भौतिकी के मूल नियम क्या हैं? भौतिकी: बुनियादी अवधारणाएं, सूत्र, कानून। भौतिकी के बुनियादी नियम जो एक व्यक्ति को पता होना चाहिए शास्त्रीय भौतिकी के बुनियादी नियम

1.1. व्याख्या।सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांत के नियम, जिसके अनुसार पदार्थ के प्राथमिक कणों की गति और परस्पर क्रिया होती है, विभिन्न प्राकृतिक विज्ञानों द्वारा अध्ययन की गई घटनाओं की विस्तृत श्रृंखला के पैटर्न के गठन और उपस्थिति को पूर्व निर्धारित करते हैं। ये कानून आधुनिक उच्च तकनीकों के अंतर्गत आते हैं और बड़े पैमाने पर हमारी सभ्यता की स्थिति और विकास को निर्धारित करते हैं। इसलिए, न केवल छात्रों के लिए, बल्कि स्कूली बच्चों के लिए भी मौलिक भौतिकी की मूल बातें जानना आवश्यक है। जीवन में प्रवेश करने वाले व्यक्ति के लिए इस दुनिया में अपना स्थान खोजने और सफलतापूर्वक अपनी शिक्षा जारी रखने के लिए दुनिया की संरचना के बारे में बुनियादी ज्ञान का सक्रिय अधिकार आवश्यक है।

1.2. इस रिपोर्ट की मुख्य कठिनाई क्या है।यह प्राथमिक कण भौतिकी के क्षेत्र में विशेषज्ञों और बहुत व्यापक दर्शकों के लिए दोनों को संबोधित किया जाता है: भौतिक विज्ञानी जो प्राथमिक कणों, गणितज्ञों, रसायनज्ञों, जीवविज्ञानी, ऊर्जा वैज्ञानिकों, अर्थशास्त्रियों, दार्शनिकों, भाषाविदों, ... के साथ पर्याप्त रूप से व्यवहार नहीं करते हैं। सटीक, मुझे मौलिक भौतिकी के नियमों और सूत्रों का उपयोग करना चाहिए। समझने के लिए, मुझे इन शर्तों और सूत्रों को लगातार समझाना होगा। यदि प्राथमिक कण भौतिकी आपकी विशेषता नहीं है, तो पहले केवल उन अनुभागों को पढ़ें जिनके शीर्षक तारक से चिह्नित नहीं हैं। फिर एक तारक *, दो **, और अंत में तीन *** वाले अनुभागों को पढ़ने का प्रयास करें। मैं रिपोर्ट के दौरान अधिकांश वर्गों के बारे में बिना तारक के बात करने में कामयाब रहा, लेकिन बाकी के लिए समय नहीं था।

1.3. प्राथमिक कणों का भौतिकी।कण भौतिकी सभी प्राकृतिक विज्ञानों की नींव है। यह पदार्थ के सबसे छोटे कणों और उनके आंदोलनों और अंतःक्रियाओं के मूल पैटर्न का अध्ययन करता है। अंततः, यही नियमितताएँ हैं जो पृथ्वी और आकाश में सभी वस्तुओं के व्यवहार को निर्धारित करती हैं। कण भौतिकी अंतरिक्ष और समय जैसी मूलभूत अवधारणाओं से संबंधित है; मामला; ऊर्जा, गति और द्रव्यमान; घुमाना। (अधिकांश पाठकों के पास स्थान और समय के बारे में एक विचार है, उन्होंने द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच संबंध के बारे में सुना होगा और यह नहीं पता कि संवेग का इससे क्या लेना-देना है, और वे शायद ही भौतिकी में स्पिन की सबसे महत्वपूर्ण भूमिका के बारे में अनुमान लगाते हैं। वे कर सकते हैं आपस में सहमत भी नहीं हैं कि पदार्थ को क्या कहा जाए, फिर भी विशेषज्ञ।) कण भौतिकी 20 वीं शताब्दी में बनाई गई थी। इसकी रचना मानव जाति के इतिहास में दो सबसे महान सिद्धांतों के निर्माण के साथ अटूट रूप से जुड़ी हुई है: सापेक्षता का सिद्धांत और क्वांटम यांत्रिकी। इन सिद्धांतों के प्रमुख स्थिरांक प्रकाश की गति हैं सीऔर प्लैंक स्थिरांक एच.

1.4. सापेक्षता का सिद्धांत।सापेक्षता के विशेष सिद्धांत, जो 20वीं शताब्दी की शुरुआत में उत्पन्न हुए, ने कई विज्ञानों के संश्लेषण को पूरा किया, जिन्होंने बिजली, चुंबकत्व और प्रकाशिकी जैसी शास्त्रीय घटनाओं का अध्ययन किया, जिससे प्रकाश की गति के बराबर पिंडों की गति पर यांत्रिकी का निर्माण हुआ। (न्यूटन के शास्त्रीय गैर-सापेक्ष यांत्रिकी वेगों से निपटते हैं वी<<सी।) फिर, 1915 में, सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत बनाया गया था, जिसे प्रकाश की गति की परिमितता को ध्यान में रखते हुए गुरुत्वाकर्षण बातचीत का वर्णन करने के लिए कहा गया था। सी.

1.5. क्वांटम यांत्रिकी। 1920 के दशक में निर्मित क्वांटम यांत्रिकी ने इलेक्ट्रॉनों के दोहरे तरंग-कण गुणों के आधार पर परमाणुओं की संरचना और गुणों की व्याख्या की। उन्होंने परमाणुओं और अणुओं की परस्पर क्रिया से जुड़ी रासायनिक घटनाओं की एक विशाल श्रृंखला की व्याख्या की। और उनके द्वारा प्रकाश के उत्सर्जन और अवशोषण की प्रक्रियाओं का वर्णन करने की अनुमति दी। उस जानकारी को समझें जो सूर्य और तारों का प्रकाश हमें लाता है।

1.6. क्वांटम फील्ड थ्योरीसापेक्षता के सिद्धांत और क्वांटम यांत्रिकी के एकीकरण से क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत का निर्माण हुआ, जिससे उच्च स्तर की सटीकता के साथ पदार्थ के सबसे महत्वपूर्ण गुणों का वर्णन करना संभव हो गया। क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत, निश्चित रूप से, स्कूली बच्चों को समझाने के लिए बहुत जटिल है। लेकिन 20वीं शताब्दी के मध्य में इसमें फेनमैन आरेखों की एक दृश्य भाषा दिखाई दी, जो क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के कई पहलुओं की समझ को मौलिक रूप से सरल बनाती है। इस वार्ता का एक मुख्य उद्देश्य यह दिखाना है कि कैसे फेनमैन आरेखों की सहायता से घटनाओं की विस्तृत श्रृंखला को आसानी से समझा जा सकता है। साथ ही, मैं उन मुद्दों पर अधिक विस्तार से ध्यान दूंगा जो क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत (उदाहरण के लिए, शास्त्रीय और क्वांटम गुरुत्वाकर्षण के बीच संबंधों पर) के सभी विशेषज्ञों के लिए ज्ञात नहीं हैं, और मैं केवल लोकप्रिय रूप से व्यापक रूप से चर्चा किए गए मुद्दों की रूपरेखा तैयार करूंगा वैज्ञानिक साहित्य।

