себя оправдала, и нельзя с этим не считаться.
Однако, на основании ТВП химическая связь атомов в молекуле имеет иную природу.
Химическая связь атомов в молекуле осуществляется образованием единого энергетического поля молекулы, которое возникает в результате взаимодействия и согласования энергетических полей отдельных атомов.
При взаимодействии и согласовании энергетических полей атомов, входящих в молекулу, сближаются их энергетические характеристики, что способствует образованию единого энергетического поля, которое и является связывающим звеном в молекуле. Новая характеристика единого энергетического поля молекулы должна соответствовать образованному веществу.
Если характеристики энергетических полей атомов, которые должны образовывать молекулу, позволяют при взаимодействии и согласовании создать единое поле молекулы, то химическая связь таких атомов в молекуле возможна.
1.4. Вещество и его энергетическое поле.
В результате взаимодействия и согласования энергетических полей отдельных молекул образуется химическое вещество, но со своим энергетическим полем, характеристика которого соответствует новому образованию.
Органические и газообразные соединения, как правило, состоят из молекул. Что же касается твердых и жидких веществ, не все имеют молекулярное строение, но понятие молекулы у них формально сохраняется. В кристалле, например, условная молекула соответствует свойствам всего кристалла.
Однако, любое вещество имеет свое единое энергетическое поле с характеристикой, которая соответствует веществу. Молекула - это конечная система, к ней нельзя ничего добавить или отнять без изменения химических свойств. Следовательно, молекула не теряет своего значения в любом случае, обладая своим энергетическим полем, способствует образованию единого энергетического поля любого вещества.
1.5. Материальное тело и его энергетическое поле
В результате взаимодействия энергетических полей отдельных химических веществ возникают различные образования. Не без участия человечества создаются и материальные тела.
Модель расположения атомов в кристалле твёрдого тела
Каждое из образований и тел обладает своим единым энергетическим полем, которое взаимодействует с энергетическим полем окружающей среды, с энергетическим полем Земли и внешнего Мира. Взаимодействия и согласования энергетических полей в микромире значительно отличается от взаимодействия полей в макромире.
Во-первых, наша Земля - это "твердая" ее часть со всеми телами, органический мир, воздушная и водяная оболочки, энергетическое поле Земли и ряд физических полей.
Во-вторых, если в микромире в результате взаимодействия и согласования энергетических полей возникают химические связи, то в макромире взаимодействие энергетических полей материальных тел с энергетическим полем "твердой" Земли проявляется всего лишь силой тяжести, а взаимодействие энергетических полей с окружающей средой и внешним миром зависят от каждого материального тела в отдельности.
Так, например, для живого организма взаимодействие полей с окружающей средой проявляется жизнеобеспечением и процессами жизнедеятельности. Но все это не без участи и других физических полей.
1.6. Энергетическое поле планеты Зпмля
Каждое тело или образование на Земле имеет свое единое энергетическое поле, которое взаимодействует не только с полем своей среды, но и с энергетическим полем "твердой" Земли. Так возникает единое энергетическое поле планеты Земля.
Поле планеты Земля, в сою очередь взаимодействует с энергетическим полем планет Солнечной системы. Взаимодействие и согласование этих полей между собой создает единое энергетическое поле Солнечной системы, которое взаимодействует с иными полями Галактики.
Таким образом, единое энергетическое поле Солнечной системы, которое поддерживается взаимодействием полей Галактики, и обеспечивает движение планет Солнечной системы. Единое же энергетическое поле Земли, поддерживаемое взаимодействием полей планет Солнечной системы, обеспечивает не только весь сложный процесс движения на Земле, но всю жизнедеятельность органического мира.
Гравитационное поле планеты Земля - это не что иное, как ее энергетическое поле, а гравитация - это взаимодействие энергетических полей в макромире.
1.7. Закон энергетического равновесия
Как энергетическое поле атома не может быть изолировано от энергетических полей окружающих атомов, так не может быть изолировано и энергетическое поле любого объекта от энергетических полей тел его окружающих.
Необходимость в этом кроется не только во взаимодействии их энергетических полей, во взаимном поддержании движения частиц.
