Концепция физики-3
 
 М.И. Беляев, 1999-2007 г,©Вверх Т6.Космология

5.5. Электромагнетизм.
Теоретическое исследование свойств электромагнитных волн привели Максвелла к созданию электромагнитной теории света, в соответствии с которой свет представляет собой также электромагнитные волны.
Электромагнитные волны были впервые обнаружены немецким физиком Г. Герцем (1857−1894), доказавшим,
что законы их возбуждения и распространения полностью описываются уравнениями Максвелла.
5.5.1.Понятие электромагнитного поля.
Для описания электромагнитных явлений выдающийся английский Майкл Фарадей (1791−1867) в 30-е годы XIX в. впервые ввел понятие поля.
Наука о свойствах и закономерностях поведения особого вида материи — электромагнитного поля, посредством которого осуществляется взаимодействие между электрически заряженными телами, называется электродинамикой.
Среди четырех видов фундаментальных взаимодействий — гравитационного, электромагнитного, сильного и слабого — электромагнитное взаимодействие занимает первое место по широте и разнообразию проявлений.
В повседневной жизни и в технике мы чаще всего встречаемся с различными видами электромагнитных
взаимодействии: силы упругости, трения, силы наших мышц и мышц различных животных и т. д.
Электромагнитное взаимодействие позволяет видеть окружающие нас предметы и тела, так как свет - одна из форм электромагнитного поля. Сама жизнь немыслима без сил электромагнитной природы.
Но если бы на мгновение прекратитесь действие электромагнитных сил, то сразу исчезла бы и жизнь.
Строение атомной оболочки, сцепление атомов в молекулы (химическая связь) и образование из вещества тел различной формы определяются исключительно электромагнитным взаимодействием.
Лишь после создания Максвеллом электромагнитной теории поля во второй половине XIX в. началось широкое практическое использование электромагнитных явлений.
Теория Максвелла и ее экспериментальное подтверждение приводят к мощной теории электрических, магнитных и оптических явлений, базируются на представлении об электромагнитном поле.
Все окружающее нас пространство пронизано электромагнитным излучением. Солнце, окружающие нас тела, антенны радиостанций и телевизион­ных передатчиков испускают электромагнитные волны, которые в зависимости от частоты носят разные названия: радиоволны (РВ); инфракрасное излучение (ИК); видимый свет (В); ультрафиолетовое излучение (УФ); рентгеновские лучи (РЛ); гамма-излучение (g).
В отличие от механических волн, которые распространяются в веществе — газе, жидкости или твердом теле, электромагнитные волны могут распространяться и в вакууме.
5.5.2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ КАРТИНА МИРА
Будучи блестящим теоретиком и виртуозно владея математическим аппаратом, Дж. К. Максвелл создал теорию электромагнитного поля, которая была изложена в работе «Динамическая теория электромагнитного поля», опубликованной в 1864 г.
Эта теория существенно изменила представления о картине электрических и магнитных явлений, объединив их в единое целое. Основные положения и выводы этой теории следующие.
• Электромагнитное поле реально и существует независимо от того, имеются или нет проводники и магнитные полюса, обнаруживающие его. Максвелл определял это поле следующим образом:
«…электромагнитное поле - это та часть пространства, которая содержит в себе и окружает тела, находящиеся в электрическом или магнитном состоянии».
• Изменение электрического поля ведет к появлению магнитного поля и наоборот.
Векторы напряженности электрического и магнитного полей перпендикулярны. Это положение объясняло, почему электро­магнитная волна исключительно поперечна.
• Передача энергии происходит с конечной скоростью. Таким образом обосновывался принцип близкодействия.
• Скорость передачи электромагнитных колебаний равна ско­рости света ©. Из этого следовала принципиальная тождественность электромагнитных и оптических явлений. Оказалось, что различия между ними только в частоте колебаний электромагнитного поля.
Возникновение электромагнитной картины мира характеризует качественно новый этап эволюции науки.
рис. 9
Из уравнений Максвелла следует, что источниками электрического поля могут быть либо электрические заряды, либо изменяющиеся во времени магнитные поля, а магнитные поля могут возбуждаться или движущимися электрическими зарядами (электрическими токами), или переменными электрическими полями.