1.7. प्राथमिक कणों की पहचान।प्राथमिक कण पदार्थ के सबसे छोटे अविभाज्य कण हैं जिनसे पूरी दुनिया का निर्माण हुआ है। सबसे आश्चर्यजनक गुण जो इन कणों को साधारण गैर-प्राथमिक कणों से अलग करता है, उदाहरण के लिए, रेत या मोतियों के दाने, यह है कि एक ही तरह के सभी प्राथमिक कण, उदाहरण के लिए, ब्रह्मांड में सभी इलेक्ट्रॉन बिल्कुल (!) समान हैं - सदृश। और परिणामस्वरूप, उनकी सबसे सरल बाध्य अवस्थाएँ एक-दूसरे के समान होती हैं - परमाणु और सबसे सरल अणु।

1.8. छह प्राथमिक कण।पृथ्वी और सूर्य पर होने वाली मुख्य प्रक्रियाओं को समझने के लिए, पहले सन्निकटन के रूप में, उन प्रक्रियाओं को समझना पर्याप्त है जिनमें छह कण भाग लेते हैं: इलेक्ट्रॉन इ, प्रोटोन पीन्यूट्रॉन एनऔर इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो ई, साथ ही फोटॉन γ और ग्रेविटॉन जी̃। पहले चार कणों में स्पिन 1/2 है, फोटॉन में स्पिन 1 है, और ग्रेविटॉन में 2 है। (पूर्णांक स्पिन वाले कणों को बोसॉन कहा जाता है, अर्ध-पूर्णांक स्पिन वाले कणों को फ़र्मियन कहा जाता है। स्पिन पर अधिक चर्चा बाद में की जाएगी।) प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को आमतौर पर न्यूक्लियॉन कहा जाता है क्योंकि परमाणु नाभिक उनसे निर्मित होते हैं, और अंग्रेजी में नाभिक नाभिक होता है। इलेक्ट्रॉन और न्यूट्रिनो को लेप्टान कहा जाता है। उनके पास मजबूत परमाणु ताकत नहीं है।

गुरुत्वाकर्षण के बहुत कमजोर संपर्क के कारण, अलग-अलग गुरुत्वाकर्षणों का निरीक्षण करना असंभव है, लेकिन इन कणों के माध्यम से प्रकृति में गुरुत्वाकर्षण किया जाता है। जैसे फोटॉन के माध्यम से विद्युत चुम्बकीय संपर्क किया जाता है।

1.9. एंटीपार्टिकल्स।इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में तथाकथित एंटीपार्टिकल्स होते हैं: पॉज़िट्रॉन, एंटीप्रोटॉन और एंटीन्यूट्रॉन। वे साधारण पदार्थ की संरचना में शामिल नहीं हैं, क्योंकि जब वे संबंधित कणों से मिलते हैं, तो वे उनके साथ पारस्परिक विनाश की प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करते हैं - विनाश। इस प्रकार, एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन दो या तीन फोटॉनों में विलीन हो जाते हैं। फोटॉन और ग्रेविटॉन वास्तव में तटस्थ कण हैं: वे अपने एंटीपार्टिकल्स के साथ मेल खाते हैं। न्यूट्रिनो वास्तव में एक तटस्थ कण है या नहीं यह अभी भी अज्ञात है।

1.10. न्यूक्लियंस और क्वार्क। 20वीं शताब्दी के मध्य में, यह स्पष्ट हो गया कि नाभिक में स्वयं अधिक प्राथमिक कण होते हैं - दो प्रकार के क्वार्क, जो निरूपित करते हैं तुमतथा डी: पी = उडु, एन = डीडीयू. क्वार्कों के बीच परस्पर क्रिया ग्लून्स द्वारा की जाती है। एंटीन्यूक्लिऑन एंटीक्वार्क से बने होते हैं।

1.11 फर्मियन की तीन पीढ़ियां।साथ में तुम, डी, इ, वी ईक्वार्क और लेप्टान के दो अन्य समूहों (या, जैसा कि वे कहते हैं, पीढ़ियों) की खोज की गई और उनका अध्ययन किया गया: सी, एस, μ, ν μ और टी, बी, , . ये कण सामान्य पदार्थ की संरचना में शामिल नहीं हैं, क्योंकि वे अस्थिर हैं और पहली पीढ़ी के हल्के कणों में जल्दी से क्षय हो जाते हैं। लेकिन उन्होंने ब्रह्मांड के अस्तित्व के पहले क्षणों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई।

प्रकृति की और भी पूर्ण और गहरी समझ के लिए और भी अधिक असामान्य गुणों वाले कणों की आवश्यकता है। लेकिन, शायद, भविष्य में, यह सारी विविधता कुछ सरल और सुंदर संस्थाओं में सिमट जाएगी।

1.12. हैड्रॉन।क्वार्क और/या एंटीक्वार्क और ग्लून्स से युक्त कणों के एक बड़े परिवार को हैड्रॉन कहा जाता है। न्यूक्लियंस को छोड़कर सभी हैड्रॉन अस्थिर हैं और इसलिए सामान्य पदार्थ की संरचना में प्रवेश नहीं करते हैं।

अक्सर, हैड्रॉन को प्राथमिक कणों के रूप में भी जाना जाता है, क्योंकि उन्हें मुक्त क्वार्क और ग्लून्स में विभाजित नहीं किया जा सकता है। (तो क्या मैंने पहले छह प्राथमिक कणों के लिए प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का जिक्र किया।) यदि सभी हैड्रॉन को प्राथमिक माना जाता है, तो प्राथमिक कणों की संख्या सैकड़ों में मापी जाएगी।

1.13. मानक मॉडल और चार प्रकार के इंटरैक्शन।जैसा कि नीचे समझाया जाएगा, ऊपर सूचीबद्ध प्राथमिक कण तथाकथित "प्राथमिक कणों के मानक मॉडल" के ढांचे के भीतर, गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय के परिणामस्वरूप प्रकृति में होने वाली अब तक ज्ञात सभी प्रक्रियाओं का वर्णन करना संभव बनाते हैं। , कमजोर और मजबूत बातचीत। लेकिन यह समझने के लिए कि उनमें से पहले दो कैसे काम करते हैं, चार कण पर्याप्त हैं: एक फोटॉन, एक ग्रेविटॉन, एक इलेक्ट्रॉन और एक प्रोटॉन। इसके अलावा, तथ्य यह है कि प्रोटॉन के होते हैं तुम- तथा डी-क्वार्क और ग्लून्स, नगण्य हो जाते हैं। बेशक, कमजोर और मजबूत अंतःक्रियाओं के बिना, यह समझना असंभव है कि या तो परमाणु नाभिक कैसे व्यवस्थित होते हैं, या हमारा सूर्य कैसे काम करता है। लेकिन परमाणु गोले कैसे व्यवस्थित होते हैं, जो तत्वों के सभी रासायनिक गुणों को निर्धारित करते हैं, बिजली कैसे काम करती है और आकाशगंगाओं की व्यवस्था कैसे की जाती है, कोई भी समझ सकता है।

1.14. ज्ञात से परे।हम आज पहले से ही जानते हैं कि मानक मॉडल के कण और परस्पर क्रिया प्रकृति के खजाने को समाप्त नहीं करते हैं।