Необходимость состоит в том, что энергетическое поле объекта должно постоянно уравновешиваться энергетическим полем тел, окружающей среды, или, выражаясь иначе, энергетическая сила объекта должна соответствовать суммарному значению энергетических сил окружающей среды, взаимодействующих только с этим объектом.
В окружающем нас мире беспрерывно меняется не только расположение любого объекта относительно среды окружающих его тел, но меняется и сама среда относительно объекта, меняются протекающие процессы и явления.
И в этом случае, какие бы изменения в отдельном расположении объектов не происходили, какие бы не протекали процессы и явления, всегда должно соблюдаться равновесие энергетического поля объекта с энергетическим полем окружающей его среды, что и выражается следующим законом энергетического равновесия:
РАВНОВЕСИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОЛЯ ЛЮБОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ЕДИНИЦЫ ИЛИ ЛЮБОГО ОБРАЗОВАНИЯ МАТЕРИИ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ПОЛЕМ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, НИКОГДА И НИ ПРИ КАКИХ УСЛОВИЯХ НЕ МОЖЕТ БЫТЬ НАРУШЕНО.
Закон энергетического равновесия в равной степени распространяется и на взаимодействие иных физических полей.
Таким образом, взаимодействие энергетических полей любых тел и образований при соблюдении закона энергетического равновесия отражает собою все явления природы и составляет основу всего материального мира.
1.8. Взаимодействие физических полей.
При взаимодействии физических полей принимают участие только те частицы, которые имеют отношение к данному процессу или явлению. При этом параметры взаимодействия физических полей: частота, скорость излучения и поглощения частиц, глубина их проникновения, последовательность и форма движения определяются не только процессом или явлением, но и участвующим веществом.
При взаимодействии физических полей частицы никогда не покидают свое физическое поле.
Если одно тело должно войти в другое, но во взаимодействии участвуют предметы или тела с большой разницей в их энергетической силе, то наблюдается проникающий эффект - тело с большей энергией проникает свободно в другое тело.
При взаимодействии физических полей может наблюдаться отталкивающий эффект. Подобное явление вызывается встречным движением частиц.
2. Взаимодействие твердых тел в микро и макромирахМногие основополагающие концепции современного естествознания прямо или косвенно связаны с описанием фундаментальных взаимодействий. Взаимодействие и движение - важнейшие атрибуты материи, без которых невозможно ее существование. Взаимодействие обусловливает объединение различных материальных объектов в системы, т.е. системную организацию материи. Многие свойства материальных объектов производны от их взаимодействия, являются результатом их структурных связей между собой и взаимодействий с внешней средой.
В природе существуют качественно различные системы связанных объектов. Ядра - связанные системы протонов и нейтронов; атомы - связанные ядра и электроны; макротела - совокупность атомов и молекул; Солнечная система - связка" планет и массивной звезды; галактика - "связка" звезд. Наличие связанных систем объектов говорит о том, что должно существовать нечто такое, что скрепляет части системы в целое. Чтобы "разрушить" систему частично или полностью, нужно затратить энергию. Взаимное влияние частей системы или структурных единиц происходит посредством полей (гравитационного, электрического, магнитного и других) и характеризуется энергией взаимодействия. В настоящее время принято считать, что любые взаимодействия каких угодно объектов могут быть сведены к ограниченному классу четырех основных фундаментальных взаимодействий: сильному, электромагнитному, слабому и гравитационному (в том числе и между элементарными частицами). Интенсивность взаимодействия принято характеризовать с помощью так называемой константы взаимодействия, которая представляет собой безразмерный параметр, определяющий вероятность процессов, обусловленных данным видом взаимодействия.
Отношение значений констант дает относительную интенсивность соответствующих взаимодействий (табл.2). Кратко охарактеризуем каждый из этих четырех видов взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное, слабое.
