Все, что мы наблюдаем вокруг, может существовать в таком виде благодаря базовым, фундаментальным взаимодействиям. На их основе построена вся современная физика и Вселенная. Наша жизнь напрямую зависит от их поведения. Разберемся в деталях.
Описанный ниже текст максимально упрощен для широкого круга читателей. Оперировать формулами и сложными понятиями не будем. Оставим это профессиональным физикам.
Итак, в природе на сегодня обнаружено 5 ключевых сил:
- гравитация,
- электромагнитное взаимодействие,
- сильное взаимодействие,
- слабая сила,
- поле Хиггса.
Все остальные физические силы являются вторичными по отношению к ним. Без наличия этой «пятерки», наш мир мог бы вовсе не существовать или быть совершенно другим.
1. Гравитационное взаимодействие
Об этом процессе знает каждый. Все тела притягиваются друг к другу благодаря гравитации. Нас не уносит с Земли в Космос, так как планета притягивает всех. Да и Земля не улетает от Солнца по той же причине.
Благодаря гравитонам (теоретическая частица, которая не имеет массы и еще не открыта) эта сила передается в пространстве. Взаимодействие открыто Ньютоном, а доработано в работах Эйнштейна.
2. Электромагнитное взаимодействие
Электромагнитные или электрические силы – также относятся к ключевым. При помощи фотонов (у этих частиц масса равна нулю) данное взаимодействие переносится на расстояние.
Атомы и молекулы связываются из-за этой силы. Большинство сил в механике (натяжение, упругость), химии (объединение атомов в молекулы) возможны благодаря электромагнитному воздействию.
Есть и проще примеры: тепло от Солнца, свет в лампочке вашей комнаты. Без этой силы не было бы всего вышеперечисленного.
3. Сильное взаимодействие
Когда физики углубились в микромир, то обнаружилось, что атом не является мельчайшим кирпичиком сущего. Внутри него имеются более мелкие детали – протоны и нейтроны, а также электрон. Первые же две частицы делятся на кварки.
Это изменило представление о взаимодействиях в природе. Сильное – отвечает за устойчивость этой структуры. Взаимосвязь кварков при помощи глюонов (безмассовые переносчики сильного взаимодействия) – проявление данной силы.
Это взаимодействие, в отличие от двух предыдущих, проявляется только на малых расстояниях. Так как мы состоим из атомов, то наше существование без этого явления было бы невозможным, так как все частицы бы просто разлетелись.
4. Слабое взаимодействие
Известно, что частицы распадаются. Особенно тяжелые. Происходит это из-за слабого взаимодействия. Хоть его и называют слабым, оно значительно превосходит гравитацию (на 25 порядков).
Радиус действия, опять же, ограничивается масштабами микромира. Переносится оно при помощи так называемых промежуточных векторных бозонов (W+, W-, Z0).
Не будь распада, мы бы не наблюдали ядерные реакции.
5. Поле Хиггса
Последнее обнаруженное взаимодействие (в 2012 году). Связано с нашумевшим бозоном Хиггса. Считается, что у данной частицы есть масса.
Благодаря этой силе другие элементарные частицы «набирают» массу. Т.е. попадая в поле Хиггса, любой объект обретает вес. Мир бы ничего не весил, если бы не существовало это взаимодействие.
--
Таким образом, фундаментальные взаимодействия описывают всю физику современной Вселенной. Возможно ли существование других сил? Да, вполне. Но о них мы пока ничего не знаем, так как не сумели заглянуть в слои более тонкой материи, чем кварки.
Спасибо за внимание. Подписывайтесь.