यह स्थापित किया गया है कि साधारण परमाणु और आयन ब्रह्मांड में सभी पदार्थों का केवल 20% से कम बनाते हैं, और 80% से अधिक तथाकथित डार्क मैटर है, जिसकी प्रकृति अभी भी अज्ञात है। सबसे आम राय यह है कि डार्क मैटर में सुपरपार्टिकल्स होते हैं। यह संभव है कि इसमें दर्पण के कण हों।

इससे भी अधिक चौंकाने वाला तथ्य यह है कि सभी पदार्थ, दृश्य (प्रकाश) और अंधेरे दोनों में, ब्रह्मांड की संपूर्ण ऊर्जा का केवल एक चौथाई भाग ही वहन करता है। तीन चौथाई तथाकथित डार्क एनर्जी के हैं।

1.15. प्राथमिक कण "इ एक हद तक" मौलिक हैं।जब मेरे शिक्षक इसाक याकोवलेविच पोमेरेनचुक ने एक प्रश्न के महत्व पर जोर देना चाहा, तो उन्होंने कहा कि प्रश्न ई डिग्री में महत्वपूर्ण है। बेशक, अधिकांश प्राकृतिक विज्ञान, और न केवल प्राथमिक कण भौतिकी, मौलिक हैं। उदाहरण के लिए, संघनित पदार्थ भौतिकी मौलिक कानूनों के अधीन है जिनका उपयोग यह पता लगाने के बिना किया जा सकता है कि वे कण भौतिकी के नियमों का पालन कैसे करते हैं। लेकिन सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी के नियम " इएक हद तक मौलिक" इस अर्थ में कि कम सामान्य कानूनों में से कोई भी उनका खंडन नहीं कर सकता है।

1.16. बुनियादी कानून।प्रकृति में सभी प्रक्रियाएं प्राथमिक कणों की स्थानीय बातचीत और गति (वितरण) के परिणामस्वरूप होती हैं। इन आंदोलनों और अंतःक्रियाओं को नियंत्रित करने वाले बुनियादी कानून बहुत ही असामान्य और बहुत ही सरल हैं। वे समरूपता की अवधारणा और इस सिद्धांत पर आधारित हैं कि जो कुछ भी समरूपता का खंडन नहीं करता है वह हो सकता है और होना चाहिए। नीचे, फेनमैन आरेखों की भाषा का उपयोग करते हुए, हम यह पता लगाएंगे कि यह कणों के गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय, कमजोर और मजबूत अंतःक्रियाओं में कैसे महसूस किया जाता है।

2. कण और जीवन

2.1. सभ्यता और संस्कृति के बारे में।रूसी विज्ञान अकादमी के विदेशी सदस्य वैलेन्टिन टेलीगडी (1922-2006) ने समझाया: "यदि डब्ल्यूसी (पानी की कोठरी) सभ्यता है, तो इसका उपयोग करने की क्षमता संस्कृति है।"

ITEP शोधकर्ता ए.ए. अब्रीकोसोव जूनियर। हाल ही में मुझे लिखा था: "आपकी रिपोर्ट का एक लक्ष्य उच्च दर्शकों को आधुनिक भौतिकी को अधिक व्यापक रूप से पढ़ाने की आवश्यकता के बारे में समझाना है। यदि ऐसा है, तो शायद रोज़मर्रा के कुछ उदाहरण देना सार्थक होगा। मेरा मतलब निम्नलिखित है:

हम एक ऐसी दुनिया में रहते हैं जो क्वांटम यांत्रिकी (क्यूएम) और सापेक्षता के सिद्धांत (आरटी) के बिना रोजमर्रा के स्तर पर भी अकल्पनीय है। सेल फोन, कंप्यूटर, सभी आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स, एलईडी लाइट्स का उल्लेख नहीं करने के लिए, सेमीकंडक्टर लेजर (पॉइंटर्स सहित), एलसीडी डिस्प्ले अनिवार्य रूप से क्वांटम डिवाइस हैं। क्यूएम की बुनियादी अवधारणाओं के बिना वे कैसे काम करते हैं, यह समझाना असंभव है। और टनलिंग का उल्लेख किए बिना आप उन्हें कैसे समझाते हैं?

दूसरा उदाहरण, शायद मैं आपसे जानता हूँ। हर 10वीं कार में सैटेलाइट नेविगेटर लगाए जाते हैं। उपग्रह नेटवर्क में घड़ी के तुल्यकालन की सटीकता 10 −8 से कम नहीं है (यह पृथ्वी की सतह पर किसी वस्तु के स्थानीयकरण में मीटर के क्रम की त्रुटि से मेल खाती है)। इस तरह की सटीकता को ध्यान में रखने की आवश्यकता है कश्मीर चलती उपग्रह पर घड़ी में सुधार। वे कहते हैं कि इंजीनियर इस पर विश्वास नहीं कर सकते थे, इसलिए पहले उपकरणों का दोहरा कार्यक्रम था: सुधार के साथ और बिना। जैसा कि यह निकला, पहला कार्यक्रम बेहतर काम करता है। यहाँ घरेलू स्तर पर सापेक्षता के सिद्धांत का परीक्षण है।

बेशक, उच्च विज्ञान के बिना फोन पर बात करना, कार चलाना और कंप्यूटर की चाबियां टाइप करना संभव है। लेकिन यह संभावना नहीं है कि शिक्षाविदों को भूगोल का अध्ययन न करने का आग्रह करना चाहिए, क्योंकि "कैब हैं।"

और फिर वे स्कूली बच्चों से बात करते हैं, और फिर पांच साल तक छात्रों से भौतिक बिंदुओं और गैलीलियन सापेक्षता के बारे में बात करते हैं, और अचानक, बिना किसी स्पष्ट कारण के, वे कहते हैं कि यह "बिल्कुल सच नहीं है।"

भौतिक-तकनीकी संस्थान में भी दृश्य न्यूटनियन दुनिया से क्वांटम एक में बदलना मुश्किल है। तुम्हारा, एएए।"

2.2. मौलिक भौतिकी और शिक्षा पर।दुर्भाग्य से, आधुनिक शिक्षा प्रणाली एक पूरी सदी से आधुनिक मौलिक भौतिकी से पिछड़ गई है। और अधिकांश लोगों (अधिकांश वैज्ञानिक कार्यकर्ताओं सहित) को दुनिया के उस आश्चर्यजनक रूप से स्पष्ट और सरल चित्र (मानचित्र) के बारे में कोई जानकारी नहीं है, जिसे प्राथमिक कण भौतिकी द्वारा बनाया गया था। यह नक्शा सभी प्राकृतिक विज्ञानों में नेविगेट करना बहुत आसान बनाता है। मेरी रिपोर्ट का उद्देश्य आपको यह विश्वास दिलाना है कि प्राथमिक कण भौतिकी के कुछ तत्व (अवधारणाएं), सापेक्षता का सिद्धांत और क्वांटम सिद्धांत सभी प्राकृतिक विज्ञान विषयों को न केवल उच्चतर में, बल्कि माध्यमिक और में भी पढ़ाने का आधार बन सकते हैं। यहां तक ​​कि प्राथमिक विद्यालय भी। आखिरकार, मौलिक रूप से नई अवधारणाओं को बचपन में सबसे आसानी से महारत हासिल है। बच्चा आसानी से भाषा में महारत हासिल कर लेता है, मोबाइल फोन से महारत हासिल कर लेता है। कई बच्चे कुछ ही सेकंड में रूबिक क्यूब को उसकी मूल स्थिति में लौटा देते हैं, और मेरे लिए एक दिन भी पर्याप्त नहीं है।