Гравитационные взаимодействия (тяготения). Притяжение тел к Земле, существование Солнечной системы, звездных систем (галактик) обусловлено взаимодействием сил тяготения, или иначе - гравитационными взаимодействиями. Эти взаимодействия универсальны, т.е. применимы к любым микро - и макрообъектам. Однако они существенны лишь для тел огромных астрономических масс и для формирования структуры и эволюции Вселенной как целого. Гравитационные взаимодействия очень быстро ослабевают для объектов с малыми массами и практически не играют роли для ядерных и атомных систем. Проявления гравитации количественно были изучены одними из первых. Это не случайно, ибо источником гравитации являются массы тел, а дальность гравитационного взаимодействия не ограничена. Константа взаимодействия имеет значение порядка 10-39. Радиус действия не ограничен (г = ∞). Гравитационное взаимодействие является универсальным, ему подвержены все без исключения элементарные частицы. Однако в процессах микромира гравитационное взаимодействие ощутимой роли не играет. Характеристики видов взаимодействий приведены в табл.2.
Электромагнитное взаимодействие связано с электрическими и магнитными полями. Электрическое поле возникает при наличии электрических зарядов, а Магнитное поле - при их движении. В природе существуют как положительные, так и отрицательные заряды, что и определяет характер электромагнитного взаимодействия. Например, при движении зарядов в зависимости от их знака и направления движения между ними возникает либо притяжение, либо отталкивание. Различные агрегатные состояния вещества, явление трения, упругие и другие свойства вещества определяются преимущественно силами межмолекулярного взаимодействия, которое по своей природе является электромагнитным. Электромагнитное взаимодействие описывается фундаментальными законами электростатики и электродинамики: законом Кулона, законом Ампера и др. Его наиболее общее описание дает электромагнитная теория Максвелла, основанная на фундаментальных уравнениях, связывающих электрическое и магнитное поля. Константа взаимодействия равна 10 -3. Радиус действия не ограничен (г = ∞).
Сильные (ядерные) взаимодействия. Наличие в ядрах одинаково заряженных протонов и нейтральных частиц говорит о том, что должны существовать взаимодействия, которые гораздо интенсивнее электромагнитных, ибо иначе ядро не могло образоваться. Эти взаимодействия (их называют сильными), проявляются лишь в пределах ядра. Этот вид взаимодействия обеспечивает связь нуклонов в ядре. Константа сильного взаимодействия имеет величину порядка 1. Наибольшее расстояние, на котором проявляется сильное взаимодействие (радиус действия г), составляет примерно 10 -13 см.
Слабое взаимодействие. Это взаимодействие ответственно за все виды β-распада ядер (включая е-захват), за многие распады элементарных частиц, а также за все процессы взаимодействия нейтрино с веществом. Константа взаимодействия равна по порядку величины 10-15. Слабое взаимодействие, как и сильное, является короткодействующим. Как отмечалось, из большого списка элементарных частиц только электрон, протон, фотон и нейтрино всех типов являются стабильными. Под влиянием "внутренних причин" нестабильные свободные частицы за те или иные характерные времена превращаются в другие частицы. Медленные распады с характерным временем 10 -10-10 -6с происходят за счет так называемого слабого взаимодействия, тогда как быстрый распад (10 -16с) происходит под влиянием электромагнитных взаимодействий.
Обычно для количественного анализа перечисленных взаимодействий используют две характеристики: безразмерную константу взаимодействия, определяющую величину взаимодействия, и сила взаимодействия (табл.2).
Таблица 2. Взаимодействие в природе.
По данным табл.2 видно, что константа гравитационного взаимодействия самая малая. Гравитационное взаимодействие в классическом представлении в процессах микромира существенной роли не играет, однако в макропроцессах ему принадлежит определяющая роль: Например, движение планет Солнечной системы происходит в строгом соответствии с законами гравитационного взаимодействия.
Сильное взаимодействие отвечает за устойчивость ядер и распространяется только в пределах размеров ядра. Чем сильнее взаимодействуют нуклоны в ядре, тем оно устойчивее, тем больше его энергия связи. Она определяется работой, которую необходимо совершить, чтобы разделить нуклоны и удалить их друг от друга на такие расстояния, при которых взаимодействие становится равным нулю. С возрастанием размера ядра энергия связи уменьшается. Так, ядра элементов, находящихся в конце таблицы Менделеева, неустойчивы и могут распадаться. Такой процесс называется радиоактивным распадом.