Уравнения Максвелла не симметричны относительно электрического и магнитного полей. Это связано с тем, что в природе существуют электрические заряды, но нет зарядов магнитных.
Из уравнений Максвелла следует, что переменное магнитное поле всегда связано с порождаемым им электрическим полем, а переменное электрическое поле — с порождаемым им магнитным, т. е. электрическое и магнитное поля неразрывно взаимосвязаны и образуют единое электромагнитное поле.
Однако модель электромагнитного эфира, используемая Максвеллом, была несовершенна и противоречива (он и сам ее рассматривал как временную).
В конце концов, после множества безуспешных попыток построить механическую модель эфира,
стало ясно, что эта задача не выполнима, а электромагнитное поле представляет собой особую форму материи, распространяющуюся в пространстве, свойства которой не сводимы к свойствам механических процессов.
5.5.3. КОНЦЕПЦИЯ ЕДИНОГО ПОЛЯ
Сущность теории электромагнитного поля описывается векторным произведением
где -вектор напряженности электрического поля;
-вектор напряженности магнитного поля
Из свойств векторного произведения, мы можем получить следующие электромагнитные рычажные весы, уравновешивающие электрическое и магнитное поля
Из рассмотренных выше свойств фундаментальных взаимодействий
Тогда взаимосвязь полей электромагнитного и сильного взаимодействий будет описываться рычажными уравнениями
Эти рычажные уравнения описывают Картину Мира в единстве всех четырех фундаментальных взаимодействий.
Если Поле сильного взаимодействия связать с категорией торсионных полей, то мы получим формулу, отражающую сбалансированность взаимодействий между электромагнитными и торсионными полями
5.5.4. Квантово-механическая концепция описания микромира
Теоретическое исследование свойств электромагнитных волн привели Максвелла к созданию электромагнитной теории света, в соответствии с которой свет представляет собой также электромагнитные волны.
Электромагнитные волны были впервые обнаружены немецким физиком Г. Герцем (1857−1894), доказавшим,
что законы их возбуждения и распространения полностью описываются уравнениями Максвелла.
Однако теория Максвелла не смогла объяснить процессы испускания и поглощения света, фотоэлектрического эффекта, комптоновского рассеяния и т. д. Теория Лоренца в свою очередь не смогла объяснить многие явления, связанные с взаимодействием света с веществом, в частности вопрос о распределении энергии по длинам волн при тепловом излучении абсолютно черного тела.
Перечисленные затруднения и противоречия были преодолены благодаря смелой гипотезе, высказанной в 1900 г. немецким физиком М. Планком, согласно которой излучение света происходит не непрерывно, а дискретно, т. е. определенными порциями (квантами), энергия которых определяется частотой v:
Теория Планка не нуждалась в понятии об эфире, объяснила тепловое излучение абсолютно черного тела и
положила начало формирования квантово-механической картины мира.
рис. 10
Ниже будут рассмотрены самые существенные аспекты этой концепции.
5.5.5. Фотонная теория А. Эйнштейна
Идея Планка получила развитие в работах А. Эйнштейна, создавшего в 1905 году квантовую теорию света: не только излучение света, но и его распространение происходят в виде потока световых квантов — фотонов.
Он первым понял, что дискретность - свойство света, что электромагнитное поле - это поток квантов (фотонов). Эйнштейну удалось объяснить все экспериментальные данные, относящиеся к явлению фотоэффекта, испусканию веществом электронов под воздействием электромагнитного излучения.
Квантовые представления о свете хорошо согласуются с законами излучения и поглощения света, законами взаимодействия излучения с веществом.
Такие хорошо изученные явления, как интерференция, дифракция и поляризация света, хорошо объясняются в рамках волновых представлений. Все многообразие изученных свойств и законов распространения света, его взаимодействия с веществом показывает, что свет имеет сложную природу: он представляет собой единство противоположных свойств — корпускулярного (квантового) и волнового (электромагнитного).