भविष्य में अप्रिय आश्चर्य से बचने के लिए, बालवाड़ी में पर्याप्त विश्वदृष्टि रखना आवश्यक है। स्थिरांक सीतथा एचबच्चों के लिए ज्ञान का साधन बनना चाहिए।

2.3. गणित के बारे में।गणित - सभी विज्ञानों की रानी और सेवक - निश्चित रूप से ज्ञान के मुख्य उपकरण के रूप में कार्य करना चाहिए। यह सत्य, सौंदर्य, समरूपता, व्यवस्था जैसी बुनियादी अवधारणाएँ देता है। शून्य और अनंत की अवधारणा। गणित आपको सोचना और गिनना सिखाता है। मौलिक भौतिकी गणित के बिना अकल्पनीय है। गणित के बिना शिक्षा की कल्पना नहीं की जा सकती। बेशक, स्कूल में समूह सिद्धांत का अध्ययन करना बहुत जल्दी हो सकता है, लेकिन आपको सच्चाई, सुंदरता, समरूपता और व्यवस्था (और एक ही समय में कुछ विकार) की सराहना करना सिखाना आवश्यक है।

वास्तविक (वास्तविक) संख्याओं (सरल, परिमेय, अपरिमेय) से काल्पनिक और जटिल संख्याओं में संक्रमण को समझना बहुत महत्वपूर्ण है। शायद, केवल वे छात्र जो गणित और सैद्धांतिक भौतिकी के क्षेत्र में काम करना चाहते हैं, उन्हें हाइपरकॉम्प्लेक्स नंबर (चतुर्भुज और अष्टक) का अध्ययन करना चाहिए। अपने काम में, उदाहरण के लिए, मैंने कभी भी ऑक्टोनियन का उपयोग नहीं किया है। लेकिन मुझे पता है कि कई सैद्धांतिक भौतिकविदों, असाधारण समरूपता समूह ई 8 के अनुसार, वे सबसे आशाजनक को समझना आसान बनाते हैं।

2.4. विश्वदृष्टि और प्राकृतिक विज्ञान के बारे में।दुनिया को नियंत्रित करने वाले बुनियादी कानूनों का विचार सभी प्राकृतिक विज्ञानों में आवश्यक है। बेशक, ठोस अवस्था भौतिकी, रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान, पृथ्वी विज्ञान और खगोल विज्ञान की अपनी विशिष्ट अवधारणाएँ, विधियाँ और समस्याएं हैं। लेकिन दुनिया का एक सामान्य नक्शा और यह समझ होना बहुत जरूरी है कि इस नक्शे में अज्ञात के कई खाली स्थान हैं। यह समझना बहुत महत्वपूर्ण है कि विज्ञान एक अस्थि-पंजर नहीं है, बल्कि विश्व मानचित्र के कई बिंदुओं में सत्य के करीब पहुंचने की एक जीवित प्रक्रिया है। सत्य के लिए सन्निकटन एक स्पर्शोन्मुख प्रक्रिया है।

2.5. सच्चे और अश्लील न्यूनीकरणवाद के बारे में।यह विचार कि प्रकृति में अधिक जटिल संरचनाओं में कम जटिल संरचनाएँ होती हैं और अंततः, सबसे सरल तत्वों की होती हैं, इसे आमतौर पर न्यूनीकरण कहा जाता है। इस अर्थ में, जो मैं आपको समझाने की कोशिश कर रहा हूं वह न्यूनतावाद है। लेकिन अशिष्ट न्यूनीकरणवाद, जो दावा करता है कि सभी विज्ञानों को प्राथमिक कण भौतिकी में घटाया जा सकता है, बिल्कुल अस्वीकार्य है। जटिलता के प्रत्येक उच्च और उच्च स्तर पर, इसके स्वयं के पैटर्न बनते हैं और उभरते हैं। एक अच्छा जीवविज्ञानी बनने के लिए आपको कण भौतिकी जानने की आवश्यकता नहीं है। लेकिन विज्ञान की प्रणाली में इसके स्थान और भूमिका को समझने के लिए, स्थिरांक की महत्वपूर्ण भूमिका को समझने के लिए सीतथा एचज़रूरी। आखिरकार, विज्ञान समग्र रूप से एक ही जीव है।

2.6. मानविकी और सामाजिक विज्ञान पर।दुनिया की संरचना का एक सामान्य विचार अर्थशास्त्र के लिए, और इतिहास के लिए, और संज्ञानात्मक विज्ञान के लिए, जैसे कि भाषा के विज्ञान, और दर्शन के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। और इसके विपरीत - ये विज्ञान सबसे मौलिक भौतिकी के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं, जो अपनी मौलिक अवधारणाओं को लगातार परिष्कृत करते हैं। यह आपेक्षिकता के सिद्धांत के विचार से देखा जाएगा, जिसकी ओर अब मैं मुड़ता हूँ। मैं विशेष रूप से कानूनी विज्ञानों का उल्लेख करूंगा, जो प्राकृतिक विज्ञानों की समृद्धि (अस्तित्व का उल्लेख नहीं) के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं। मुझे विश्वास है कि सामाजिक कानूनों को प्रकृति के मौलिक नियमों का खंडन नहीं करना चाहिए। मानव कानूनों को प्रकृति के ईश्वरीय नियमों का खंडन नहीं करना चाहिए।

2.7. माइक्रो-, मैक्रो-, कॉस्मो-।हमारी सामान्य दुनिया बड़ी, लेकिन विशाल नहीं, चीजों को आमतौर पर स्थूल जगत कहा जाता है। आकाशीय पिंडों की दुनिया को ब्रह्मांडीय दुनिया कहा जा सकता है, और परमाणु और उप-परमाणु कणों की दुनिया को माइक्रोवर्ल्ड कहा जाता है। (चूंकि परमाणुओं के आकार 10 −10 मीटर के क्रम के होते हैं, माइक्रोवर्ल्ड का अर्थ है सूक्ष्ममीटर से छोटे परिमाण के कम से कम 4 या 10 कोटि की वस्तुएं, और नैनोमीटर से छोटे परिमाण के 1-7 क्रम। का फैशनेबल क्षेत्र नैनो माइक्रो से मैक्रो तक सड़क पर स्थित है।) 20 वीं शताब्दी में, प्राथमिक कणों का तथाकथित मानक मॉडल बनाया गया था, जो आपको आधार पर कई स्थूल और ब्रह्मांडीय कानूनों को सरल और स्पष्ट रूप से समझने की अनुमति देता है। सूक्ष्म कानूनों की।

2.8. हमारे मॉडल।सैद्धांतिक भौतिकी में मॉडल गैर-आवश्यक परिस्थितियों को त्यागकर बनाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, परमाणु और परमाणु भौतिकी में, कणों की गुरुत्वाकर्षण बातचीत नगण्य होती है, और उन्हें अनदेखा किया जा सकता है। दुनिया का ऐसा मॉडल सापेक्षता के विशेष सिद्धांत में फिट बैठता है। इस मॉडल में परमाणु, अणु, संघनित पिंड, ... त्वरक और कोलाइडर हैं, लेकिन कोई सूर्य और तारे नहीं हैं।