Взаимодействие между атомами и молекулами имеет преимущественно электромагнитную природу. Таким взаимодействием объясняется образование различных агрегатных состояний вещества: твердого, жидкого и газообразного. Например, между молекулами вещества в твердом состоянии взаимодействие в виде притяжения проявляется гораздо сильнее, чем между теми же молекулами в газообразном состоянии.
Если рассматривать только элементарные частицы, то интенсивность различных взаимодействий по отношению к сильным распределяется следующим образом: сильное ~1, электромагнитное ~10 -3, слабое ~10 -15, гравитационное ~10 -39.
В вопросах строения и развития мира как целого роль гравитации становится определяющей. Исследование же конкретных небесных объектов (звезд, пульсаров, квазаров и др.) невозможно без привлечения всех видов фундаментальных взаимодействий.
Несомненно, приведенная классификация взаимодействий отражает современный уровень развития науки. В будущем, возможно, взаимодействия будут либо объединены, либо их останется меньше, если обнаружатся связи между константами взаимодействия. Например, уже удалось описать в рамках единой теории электромагнитное и слабое взаимодействия. Между константами взаимодействия и характеристиками Вселенной существует какая-то удивительная зависимость. Например, отношение радиуса Метагалактики (R = 5х10 27 см) к размерам атома равно отношению электромагнитных и гравитационных сил, действующих между элементарными частицами.
Взаимодействие тел в макромире
Взаимодействие тел в микромире
3. Вакуум. Вещество. Поля.
3.1. Вакуум.
В квантовой теории поля физический вакуум понимается просто как состояние поля. Однако развитие физики последних десятилетий указывает на обратное. Вакуум – это более фундаментальный вид материи.
В настоящее время принято считать, что наиболее фундаментальной основой Всего является континуальный вакуум.
Развитие физики показало, что никакая частица не может претендовать на фундаментальность и выступать в качестве основы мироздания. Дискретность свойственна веществу, поэтому оно принципиально не может выступать в качестве фундаментальной основы мира. Вакуум не должен обладать признаками, свойственными веществу. Он не должен быть дискретным. Его основной признак – континуальность.
Континуальный вакуум нельзя отожествлять с эфиром, состоящим из квантов, его нельзя считать состоящим из каких бы то ни было дискретных частиц. Он является целостным неделимым физическим объектом. Это физический объект не наблюдаемый. Однако между ненаблюдаемым континуальным вакуумом и наблюдаемым проявленным миром имеется генетическая взаимосвязь и взаимопереходы.
До сих пор физика изучала не первичную сущность, а ее проявления – вещество и поле. Поэтому перед физической наукой стоит задача раскрыть связь между континуальным вакуумом, который является онтологической основой мироздания и наблюдаемым вещественным миром.
Для континуального вакуума присуща с точки зрения физики максимальная энтропия, поэтому физический переход вакуум-вещество должен происходить с уменьшением энтропии. Фазовый переход вакуум-вещество относится к процессам самоорганизации. Климонтович показал, что для процесса самоорганизации действует закон уменьшения энтропии для открытых систем.
S-теорема Климонтовича показывает, что если за начало отсчета степени хаотичности принять «равновесное состояние», отвечающее нулевым значениям управляющих параметров, то по мере удаления от равновесного состояния, вследствие изменения управляющего параметра, значения энтропии, отнесенное к заданному значению средней энергии, уменьшаются.
Экспериментально уже подтвержден закон уменьшения энтропии на примере поведения систем коллоидных частиц микронного размера, находящихся в воде, в оптической ловушке, созданной сфокусированным лазерным лучом. Аналогичные результаты получены и в плазме, наблюдалось появление регулярных структур. Образовавшиеся регулярные структуры имели фрактальные закономерности. Таким образом, теорема Климонтовича снимает запрет на возможность возникновения не только регулярных структур в континууме, и порождение дискретных структур из непрерывного вакуума.
Итак, корни дискретности следует искать в непрерывности.