Длительный путь развития привел к современным представлениям о двойственной корпускулярно-волновой природе света. Приведенные выше выражения связывают корпускуляр­ные характеристики излучения — массу и энергию кванта — с волновыми — частотой колебаний и длиной волны.
Таким образом, свет представляет собой единство дискретности и непрерывности.
5.5.6. Гипотеза Луи де Бройля о волновых свойствах материи
В результате углубления представлений о природе света выяснилось, что в оптических явлениях обнаруживается своеобразный дуализм. Наряду с такими свойствами света, которые самым непосредственным образом свидетельствуют о его волновой природе (интерференция, дифракция), имеются и другие свойства, столь же непосредственно обнаруживающие его корпускулярную природу (фотоэффект, явление Комптона).
В 1924 г. выдающийся французский физик Луи де Бройль (1892−1987) выдвинул смелую гипотезу о том, что двойственность не является особенностью одних только оптических явлений, но имеет универсальное значение.
По де Бройлю, движение электрона или какой-либо другой частицы связано с волновым процессом, характеризующимся длиной волны X, которая связана с импульсом частицы р соотношением
или
Здесь h — постоянная Планка.
k-волновое число.
Величина h / 2p встречается очень часто, поэтому для нее введено специальное обозначение
Это соотношение называется формулой де Бройля, которая лежит в основе квантовой механики.
Луи де Бройль определил длину волны микрочастицы по аналогии с длиной волны фотона.
где m — масса частицы;
V — ее скорость;
h — постоянная Планка;
l— длина волны, связанная с данной частицей.
Эта формула справедлива для любой частицы с импульсом р.
5.5.7. Концепция корпускулярно-волнового дуализма
Гипотеза о всеобщем дуализме частицы и волны, выдвинутая Луи де Бройлем, позволила построить теорию, охватывающую свойства материи и света в их единстве.
Кванты света становились при этом особым моментом всеобщего строения микромира.
В конце XVII в. почти одновременно возникли две, казалось бы, взаимоисключающие теории света:
И. Ньютон предложил теорию, согласно которой свет представляет собой поток световых частиц (корпускул), летящих от светящегося тела по прямолинейным траекториям;
X. Гюйгенс (1629−1695) вдвинул волновую теорию, рассматривающую свет как упругую волну, распространяющуюся в мировом эфире.
В течение ста с лишним лет корпускулярная теория имела гораздо больше приверженцев, чем волновая.
Однако в начале XIX в. французскому физику О. Ж. Френелю (1788−1827) удалось на основе волновых представлений выявить все известные в то время оптические явления.
В результате волновая теория света получила всеобщее признание, а корпускулярная теория была забыта почти на столетие.
В конце XIX-начале XX вв. ряд новых опытов заставил вновь вернуться представлению об особых световых частицах — фотонах. Было установлено, что свет имеет двойственную природу, сочетая в себе как волновые свойства, так и свойства, присущие частицам.
В одних явлениях, таких как интерференция, дифракция и поляризация, свет ведет себя, как волна, в других фотоэффект, эффект Комптона) — как поток частиц (фотонов).
По современным представлениям свет имеет двойственную корпускулярно-волновую природу
(в связи с этим принято говорить о корпускулярно-волновам дуализме):
в одних случаях он ведет себя как электромагнитная волна, в других — как поток особых частиц или корпускул (фотонов).
Согласно современным представлениям электромагнитная природа света — это лишь одна разновидность
проявления света. Другая разновидность характеризуется его квантовой природой.
5.5.8. Принцип соотношения неопределенностей
В. Гейзенберга и принцип дополнительности Н. Бора
Принцип неопределенности.
Познакомимся с важным принципом физики макромира — принципам неопределенностей Гейзенберга.
В классической механике состояние материальной точки (классической частицы) определяется заданием значений координат, импульса, энергии и т. д. Перечисленные величины называются динамическими переменными.
Строго говоря, микрообъекту не могут быть приписаны указанные динамические переменные.