ऐसा मॉडल निश्चित रूप से बहुत बड़े पैमाने पर गलत होगा जहां गुरुत्वाकर्षण आवश्यक है।

बेशक, सर्न के अस्तित्व के लिए, पृथ्वी का अस्तित्व (और, परिणामस्वरूप, गुरुत्वाकर्षण का) आवश्यक है, लेकिन सर्न में किए गए अधिकांश प्रयोगों को समझने के लिए (सूक्ष्म "ब्लैक होल" के लिए कोलाइडर पर खोजों को छोड़कर) , गुरुत्वाकर्षण आवश्यक नहीं है।

2.9. परिमाण का क्रम।प्राथमिक कणों के गुणों को समझने में कठिनाइयों में से एक इस तथ्य के कारण है कि वे बहुत छोटे हैं और उनमें से बहुत सारे हैं। एक चम्मच पानी (लगभग 10 23) में बड़ी संख्या में परमाणु होते हैं। ब्रह्मांड के दृश्य भाग में तारों की संख्या बहुत कम नहीं है। बड़ी संख्या से डरने की जरूरत नहीं है। आखिरकार, उनसे निपटना मुश्किल नहीं है, क्योंकि संख्याओं का गुणन मुख्य रूप से उनके आदेशों को जोड़ने के लिए आता है: 1 \u003d 10 0, 10 \u003d 10 1, 100 \u003d 10 2। 10 को 100 से गुणा करने पर हमें 10 1+2 = 10 3 = 1000 मिलता है।

2.10. तेल की एक बूंद।यदि 1 मिली लीटर की मात्रा वाले तेल की एक बूंद पानी की सतह पर गिराई जाती है, तो यह लगभग कई वर्ग मीटर के क्षेत्र और लगभग सौ नैनोमीटर की मोटाई के साथ एक इंद्रधनुषी स्थान में फैल जाएगी। यह परमाणु के आकार से बड़े परिमाण के केवल तीन क्रम हैं। और सबसे पतले स्थानों पर साबुन के बुलबुले की फिल्म की मोटाई अणुओं के आकार के क्रम की होती है।

2.11. जूल।एक विशिष्ट एए बैटरी में 1.5 वोल्ट (वी) का वोल्टेज होता है और इसमें विद्युत ऊर्जा के 10 4 जूल (जे) होते हैं। आपको याद दिला दूं कि 1 J \u003d 1 लटकन × 1 V, और वह भी 1 J \u003d किग्रा m 2 / s 2 और गुरुत्वाकर्षण का त्वरण लगभग 10 m / s 2 है। तो 1 जूल आपको 1 किलोग्राम को 10 सेंटीमीटर की ऊंचाई तक उठाने की अनुमति देता है, और 10 4 जे 100 किलोग्राम से 10 मीटर तक उठाएगा। एक एलीवेटर एक छात्र को दसवीं मंजिल तक ले जाने में कितनी ऊर्जा खर्च करता है। कि बैटरी में कितनी ऊर्जा है।

2.12. इलेक्ट्रॉन वोल्ट।प्राथमिक कण भौतिकी में ऊर्जा की इकाई इलेक्ट्रॉन वोल्ट (ईवी) है: 1 ईवी की ऊर्जा 1 इलेक्ट्रॉन द्वारा अधिग्रहित की जाती है जो 1 वोल्ट के संभावित अंतर से गुजरती है। चूँकि एक पेंडेंट में 6.24 × 10 18 इलेक्ट्रॉन होते हैं, तो 1 J = 6.24 × 10 18 eV।

1 keV = 10 3 eV, 1 MeV = 10 6 eV, 1 GeV = 10 9 eV, 1 TeV = 10 12 eV।

आपको याद दिला दूं कि सर्न लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में एक प्रोटॉन की ऊर्जा 7 TeV के बराबर होनी चाहिए।

3. सापेक्षता के सिद्धांत के बारे में

3.1. संदर्भ प्रणाली।हम अपने सभी प्रयोगों का वर्णन किसी न किसी संदर्भ प्रणाली में करते हैं। संदर्भ प्रणाली एक प्रयोगशाला, एक ट्रेन, पृथ्वी का एक उपग्रह, एक आकाशगंगा का केंद्र हो सकता है... उदाहरण के लिए, कण त्वरक में उड़ने वाला कोई भी कण, एक संदर्भ प्रणाली भी हो सकता है। चूंकि ये सभी प्रणालियां एक-दूसरे के सापेक्ष चलती हैं, इसलिए सभी प्रयोग उनमें एक जैसे नहीं दिखेंगे। इसके अलावा, निकटतम विशाल पिंडों का गुरुत्वाकर्षण प्रभाव भी उनमें भिन्न होता है। इन अंतरों पर विचार ही सापेक्षता के सिद्धांत की मुख्य सामग्री का गठन करता है।

3.2. गैलीलियो का जहाज।गैलीलियो ने आपेक्षिकता के सिद्धांत को सूत्रबद्ध किया, जिसमें एक सुचारू रूप से चलने वाले जहाज के केबिन में सभी प्रकार के प्रयोगों का रंगीन वर्णन किया गया। यदि खिड़कियों पर पर्दे लगे हों तो इन प्रयोगों की सहायता से यह पता लगाना असंभव है कि जहाज कितनी तेजी से आगे बढ़ रहा है और क्या वह स्थिर खड़ा है। आइंस्टीन ने इस केबिन में प्रकाश की परिमित गति के साथ प्रयोग किए। यदि आप खिड़की से बाहर नहीं देखते हैं, तो आप जहाज की गति को नहीं जान सकते। लेकिन अगर आप किनारे को देखें, तो आप कर सकते हैं।

3.3. दूर के सितारे*.संदर्भ के ऐसे फ्रेम को अलग करना उचित है, जिसके संबंध में लोग अपने प्रयोगों के परिणामों को तैयार कर सकें, चाहे वे कहीं भी हों। ऐसी सार्वभौमिक संदर्भ प्रणाली के लिए, एक प्रणाली जिसमें दूर के तारे गतिहीन होते हैं, लंबे समय से स्वीकार किए जाते हैं। और अपेक्षाकृत हाल ही में (आधी सदी पहले) और भी दूर के क्वासर खोजे गए थे और यह पता चला कि इस प्रणाली में अवशेष माइक्रोवेव पृष्ठभूमि आइसोट्रोपिक होनी चाहिए।

3.4. संदर्भ के एक सार्वभौमिक फ्रेम की तलाश में *।संक्षेप में, खगोल विज्ञान का संपूर्ण इतिहास संदर्भ के एक और अधिक सार्वभौमिक ढांचे की ओर एक प्रगति है। मानवकेंद्रिक से, जहां मनुष्य केंद्र में है, भू-केंद्र में, जहां पृथ्वी केंद्र में आराम पर है (टॉलेमी, 87-165), सूर्यकेंद्र में, जहां सूर्य केंद्र में स्थित है (कोपरनिकस, 1473-1543), हैलासेन्ट्रिक तक , जहां हमारी आकाशगंगा का केंद्र नीहारिका पर टिकी हुई है, जहां नीहारिकाओं की प्रणाली - आकाशगंगाओं के समूह, पृष्ठभूमि में, जहां ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि आइसोट्रोपिक है। हालाँकि, यह आवश्यक है कि प्रकाश की गति की तुलना में संदर्भ के इन फ़्रेमों का वेग छोटा हो।