Возникновения дискретного вещества из континуального вакуума осуществляется посредством унитронного поля, которое представляет собой энергетически насвещенное состояние континуального вакуума. Унитрон является динамическим объектом, обладающим свойствами нелокальности и динамической симметрии (D-инвариантность). Это конвергирующий объект. При конвергенции плотность энергии увеличивается, при этом происходит уменьшение размеров области локализации энергии. Существует предел плотности энергии унитрона. Это предельное состояние унитрона приводит к рождению электрона и позитрона. Это переходное состояние континуального и унитронного вакуума можно сравнить с уровнем Ферми для фермионов в кристаллических твердых телах, когда ниже уровня Ферми электроны, совершенно не проявляются, а выше уровня Ферми они определяют все электронные свойства твердого тела. На уровне унитрона берут начало все фундаментальные взаимодействия и все физические и космологические константы.
Таким образом, если фундаментальной, онтологической основой мира является континуальный вакуум, то унитрон, вследствие его законоформирующей и константоформирующей функций, следует назвать физическим вакуумом. Все фундаментальные взаимодействия осуществляются в физическом вакууме и с его непосредственным участием.
В физическом вакууме микрочастицы, например, электрон и позитрон, находятся в виртуальном состоянии. Частица и античастица колеблются друг относительно друга, находясь на расстоянии комптоновской длины. Эти колебания представляют собой флуктуации физического вакуума. Время жизни виртуальной пары определяется соотношением неопределенностей Гейзенберга. Для разрыва виртуальной пары, т.е. проявления в реальном мире, необходимо затратить энергию равную.
В отсутствии внешних воздействий все свойства вакуума одинаковы по отношению к любой из возможных инерциальных систем отсчета. Однако, в случае равномерно ускоренного движения, например, атома в вакууме, вследствие взаимодействия с вакуумными флуктуациями, он будет возбуждаться. Распределение электронов в атоме по энергетическому состоянию будет аналогично тепловом. Таким образом, ускоренный атом является «детектором» вакуумно-нулевых колебаний физического вакуума. Квантовые флуктуации детектора, наведенные нулевыми колебаниями вакуума, могут привести к реальному излучению.
3.2. Вещество.
Вещество – это дискретное информационно-энергетическое воплощение физического вакуума. Оно имеет дискретную структуру. Дискретность является главным признаком вещества.
Вещество существует в виде объектов различной сложности, которые занимают соответствующие уровни в иерархической системе мира, начиная с элементарных частиц и кончая системами галактик.
Фундаментальными элементарными частицами являются шесть лептонов (электрон , мюмезон , таумезон , электронное нейтрино , мюмезонное нейтрино , таумезонное нейтрино ) и шесть кварков (легкие кварки и , странный кварк , очарованный кварк , красивый кварк и истинный кварк ).
Между лептонами и кварками проявляется парная симметрия: нижнему - и верхнему - кваркам соответствуют электрон и электронное нейтрино ; странному - и очарованному - кваркам соответствуют мюмезон и мюмезонное нейтрино ; красивому - и истинному - кваркам соответствуют таумезон и таумезонное нейтрино.
Кварки и лептоны обладают полуцелым спином, они подчиняются статистике Ферми-Дирака и относятся к фермионам.
Кварки в отличие от лептонов обладают дробным электрическим зарядом, кроме того, кварки обладают свойством цветности. Они имеют три цвета.
Все элементарные фундаментальные частицы имеют античастицы.
Между объектами вещественного вида в физическом вакууме происходят взаимодействия. В настоящее время известны четыре фундаментальных взаимодействия: гравитационное, слабое, электромагнитное и сильное. Они отличаются интенсивностью.
Кварки и антикварки, взаимодействуют между собой по сильному взаимодействию, создают уже другой уровень объектов вещественного вида материи. Эти объекты называются адронами, и они образуют большую группу частиц. Комбинация из двух кварков образуют частицы – мезоны, а комбинация из трех кварков образуют группу барионов (к ним относятся, например, протон и нейтрон ).
Адроны и лептоны, взаимодействуя по электромагнитному взаимодействию, образуют уже следующий уровень материальных объектов. Это атомы и молекулы. Атомы и молекулы, в свою очередь, образуют многообразие вещества неживой и живой природы. В образовании их основную роль играет также электромагнитное взаимодействие.