Однако информация о микрочастицах может быть получена путем наблюдения их взаимодействия с приборами, представляющими собой макроскопические тела. Поэтому результаты измерений, естественно, выражаются в терминах, разработанных для характеристики макротел, т. е. через значения динамических переменных. В соответствии с этим измеренные значения динамических переменных приписываются микрочастицам. Например, говорят о состоянии электрона, в котором он имеет определенное значение энергии и т. д.
Своеобразие свойств микрочастиц проявляется в том, что не для всех переменных получаются при измерениях определенные значения. Так, например, электрон (и любая другая микрочастица) не может иметь одновременно точные значения координаты х и импульса р.
Неопределенности координат и импульса удовлетворяют соотношению В. Гейзенберга (1927):
где Dх и Dр — неопределенности значений х и р, являющиеся среднеквадратичными отклонениями.
Это выражение называется соотношением неопределенностей или принципом неопределенности.
Этот принцип утверждает, что если частица локализована в пространстве со среднеквадратичным отклонением Dх, то ее импульс может принимать значения, находящиеся в пределах «ширины» Dр.
Физический смысл принципа неопределенности состоит в том, что невозможно одновременно определить
значения координаты и импульса частицы.
Но, возвращаясь к корпускулярно-волновому единству и связывая с «х» категорию «частица», а с импульсом -категорию «волна», мы можем более глубоко осознать смысл принципа неопределенности
Для энергии и времени справедливо аналогичное соотношение:
где Dt и DЕ — неопределенности значений времени и энергии частицы.
Соотношение означает, что определение энергии с точностью DЕ в данный момент времени должно занять интервал, не меньший, чем Т / DЕ.
Ограниченность механического детерминизма.
Соотношение неопределенностей указывает, в какой мере можно пользоваться понятиями классической
механики применительно к микрочастицам и, в частности, с какой степенью точности можно говорить о траекториях микрочастиц.
Движение по траектории характеризуется вполне определенными значениями координат и скорости в каждый момент времени. Подставив в соотношение (2.3) вместо р произведение m • v, получим:
т.е. чем больше масса частицы, тем меньше неопределенность ее координаты и скорости, и, следовательно,
с тем большей точностью применимо понятие траектории.
Квантовая механика позволяет выйти из одного философского затруднения, с которым столкнулась классическая физика.
В период господства классической физики считалось, что если в некоторый момент времени to известны
точные значения координат и скоростей всех частиц во Вселенной, то, используя точные физические законы, в принципе можно полностью описать картину прошлого и будущего.
Основываясь на подобных аргументах, некоторые философы приходили к выводу, что все действия человека как материального объекта, состоящего из протонов, нейтронов и электронов, полностью предопределены.
При этом, разумеется, учитывалось, что подобные расчеты будущего и прошлого никогда не удастся осуществить из-за бесконечно большого числа частиц во Вселенной.
Из принципа неопределенности следует, что существует более серьезное препятствие самой возможности выполнения таких расчетов, и, таким образом, классический детерминизм больше не «довлеет» над физиками.
Есть и другие примеры, в такой же степени опровергающие классический детерминизм.
Например, не существует способа определить момент времени, когда произойдет распад данного ядра урана.
Согласно квантовой теории все, что вообще нам может быть известно - это вероятность, с которой в данный интервал времени может произойти распад. Предсказываемые вероятности можно затем сопоставить со средними значениями по многим наблюдениям.
Обобщая, следует отметить, что когда речь идет о взаимодействиях и структуре микрочастиц, представления квантовой теории коренным образом отличаются от классических.
Если же квантовая теория верна, то нельзя надеяться на то, что с помощью классической физики можно изучить явления микромира и строение вещества.
Принцип дополнительности Н. БОРА.
Для описания микрообъектов Н. Бор сформулировал в 1927 г. принципиальное положение квантовой механики — принцип дополнительности, согласно которому получение экспериментальной информации об одних физических величинах, описывающих микрообъект (элементарную частицу, атом, молекулу), неизбежно связано с потерей информации о некоторых других величинах, дополнительных к первым.
Такими взаимно дополнительными величинами можно считать, например, координату частицы
и ее скорость (или импульс).