3.5. कॉपरनिकस, केप्लर, गैलीलियो, न्यूटन*। 1543 में प्रकाशित निकोलस कोपरनिकस की पुस्तक "आकाशीय क्षेत्रों के घूर्णन पर" में, यह कहता है: "सूर्य द्वारा देखी गई सभी गतियाँ इसकी विशेषता नहीं हैं, बल्कि पृथ्वी और हमारे क्षेत्र से संबंधित हैं, जिसके साथ हम किसी भी अन्य ग्रह की तरह सूर्य की परिक्रमा करें; इस प्रकार पृथ्वी की कई गतियाँ हैं। ग्रहों की स्पष्ट आगे और पीछे की चाल उनकी नहीं, बल्कि पृथ्वी की है। इस प्रकार, आकाश में दिखाई देने वाली बड़ी संख्या में अनियमितताओं को समझाने के लिए अकेले यह आंदोलन पर्याप्त है।

कोपरनिकस और केप्लर (1571-1630) ने इन आंदोलनों के कीनेमेटीक्स का एक सरल घटनात्मक विवरण दिया। गैलीलियो (1564-1642) और न्यूटन (1643-1727) ने अपनी गतिकी की व्याख्या की।

3.6. सार्वभौमिक स्थान और समय*।सार्वभौमिक संदर्भ प्रणाली से संबंधित स्थानिक निर्देशांक और समय को सापेक्षता के सिद्धांत के साथ पूर्ण सामंजस्य में सार्वभौमिक या निरपेक्ष कहा जा सकता है। केवल इस बात पर जोर देना महत्वपूर्ण है कि इस प्रणाली का चुनाव स्थानीय पर्यवेक्षकों द्वारा किया जाता है और उन पर सहमति होती है। सार्वभौमिक फ्रेम के सापेक्ष आगे बढ़ने वाले संदर्भ का कोई भी फ्रेम जड़त्वीय है: इसमें मुक्त गति एकसमान और सीधी होती है।

3.7. "अपरिवर्तनीय सिद्धांत"*. ध्यान दें कि अल्बर्ट आइंस्टीन (1879-1955) और मैक्स प्लैंक (1858-1947) (जिन्होंने 1907 में "सापेक्षता के सिद्धांत" शब्द की शुरुआत की थी, दोनों ने इसे आइंस्टीन द्वारा 1905 में सामने रखा गया सिद्धांत कहा था) का मानना ​​था कि शब्द "थ्योरी इनवेरिएंस" है। इसके सार को अधिक सटीक रूप से प्रतिबिंबित कर सकता है। लेकिन, जाहिरा तौर पर, 20वीं शताब्दी की शुरुआत में समय और समकालिकता जैसी अवधारणाओं की सापेक्षता को संदर्भ के समान जड़त्वीय फ्रेम में इन फ्रेमों में से एक को बाहर करने की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण था। यह अधिक महत्वपूर्ण था कि गैलीलियो के केबिन की पर्दे वाली खिड़कियों से जहाज की गति निर्धारित करना असंभव था। लेकिन अब समय आ गया है कि पर्दों को अलग किया जाए और किनारे को देखा जाए। उसी समय, निश्चित रूप से, बंद किए गए पर्दे के साथ स्थापित सभी पैटर्न अडिग रहेंगे।

3.8. चिम्मर को पत्र*. 1921 में, आइंस्टीन ने "फिलॉसॉफिकल लेटर्स" पुस्तक के लेखक ई. चिमर को लिखे एक पत्र में लिखा: "जहां तक ​​"सापेक्षता के सिद्धांत" शब्द की बात है, मैं मानता हूं कि यह असफल है और दार्शनिक गलतफहमी की ओर ले जाता है। लेकिन इसे बदलने के लिए, आइंस्टीन के अनुसार, पहले से ही बहुत देर हो चुकी है, विशेष रूप से, क्योंकि यह व्यापक है। यह पत्र प्रिंसटन में प्रकाशित 25-खंड कलेक्टेड वर्क्स ऑफ आइंस्टीन के 12 वें खंड में प्रकाशित हुआ था, जो 2009 के पतन में प्रकाशित हुआ था।

3.9. प्रकृति में अधिकतम गति।सापेक्षता के सिद्धांत का प्रमुख स्थिरांक प्रकाश की गति है सी\u003d 300,000 किमी / सेकंड \u003d 3 × 10 8 मीटर / सेकंड। (अधिक सटीकता से, सी= 299 792 458 मी/से. और यह संख्या अब मीटर की परिभाषा को रेखांकित करती है।) यह गति प्रकृति में किसी भी सिग्नल के प्रसार की अधिकतम गति है। यह बड़े पैमाने पर वस्तुओं की गति से अधिक परिमाण के कई आदेश हैं जिनका हम हर दिन सामना करते हैं। यह इसका असामान्य रूप से बड़ा मूल्य है जो सापेक्षता के सिद्धांत की मुख्य सामग्री की समझ में बाधा डालता है। प्रकाश की गति के क्रम में गति करने वाले कणों को सापेक्षतावादी कहा जाता है।

3.10. ऊर्जा, गति और गति।एक कण की मुक्त गति कण की ऊर्जा की विशेषता है इऔर उसकी गति पी. सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, एक कण की गति वीसूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है

खंड में चर्चा की गई शब्दावली भ्रम के मुख्य कारणों में से एक। 3.14 इस तथ्य में निहित है कि सापेक्षता के सिद्धांत का निर्माण करते समय, उन्होंने गति और वेग के बीच न्यूटन के संबंध को संरक्षित करने का प्रयास किया। पी = एमवीजो सापेक्षता के सिद्धांत का खंडन करता है।

3.11. वज़न।कण द्रव्यमान एमसूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है

जबकि किसी कण की ऊर्जा और संवेग संदर्भ के फ्रेम पर निर्भर करता है, उसके द्रव्यमान का मान एमसंदर्भ प्रणाली पर निर्भर नहीं करता है। वह एक अपरिवर्तनीय है। सापेक्षता के सिद्धांत में सूत्र (1) और (2) मौलिक हैं।

अजीब तरह से, सापेक्षता के सिद्धांत पर पहला मोनोग्राफ, जिसमें सूत्र (2) दिखाई दिया, केवल 1941 में प्रकाशित हुआ था। यह एल। लैंडौ (1908-1968) और ई। लाइफशिट्ज़ (1915-1985) द्वारा "फील्ड थ्योरी" था। . मुझे यह आइंस्टीन के किसी भी काम में नहीं मिला। यह 1921 में प्रकाशित डब्ल्यू. पाउली (1900-1958) की उल्लेखनीय पुस्तक "द थ्योरी ऑफ रिलेटिविटी" में नहीं है। लेकिन इस सूत्र से युक्त सापेक्षतावादी तरंग समीकरण पी। डिराक की पुस्तक "प्रिंसिपल्स ऑफ क्वांटम मैकेनिक्स" में था। 1930 (1902-1984) में प्रकाशित, और इससे भी पहले ओ. क्लेन (1894-1977) और डब्ल्यू. फोक (1898-1974) द्वारा 1926 के लेखों में।

