* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки
Человек и Вселенная
21
Типы взаимодействия
Вещество и поля находятся в состоянии непрерывного взаимодействия. Известны четыре типа взаимодействия: гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное. Гравитационное взаимодействие универсально. Оно существует между любыми формами материи — частицами и полями и не требует наличия каких-либо специфических свойств. Природу гравитации раскрывает общая теория относительности: гравитация — это искривление пространства-времени. Массивные тела (например, звезды) можно сравнить с шарами, лежащими на биллиардном столе. Сукно под их тяжестью немного прогибается, и каждый из них лежит в образованной им ямке, в которую скатывается всякая «мелочь», скажем, кометы или астероиды. Благодаря силе тяжести брошенный камень падает на землю, а все тела на ее поверхности имеют вес. Силы гравитации относятся к дальнодействующим. Это значит, что они могут ощущаться на любом расстоянии от массивного тела. Электромагнитное взаимодействие — это силы, с которыми действуют друг на друга электрически заряженные частицы. Силами электромагнитного взаимодействия объясняется, например, сила трения. Электромагнитное взаимодействие гораздо более мощное, чем гравитационное. Но благодаря наличию зарядов двух противоЗакон тяготения: F = G m1m2 R2 F — сила тяготения; G — постоянный коэффициент; m1 и m2 — массы тел; R — расстояние между телами
положных знаков создаваемые ими электромагнитные поля могут взаимно компенсировать друг друга. Еще два типа взаимодействий относят к «скрытым». Им соответствуют короткодействующие силы, они работают лишь на расстояниях порядка атомного ядра. Сильное (ядерное) взаимодействие «удерживает» положительно заряженные протоны в ядре атома, не давая им разлететься из-за электрического отталкивания. Сильные взаимодействия обусловливают многие важные ядерные реакции в недрах звезд и образование тяжелых элементов путем захвата ядрами нейтронов. Эти процессы происходят во время вспышек сверхновых звезд. Расчеты показывают, что путем последовательного захвата нейтронов можно «сконструировать» все стабильные элементы таблицы Менделеева. Слабое взаимодействие играет исключительно важную роль в эволюции звезд. Именно медленность основной ядерной реакции в центре Солнца объясняет долголетие звезд такого типа (более 10 млрд. лет).
1 2
Силовые линии электрического поля около металлического шарика, под которым установлен катализатор
3 Схематическое изображение строения атомов различных элементов: 1 — водорода; 2 — гелия; 3 — лития