В общем случае дополнительными друг к другу являются физические величины, которым соответствуют операторы, не коммутирующие между собой, например, направление и величина момента импульса, кинетическая и потенциальная энергия.
5.6. Атомистическая концепция строения материи.
5.6.1. Первые модели атома Дж. Томсона и Э. Резерфорда
В 1897 г. английский физик Джозеф Джон Томсон (1856−1940) открыл электрон, входящий в состав атома и свидетельствующий о его сложном строении.
В 1898 г. Дж. Томсон определил заряд электрона, а в 1903 г. предложил одну из первых моделей атома, которая успеха в физике не имела.
В 1911 г. Э. Резерфорд сформулировал следующие положения, касающиеся строения атома
Атом содержит положительно заряженное ядро, в котором заключена практически вся масса атома. Размеры ядра - 3,2 • 10-14 м (по современным данным, 10-15).
Ядро атома содержит такое число положительных элементарных зарядов, которое соответствует порядковому номеру элемента в таблице Менделеева, т. е.
Вокруг ядра по круговым орбитам вращаются электроны. Их количество также соответствует порядковому номеру элемента в периодической системе. Размеры атома - 10 10 м.
5.6.2. Постулаты Н. Бора при обосновании теории атома
В 1913 г. Н. Бор предложил свою теорию атома. Суть ее состояла в следующем.
Существуют стационарные состояния атома, в которых он не излучает и не поглощает энергии.
В таком состоянии атома электрон, осуществляя движение по круговой орбите,
должен иметь квантовое значение момента импульса, удовлетворяющее условию (правило квантования орбит):
,
где m — масса электрона, v — его скорость, г — радиус орбиты, n = 1, 2, 3, … — целые числа,
В случае перехода электрона с одной стационарной орбиты на другую происходит излучение (или поглощение) кванта энергии, равного разности энергий этих стационарных состояний/
5.6.3. Дальнейшее развитие концепции атомизма
Атомный уровень
Атом представляет собой единую квантово-механическую систему, состоящую из положительно
заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки. Атомы состоят из протонов, нейронов (известных под общим названием барионов) и одного электрона; протоны и нейтроны состоят из кварков («предельных кирпичиков» материи).
Размеры атомов - порядка 10-10 м. Размеры ядер атомов всех элементов - порядка 10-14 м, что в десятки тысяч раз меньше размеров атома.
Ядро атома заряжено положительно, а вращающиеся вокруг ядра электроны несут с собой отрицательный электрический заряд, который никогда не бывает меньше строго определенной величины, называемой элементарным электрическим зарядом. Положительный заряд ядра атома равен сумме отрицательных зарядов электронов, находящихся в электронной оболочке атома. Поэтому в нормальном состоянии атом электронейтрален. Электроны на своих орбитах удерживаются силами электростатического притяжения между ними и ядром атома. Каждый из электронов обладает определенным запасом энергии: чем дальше электрон находится от ядра, тем большей энергией, он обладает.
Электрон не может пребывать в одном и том же энергетическом состоянии (на одной и той же орбите), как и другие электроны. Поэтому в электронной оболочке электроны располагаются слоями. Каждый электронный уровень содержит определенное количество электронов: на первом, ближайшем от ядра, слое - 2, на втором - 8, на третьем - 18, на четвертом - 32 и т. д. Начиная с второго слоя электронные орбиты расчленяются на подуровни.
Нуклонный уровень
Атомное ядро представляет центральную часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома и весь его положительный заряд. Ядро атома состоит из элементарных частиц, называемых нуклонами. Это протоны и нейтроны.
Протоны представляют собой элементарные частицы, которые являются ядрами атомов водорода. Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента в периодической системе химических элементов и обозначается Z (число нейтронов — N).
Протон несет элементарный положительный заряд. Он в 1836,1 раз тяжелее электрона; его размеры - 10-13см. Протон состоит из двух u-кварков с зарядом q = +2/3 и одного d-кварка с зарядом q = -1/3 (p=uud).
Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента в таблице Менделеева и обозначается Z (число нейтронов — N). Протон имеет положительный электрический заряд, по абсолютному значению равный элементарному электрическому заряду.