3.12. मासलेस फोटॉन।यदि कण का द्रव्यमान शून्य है, अर्थात कण द्रव्यमान रहित है, तो सूत्र (1) और (2) से यह निष्कर्ष निकलता है कि संदर्भ के किसी भी फ्रेम में इसका वेग बराबर होता है सी. चूंकि प्रकाश के एक कण का द्रव्यमान - एक फोटॉन - इतना छोटा है कि इसका पता नहीं लगाया जा सकता है, यह आमतौर पर स्वीकार किया जाता है कि यह शून्य के बराबर है और सीप्रकाश की गति है।

3.13. शांति ऊर्जा।यदि कण का द्रव्यमान शून्येतर है, तो संदर्भ के एक फ्रेम पर विचार करें जिसमें मुक्त कण आराम पर है और उसके पास है वी = 0, पी= 0. इस तरह के संदर्भ के फ्रेम को कण का बाकी फ्रेम कहा जाता है, और इस फ्रेम में कण की ऊर्जा को बाकी ऊर्जा कहा जाता है और इसे निरूपित किया जाता है ई0. सूत्र (2) से यह इस प्रकार है कि

यह सूत्र 1905 में आइंस्टीन द्वारा खोजे गए एक विशाल कण की शेष ऊर्जा और उसके द्रव्यमान के बीच संबंध को व्यक्त करता है।

3.14. "सबसे प्रसिद्ध सूत्र।"दुर्भाग्य से, बहुत बार आइंस्टीन का सूत्र "सबसे प्रसिद्ध सूत्र" के रूप में लिखा जाता है ई = एमसी 2”, बाकी ऊर्जा के शून्य सूचकांक को छोड़ देना, जिससे कई गलतफहमियाँ और भ्रम पैदा होते हैं। आखिरकार, यह "प्रसिद्ध सूत्र" ऊर्जा और द्रव्यमान की पहचान करता है, जो सामान्य रूप से सापेक्षता के सिद्धांत और विशेष रूप से सूत्र (2) के विपरीत है। इससे एक व्यापक भ्रांति निकलती है कि सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार किसी पिंड का द्रव्यमान कथित रूप से उसकी गति में वृद्धि के साथ बढ़ता है। हाल के वर्षों में, रूसी शिक्षा अकादमी ने इस गलत धारणा को दूर करने के लिए बहुत कुछ किया है।

3.15. गति की इकाई*. सापेक्षता के सिद्धांत में, जो प्रकाश की गति की तुलना में वेगों से संबंधित है, यह चुनना स्वाभाविक है सीगति की एक इकाई के रूप में। यह विकल्प सभी फ़ार्मुलों को सरल करता है, क्योंकि सी/सी= 1, और हमें उनमें डाल देना चाहिए सी= 1. इस मामले में, गति एक आयामहीन मात्रा बन जाती है, दूरी में समय का आयाम होता है, और द्रव्यमान में ऊर्जा का आयाम होता है।

प्राथमिक कण भौतिकी में, कण द्रव्यमान को आमतौर पर इलेक्ट्रॉनवोल्ट - ईवी और उनके डेरिवेटिव में मापा जाता है (देखें खंड 2.14)। एक इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान लगभग 0.5 MeV है, एक प्रोटॉन का द्रव्यमान लगभग 1 GeV है, सबसे भारी क्वार्क का द्रव्यमान लगभग 170 GeV है, और एक न्यूट्रिनो का द्रव्यमान एक eV के अंशों के बारे में है।

3.16. खगोलीय दूरियां*. खगोल विज्ञान में दूरियों को प्रकाश वर्ष में मापा जाता है। ब्रह्मांड के दृश्य भाग का आकार लगभग 14 अरब प्रकाश वर्ष है। यह संख्या तब और भी प्रभावशाली होती है जब प्रकाश को प्रोटॉन के आकार के क्रम में दूरी तय करने में लगने वाले 10 -24 सेकेंड के समय की तुलना में। और इस विशाल क्षेत्र में सापेक्षता का सिद्धांत काम करता है।

3.17. मिंकोव्स्की की दुनिया। 1908 में, उनकी असामयिक मृत्यु से कुछ महीने पहले, हरमन मिन्कोवस्की (1864-1909) ने भविष्यवाणी की थी: "अंतरिक्ष और समय पर विचार जो मैं आपके सामने विकसित करने का इरादा रखता हूं, एक प्रयोगात्मक भौतिक आधार पर उत्पन्न हुआ। यही उनकी ताकत है। उनका रुझान कट्टरपंथी है। अब से, अंतरिक्ष अपने आप में और समय अपने आप में कल्पनाओं में बदल जाना चाहिए, और दोनों के किसी प्रकार के संयोजन को अभी भी स्वतंत्रता बनाए रखनी चाहिए।

एक सदी बाद, हम जानते हैं कि समय और स्थान कल्पना नहीं बन गए हैं, लेकिन मिंकोव्स्की के विचार ने बहुत ही सरल तरीके से पदार्थ कणों की गति और अंतःक्रियाओं का वर्णन करना संभव बना दिया है।

3.18. 4डी दुनिया*. जिन इकाइयों में सी= 1, मिंकोव्स्की दुनिया का विचार विशेष रूप से सुंदर दिखता है, जो समय और त्रि-आयामी अंतरिक्ष को एक एकल चार-आयामी दुनिया में जोड़ता है। ऊर्जा और संवेग को तब एक एकल चार-आयामी वेक्टर में संयोजित किया जाता है, और द्रव्यमान, समीकरण (2) के अनुसार, इस 4-ऊर्जा-गति वेक्टर की छद्म-यूक्लिडियन लंबाई के रूप में कार्य करता है। पी = इ, पी:

मिंकोव्स्की की दुनिया में एक चार-आयामी प्रक्षेपवक्र को विश्व रेखा कहा जाता है, और व्यक्तिगत बिंदुओं को विश्व बिंदु कहा जाता है।

3.19. उनकी गति पर घड़ी की दर की निर्भरता**. कई प्रेक्षणों से संकेत मिलता है कि जड़त्वीय फ्रेम के संबंध में घड़ियां सबसे तेजी से चलती हैं। संदर्भ के जड़त्वीय ढांचे में परिमित गति उनकी प्रगति को धीमा कर देती है। वे अंतरिक्ष में जितनी तेजी से चलते हैं, समय के साथ वे उतनी ही धीमी गति से चलते हैं। संदर्भ के सार्वभौमिक ढांचे में मंदी निरपेक्ष है (देखें खंड 3.1–3.8)। इसका माप अनुपात है ई / एम, जिसे अक्सर अक्षर से दर्शाया जाता है।