Следующим уровнем вещественных материальных объектов являются космические. В их образовании в большей степени проявляется гравитационное взаимодействие.
Нужно отметить, что каждый уровень вещественных материальных объектов обладает своими специфическими свойствами.
3.3. Поля.
С каждым видом фундаментальных взаимодействий связывают соответствующие поля.
Наиболее общая философская трактовка физических полей представляется следующим образом: «Действительная объективная природа физических полей заключена в том, что они представляют собой не что иное, как способ предметной реализации опосредованного бытия вещей, т.е. являются способом предметной реализации взаимодействий последних».
Таким образом, одним из важнейших функций физических полей является обеспечение взаимодействия между объектами.
В связи с признанием фундаментальной роли физического вакуума во взаимодействиях физические поля теряют свою основную роль, как способа предметной реализации взаимодействий. Остановимся более подробно на рассмотрении этих вопросов.
Если в физический вакуум поместить наэлектризованное тело, то виртуальные пары частица-античастица вакуума ориентируются соответствующим образом вокруг заряженного тела. Возникает поляризация вакуума. Этот поляризованный вакуум воспринимается как электростатическое поле. И если в это поле внести пробный заряд, то на него будет действовать сила, описываемая законом Кулона , которая уменьшается с расстоянием по квадратичной зависимости. Здесь – электрическая постоянная, которая как раз и характеризует электрическую поляризацию вакуума.
Если же источником возмущения является тело, обладающее массой, то возмущение, т.е. поляризация вакуума происходит по-другому. Происходит не ориентация виртуальных диполей, а просто смещение их. В этом случае возмущенный вакуум воспринимается как гравитационное поле, которое описывается законом всемирного тяготения, здесь – гравитационная постоянная, которая характеризует гравитационную поляризацию вакуума. Как видим вид закона такой же, как и закон Кулона.
Магнитное взаимодействие, т.е. взаимодействие между проводниками с током, определяется аналогичным законом , здесь – магнитная постоянная, которая характеризует магнитную поляризацию вакуума.
Взаимодействие между электрическим и магнитным возмущением вакуума описывается уравнениями Максвелла. Из них выводится волновое уравнение для напряженности электрического поля.
Виртуальные пары частица-античастица постоянно возникают и исчезают, это явление определяют как нулевые флуктуации вакуума. Возникновение виртуальной пары создает дипольный момент, поэтому флуктуации вакуума можно считать проявлением всплесков полей. Хотя среднее значение напряженности этих полей во времени равно нулю, однако среднее значение квадратов напряженности в нуль не обращается. С квадратами этих полей сопоставляется возникновение различных видов конденсатов. Основные характеристики реальных частиц (масса, заряд, спин) проявляются именно во взаимодействии этих частиц с определенным вакуумным конденсатом.
Реальные микрочастицы постоянно подвергаются воздействию со стороны виртуальных, и поэтому не могут находиться в покое. Они ведут себя как броуновские частицы в газе. Вследствие воздействия виртуальных частиц вакуума, движущиеся реальные частицы не могут иметь четких траекторий, они размыты, что и наблюдается, например, в виде лэмбовского сдвига уровней энергии электронов в атоме.
Взаимодействие между виртуальными частицами и реальными микрочастицами выражается уравнением Шредингера квантовой механики. Результаты решения его дают только вероятностные значения. Эта статистичность квантовой механики объясняется флуктуациями вакуума, влияние которых точно определить невозможно.
В связи с невозможностью экранироваться от вакуума наблюдаемая величина элементарного заряда в 1 Кл не равна истинной, присущей носителю заряда.
При этом получается логарифмическая расходимость. Это указывает на то, что изменение заряда носителя, вызываемого поляризацией вакуума, получается бесконечной величиной. Это объясняется тем, что в поляризации принимает участие весь вакуум, у которого бесконечное число виртуальных частиц.
Таким образом, функцию обеспечения взаимодействия между физическими объектами обеспечивает вакуум, а поля, введенные как самосто?