Нейтрон —  частица, по всем своим свойствам такая же, как ядро атома водорода — протон,
но только без электрического заряда. Нейтрон был открыт примерно через 20 лет после того, как Резерфорд «разглядел" в недрах атома его ядро -протон. Нейтроны состоят из одного u-кварка и двух d-кварков (n=udd). Электрический заряд его равен 0.
Нейтрон стабилен в атомных ядрах. Свободный нейтрон распадается на электрон, протон и электронное антинейтрино. Нейтрон, как и протон, участвует во всех видах взаимодействий.
В ядре нуклоны связаны силами особого рода — ядерными. Одна из характерных их особенностей — короткодействие: на расстояниях порядка 10~15 м и меньше эти силы превышают любые другие силы, вследствие чего одноименно заряженные протоны не разлетаются под воздействием электростатического отталкивания. При больших расстояниях ядерные силы очень быстро уменьшаются до нуля.
Размеры ядер атомов - порядка 10-15 — 10-14 м. Эта величина в десятки тысяч раз меньше размеров атома.
Электрон - отрицательно заряженная субатомная частица, обнаруживаемая за пределами атомного ядра.
Входит в состав всех атомов. Масса — 1/1836 части массы протона.
5.7. МИР элементарныХ ЧАСТИЦ
5.7.1 Понятие об элементарных частицах
Элементарные частицы - первичные материальные частицы и специфические формы существования материи, не ассоциированной в ядра и атомы.
В современной физике термин «элементарные частицы» употребляется не в точном смысле этого слова,
а в менее строгом значении - для наименования большой группы мельчайших частиц, обладающих квантовыми свойствами и подчиненных условию, что они не являются атомами или атомными ядрами (за исключением протона).
К такому виду частиц относятся протоны, нейтроны, электроны, фотоны, лептоны, адроны, кварки и т. п.
В настоящее время насчитывается более 350 элементарных частиц, в основном нестабильных. Микроскопические размеры и массы таких частиц обусловливают их квантовые свойства и соответствующую специфику поведения.
Существенное свойство всех элементарных частиц - способность испускаться и поглощаться при взаимодействии с другими частицами.
1. Общие характеристики элементарных частиц.
Масса. В зависимости от массы элементарные частицы делятся на легкие (лептоны), средние (мезоны), тяжелые (барионы).
Массы большинства элементарных частиц имеют порядок величины массы протона, равной 1,7 • 10~24 г.
Время жизни. В зависимости от времени жизни элементарные частицы делятся на:
стабильные: электрон, протон, фотон и нейтрино;
квазистабильные, распадающиеся при слабом и электромагнитном взаимодействиях;
резонансы (неустойчивые короткоживущие (10~22 - 10~24с) частицы, распадающиеся за счет сильного взаимодействия).
Электрический заряд. Основной единицей электрического заряда в микромире является заряд электрона;
Спин (англ, spin - вращение)— собственный момент импульса микрочастицы, имеющий квантовую природу;
квантовая величина, отражающая вращение электрона вокруг своей оси
(обозначается буквой s и может иметь только два значения: + ½ или -½).
Характеристики элементарных частиц, принимающие дискретные значения
квантовые числа (спиновое, орбитальное, магнитное и др.);
внутренние квантовые числа (лептонные и барионные заряды, четность,
кварковые ароматы — характеристики, определяющие тип кварка
(странность, изотопический спин, «очарование», «красота», цвет).
5.7.2. Фундаментальные элементарные частицы
Общая классификация семейств элементарных частиц приведена на рисунке ниже.
На этом рисунке впервые приводится не только структурный состав семейств микромира,
но и принципы сопряжения этих семейств, в соответствии с законами сохранения симметрии взаимоотношений.
рис. 11
Известно, что взаимодополнительность протона и электрона
порождает Периодическую систему химических элементов.
5.7.3. Кварковая модель МИКРОМИРА
Гипотезу кварков предложил в 1967 г. американский физик-теоретик М. Гелл-Ман (р. 1929).
