Словник "всесвіт і людина"

Область простору. де виявляють себе фізичні, достовірно зареєстровані і точно виміряні сили, називається фізичним полем. В рамках сучасної фізики розглядаються чотири їх види: гравітаційне (див. Тут); сильних взаємодій (див. тут) - ядерне; слабких взаємодій (див. тут) і електромагнітне (див. тут) - магнітне і електричне. З точки зору квантової теорії взаємодія матеріальних об'єктів на відстані забезпечується їх взаємним обміном квантами полів, характерними для кожного з перерахованих взаємодій. Властивості будь-якого з фізичних полів описуються строгими математичними виразами.

Останні кілька десятків років фізики не припиняють спроб створити загальну, єдину теорію поля. Очікується, що вона опише всі названі поля як різні прояви одного - «єдиного фізичного поля».

Припускати існування будь-яких інших, крім перерахованих вище, силових полів немає ніяких теоретичних чи експериментальних підстав.

Гравітаційне поле проявляє себе силовим впливом один на одного будь-яких фізичних об'єктів. Сила гравітаційної взаємодії прямо пропорційна їх масам і обернено пропорційна зведеної в другу ступінь величиною відстані між ними. Вона кількісно описується законом Ньютона. Гравітаційні сили проявляються при будь-яких відстанях між об'єктами.

Квантами поля гравітаційної взаємодії є Гравітон. Їх маси спокою дорівнюють нулю. Незважаючи на те, що у вільному стані вони поки не виявлені, необхідність існування Гравітон випливає з самих загальних теоретичних передумов і не викликає сумнівів.

Гравітаційне поле грає величезну роль в більшості процесів у Всесвіті.

Про природу гравітаційного поля см. Також відносності теорія, загальна.

сильних взаємодій (ядерне)

Поле сильних взаємодій проявляє себе силовим впливом на нуклони - елементарні частинки, що становлять атомні ядра. Воно здатне об'єднати мають однойменні електричні заряди протони, тобто подолати електричні сили їх відштовхування.

Пов'язана з цим полем сила тяжіння обернено пропорційна зведеної в четверту ступінь величиною відстані між нуклонами, тобто вона ефективна тільки на малих дистанціях. На відстані менше 10 -15 метра між частинками поле сильних взаємодій вже в десятки разів могутніше, ніж електричне поле.

Квантами поля сильної взаємодії є елементарні частинки - глюони. Типовий час життя глюони близько 10 -23 секунди.

Дія поля сильних взаємодій важливо і для макропроцесів у Всесвіті, хоча б тому, що без цього поля ядра атомів, а значить і самі атоми, просто не могли б існувати.

Поле слабких взаємодій - взаємодія слабких струмів - проявляє себе при взаємодіях елементарних частинок на відстанях 10 -18 метра між ними.

Квантами поля слабкої взаємодії є елементарні частинки - проміжні бозони. Типовий час життя проміжного бозона близько 10 -25 секунди.

В рамках спроб побудови єдиної теорії поля в даний час доведено, що поле слабких взаємодій і електромагнітне (див. Тут) поле можуть бути описані спільно, а значить мають споріднену природу.

Вплив поля слабких взаємодій грає свою роль на рівні процесів розпадів і народжень елементарних частинок, без яких Всесвіт не могла б існувати в своєму нинішньому вигляді. Особливу роль це фізичне поле грало в початковий період Великого вибуху.

Електромагнітне поле проявляє себе у взаємодії електричних зарядів, що спочивають - електричне поле - або рухомих - магнітне поле. Воно виявляється при будь-яких відстанях між зарядженими тілами. Квантами поля електромагнітної взаємодії є фотони. Їх маси спокою дорівнюють нулю.

Електричне поле проявляє себе силовим впливом один на одного об'єктів, що володіють деяким властивістю, званим електричним зарядом. Природа електричних зарядів невідома, проте їх величини є параметрами заходи взаємодії володіють зазначеним властивістю, тобто заряджених утворень.

Носіями мінімальних величин зарядів є електрони - мають негативний заряд, протони - мають позитивний заряд - і деякі інші, дуже короткоживучі, елементарні частинки. Фізичні об'єкти набувають позитивний електричний заряд при перевищенні кількості містяться в них протонів над електронами або - в протилежному випадку - негативний заряд.

Сила взаємодії заряджених фізичних об'єктів, в тому числі елементарних частинок, прямо пропорційна їх електричні розряди і обернено пропорційна зведеної в другу ступінь величиною відстані між ними. Вона кількісно описується законом Кулона. Однойменно заряджені об'єкти відштовхуються, різнойменно заряджені - притягуються.

Магнітне поле проявляє себе силовим впливом друг на друга тел або утворень, наприклад, плазмових, що володіють магнітними властивостями. Ці властивості породжуються поточними в них електричними струмами - впорядкованим рухом носіїв електричних зарядів. Параметрами заходи взаємодії є інтенсивності поточних електричних струмів, які визначаються кількістю електричних зарядів, переміщених за одиницю часу через поперечні перерізи провідників. Постійні магніти теж зобов'язані своїм ефектом виникають в них внутрішнім кільцевим молекулярним струмів. Таким чином, магнітні сили мають електричну природу. Інтенсивність магнітного взаємодії об'єктів - магнітна індукція - прямо пропорційна интенсивностям поточних в них електричних струмів і обернено пропорційна зведеної в другу ступінь величиною відстані між ними. Вона описується законом Біо - Савара - Лапласа.

Електромагнітне поле грає найважливішу роль в будь-яких процесах, що протікають у Всесвіті за участю плазми.