Кварк - частица со спином ½ и дробным электрическим зарядом, составной элемент адронов.
Это название было заимствовано М. Гелл-Маном в одном из фантастических романов и означает нечто пустяковое и странное.
Помимо спина кварки имеют еще две внутренние степени свободы - «аромат» и «цвет» (степень свободы - независимое возможное изменение состояния физической системы, обусловленное вариациями ее параметров). Каждый кварк может находиться в одном из трех цветовых состояний, которые условно называют красным, синим и желтым (только для удобства —  никакого отношения к оптическим свойствам это не имеет).
В наблюдаемых адронах кварки скомбинированы таким образом, что возникающие состояния не несут цвета - являются «бесцветными». Ароматов известно пять и предполагается наличие шестого. Свойства кварков разных ароматов различны.
Обычное вещество состоит из кварков, входящих в состав нуклонов ядер.
Более тяжелые кварки создаются искусственно или наблюдаются в космических лучах.
Здесь слова «создаются» и «наблюдаются» нельзя понимать буквально - ни один кварк не был зарегистрирован в свободном виде, их можно наблюдать только внутри адронов.
Считается, что при попытке выбить кварк из адрона происходит следующее: вылетающий кварк рождает на своем пути из вакуума пары кварк — антикварк, расположенные в порядке убывания скоростей. Один из медленных кварков занимает место исходного, а тот вместе с остальными рожденными кварками и антикварками образует адроны.
Существует два взамодополнительных кварковых наборов, характризующихся дробными значениями электрических зарядов.
Кварковая триада
u=+2/3; d=-1/3; s=-1/3;
Кварковая антитриада
u=-2/3; d=+1/3; s=+1/3;
Из этих наборов формируются два типа семейства элементарных частиц
рис. 12−1
Данные рисунки отражают общие принципы формирования семейств элементарных частиц из кварков. Рисунок слева отражает принципы сопряжения кварков, порождающих мезонное семейство,
в формировании которого участвуют кварки и антикварки.
Рисунок справа отражает общие принципы и последовательность формирования барионного семейства частиц. В формировании частиц этого семейства уже не участвуют. Каждая частица этого семейства формируется из трех кварков, характеризуя их триединство.
5.7.3.1. Кварковая модель мезонного семейства.
БАЗИСНЫЕ «КУБИКИ»
(Факультатив)
Законы сохранения симметрии микромира позволяют осознать, что последовательность формирования частиц, также как и последовательность формирования цветов радуги, нот музыкальных гамм, не могут быть нарушены. Здесь нет произвола. Последовательность порождения частиц НИКОГДА не может быть нарушена.
Это невозможное событие и приводимые ниже рисунки и схемы позволяют осознать эту истину более отчетливо. Из рисунка 12−1 (слева) можно увидеть строго последовательную цепочку формирования частиц мезонного семейства.
Здесь каждые смежные частицы объединяются (формируют) весы. В этих весах одна из «перекладин» состоит из одноименных кварков (единичная «перекладина»).
рис. 12−2
Из этих схем также наглядно видно, что закон сохранения симметрии соблюдаются
не только на уровне «частица-античастица», но он соблюдается и между двумя смежными частицами.
На рисунке не приводится внутренняя кварковая структура самой первой пары элементарных частиц.
Мезонную цепочку можно отобразить и в следующем виде, используя симметрию их преобразования
или
,
учитывая самонормировку одноименных кварков, стоящих в разных частях тождеств и формирующих «единичные перекладины».
Из этой цепочки непосредственно можно осознать, что одноименные кварки, стоящие в разных частях тождеств, самонормируются в единичные диагонали, формируют весы.
рис. 12-3
Посмотрите и увидьте, что в формировании мезонного семейства частиц участвуют три триады кварков и три триады антикварков. Этот рисунок, и приведенные выше алгебраические тождества, дает дополнительную информацию о свойствах элементарных частиц. Так, на этом рисунке такдже наглядно виден феномен взаимодополнительности мезонов, расположенных напротив друг друга, по одной и той же диагонали.
Эта взаимодополнительность проявляется не только по отношению кварковых дуад, стоящих на концах диагонали, не только по отношению к кварковым дуадам, стоящих в центре, но и по отношению к кварковым дуадам стоящих в центре и на концах диагонали.
На рис. 12−2 каждой элементарной частице сопоставлена триграмма (Книга перемен).
Если теперь частицы мезонного семейства расположить в соответствующих вершинах куба, то мы получим куб, который можно называть бинарным кубом.
5.7.3.2. Кварковая модель барионного семейства
(Факультатив)
Аналогично формируется и барионное семейство, но только уже из кварковых триад.
И по аналогии с предыдущим, для этого семейства можно построить следующие схемы.
рис. 13−1
По образу и подобию с принципами формирования мезонного семейства можно
представить следующую эволюционную цепочку.
рис. 13−2
Видите, как строго последовательно, парами, вложенными друг в друга, рождается все семейство элементарных частиц барионного семейства.
Рисунок 13−2 снова поражает симметрией нас многоуровневой симметрией формирования каждой частицы, по образу и подобию, взаимодополнительностью симметрии и асимметрии.
Из тождества
можно непосредственно осознать взаимодополнительность не только между протоном и нейтроном, но и всеми членами барионного семейства элементарных частиц, к которому относится протон и нейтрон.
5.7.3.3. КварковЫЕ ЦВЕТКИ ЖИЗНИ МИКРОМИРА
(Факультатив)
В книге Д.Мелхиседека «Древняя Тайна Цветка Жизни» (том 1, «София», 2000г.) и на сайте www.floweroflife.com приводится рисунок удивительного узора, известного уже древним цивилизациям как Цветок Жизни (рис.1).
рис. 14
Удивительная симметрия и гармония рисунка далеко не случайны. Из древних легенд Востока до нас доходят поистине мистические свойства этого Цветка. Так, эти источники утверждают, что Цветок содержит в себе все известные законы и все известные формулы. И эти утверждения не голословны (Эволюция размерности, Монада «L-T»).
Цветок Жизни содержит в себе один, чрезвычайно важный элемент, который Д. Мелхиседек называет Vesica Piscis. Древний Цветок Жизни оказывается сотканным и из Vesica Piscis.
Если Vesica Piscis. совместить триаду и антиираду мезонного семейства, то мы получим дуадный кварковый Цветок Жизни мезонного семейства.
рис. 15
Если же с Vesica Piscis совместить триаду и антитриаду барионного семейства то мы получим триадный Цветок Жизни барионного семейства
рис.16
Каждый шестигранный лепесток Цветков Жизни представляет собой базисный кубик соответствующего семейства элементарных частиц.
Нетрудно увидеть теперь, что Цветок Жизни представляет собой модель Гиперкуба. Напомним, что гиперкуб-это куб, каждая вершина которого является кубиком, т. е. Гиперкуб составлен из 8 «базисных кубиков» соответствующих семейств.
О фундаментальности подобной структуры может свидетельствовать и структура генетического кода.
рис. 17
Даже «невооруженным» глазом можно увидеть, что совмещая вместе два центральных базисных кубика генетического кода, и совмещая полученную структуру с Цветком Жизни, мы получим уже Цветок Жизни генетического кода.
рис. 18
Видимо теперь каждый может осознать самую сокровенную Тайну Древнего Цветка Жизни:
«Каждая частица вселенной несет в себе память (информацию) о всей Вселенной.
страницы 1 2 3
© Беляев М. И., «МИЛОГИЯ», 1999-2006г.
Опубликован: 13/04/2006г.,
Сайт ЯВЛЯЕТСЯ ТВОРЧЕСКОЙ МАСТЕРСКОЙ АВТОРА, открытой для всех посетителей.
Убедительная просьба сообщать о всех замеченных ошибках, некорректных формулировках.
Книги «Основы милогии», «Милогия» могут быть высланы в Ваш адрес наложенным платежом,
URL1: www. milogiya2007.ru e-mail: milogiya@narod.ru
Архив 2001 г:URL1: www.newnauka.narod.ru Архив 2006 г: URL1: www. milogiya. narod.ru