3.20. एक अंगूठी त्वरक में और आराम पर म्यून्स**. इस मंदी के अस्तित्व को सबसे स्पष्ट रूप से एक म्यूऑन के आराम के जीवनकाल और एक रिंग एक्सीलरेटर में घूमने वाले म्यूऑन की तुलना करके देखा जा सकता है। तथ्य यह है कि त्वरक में म्यूऑन पूरी तरह से स्वतंत्र रूप से नहीं चलता है, लेकिन इसमें अभिकेंद्र त्वरण होता है ω 2 आर, कहाँ पे ω क्रांति की रेडियल आवृत्ति है, और आरकक्षा की त्रिज्या है, केवल एक नगण्य सुधार देता है, क्योंकि ई/ω 2 आर = ईआर>> 1. एक वृत्त के साथ गति, और एक सीधी रेखा के साथ नहीं, एक घूर्णन म्यूऑन की आराम से एक म्यूऑन के साथ सीधी तुलना के लिए नितांत आवश्यक है। लेकिन जहां तक ​​एक गतिशील म्यूऑन की उम्र बढ़ने की दर का संबंध है, पर्याप्त रूप से बड़े त्रिज्या का एक गोलाकार चाप एक सीधी रेखा से अप्रभेद्य है। यह दर अनुपात द्वारा निर्धारित की जाती है ई / एम. (मैं इस बात पर जोर देता हूं कि सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के अनुसार, संदर्भ का ढांचा जिसमें घूर्णन म्यूऑन आराम पर है, जड़त्वीय नहीं है।)

3.21. चाप और राग**. संदर्भ के एक जड़त्वीय फ्रेम में आराम करने वाले एक पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से, पर्याप्त रूप से बड़े त्रिज्या वाले एक वृत्त का चाप और इसकी जीवा व्यावहारिक रूप से अप्रभेद्य हैं: चाप के साथ गति लगभग जड़त्वीय है। एक वृत्त के अनुदिश उड़ने वाले म्यूऑन के सापेक्ष एक प्रेक्षक के विश्राम की दृष्टि से, इसकी गति अनिवार्य रूप से जड़त्वीय नहीं है। आखिर आधे चक्कर में इसकी गति बदल जाती है। (एक गतिमान पर्यवेक्षक के लिए, दूर के तारे किसी भी तरह से स्थिर नहीं होते हैं। उसके लिए पूरा ब्रह्मांड असममित है: सामने के तारे नीले और पीछे लाल हैं। जबकि हमारे लिए वे सभी समान हैं - सुनहरे, क्योंकि सौर की गति सिस्टम कम है।) और इस पर्यवेक्षक की गैर-जड़ता खुद को प्रकट करती है कि जैसे ही म्यूऑन रिंग एक्सीलरेटर में चलता है, आगे और पीछे के नक्षत्र बदल जाते हैं। हम आराम करने वाले और गतिमान पर्यवेक्षकों को समतुल्य नहीं मान सकते, क्योंकि पहले को किसी भी त्वरण का अनुभव नहीं होता है, और दूसरा, बैठक बिंदु पर लौटने के लिए, इसका अनुभव करना चाहिए।

3.22. सामान्य सापेक्षता**. सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत (जीआर) की भाषा के आदी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी इस बात पर जोर देते हैं कि संदर्भ के सभी फ्रेम समान हैं। न केवल जड़ता, बल्कि त्वरित भी। वह स्पेस-टाइम ही घुमावदार है। इस मामले में, गुरुत्वाकर्षण संपर्क विद्युत चुम्बकीय, कमजोर और मजबूत के समान भौतिक संपर्क नहीं रह जाता है, और घुमावदार स्थान की एक असाधारण अभिव्यक्ति बन जाता है। नतीजतन, उनके लिए पूरी भौतिकी दो भागों में बंटी हुई प्रतीत होती है। यदि हम इस तथ्य से आगे बढ़ते हैं कि त्वरण हमेशा अंतःक्रिया के कारण होता है, कि यह सापेक्ष नहीं है, बल्कि निरपेक्ष है, तो भौतिकी एकीकृत और सरल हो जाती है।

3.23. "लेनकोम"।प्रकाश की गति के संबंध में "सापेक्षता" और "सापेक्षवाद" शब्दों का प्रयोग थिएटर "लेनकोम" या समाचार पत्र "मोस्कोवस्की कोम्सोमोलेट्स" के नाम की याद दिलाता है, जो केवल कोम्सोमोल के साथ वंशावली से जुड़े हुए हैं। ये भाषा विरोधाभास हैं। निर्वात में प्रकाश की गति सापेक्ष नहीं होती है। वह निरपेक्ष है। बस भौतिकविदों को भाषाविदों की मदद की जरूरत है।

4. क्वांटम सिद्धांत के बारे में

4.1. प्लैंक स्थिरांक।यदि सापेक्षता के सिद्धांत में प्रमुख स्थिरांक प्रकाश की गति है सी, तो क्वांटम यांत्रिकी में कुंजी स्थिरांक है एच= 6.63 10 −34 J s, मैक्स प्लैंक द्वारा 1900 में खोजा गया। इस स्थिरांक का भौतिक अर्थ निम्नलिखित प्रस्तुति से स्पष्ट हो जाएगा। अधिकांश भाग के लिए, तथाकथित कम प्लैंक स्थिरांक क्वांटम यांत्रिकी के सूत्रों में प्रकट होता है:

ħ = एच/2π= 1.05 10 −34 जे × सी= 6.58 10 −22 MeV s।

कई घटनाओं में मात्रा द्वारा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है c= 1.97 10 -11 MeV सेमी.

4.2. एक इलेक्ट्रॉन का घूमना।आइए ग्रह प्रणाली के साथ परमाणु की जाने-माने अनुभवहीन तुलना से शुरू करें। ग्रह सूर्य के चारों ओर और अपनी धुरी के चारों ओर घूमते हैं। इसी तरह, इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर और अपनी धुरी के चारों ओर घूमते हैं। कक्षा में एक इलेक्ट्रॉन के घूमने की विशेषता कक्षीय कोणीय गति है ली(इसे अक्सर और बिल्कुल सही ढंग से कक्षीय कोणीय गति नहीं कहा जाता है)। अपनी धुरी के चारों ओर एक इलेक्ट्रॉन के घूमने की विशेषता उसके अपने कोणीय संवेग - स्पिन . द्वारा होती है एस. यह पता चला कि दुनिया के सभी इलेक्ट्रॉनों का एक स्पिन (1/2) के बराबर होता है ħ . तुलना के लिए, हम ध्यान दें कि पृथ्वी का "स्पिन" 6 10 33 मीटर 2 किग्रा / सेकंड = 6 10 67 है ħ .

4.3. हाइड्रोजन परमाणु।वास्तव में, एक परमाणु कोई ग्रह प्रणाली नहीं है, और एक इलेक्ट्रॉन एक कक्षा में घूमने वाला एक साधारण कण नहीं है। एक इलेक्ट्रॉन, अन्य सभी प्राथमिक कणों की तरह, शब्द के रोजमर्रा के अर्थ में एक कण नहीं है, जिसका अर्थ है कि कण को ​​एक निश्चित प्रक्षेपवक्र के साथ चलना चाहिए। सबसे सरल परमाणु में - हाइड्रोजन परमाणु, यदि वह अपनी जमीनी अवस्था में है, अर्थात उत्तेजित नहीं है, तो इलेक्ट्रॉन 0.5 10 -10 मीटर के कोटि के त्रिज्या के साथ गोलाकार बादल जैसा दिखता है। जैसे ही परमाणु उत्तेजित होता है, इलेक्ट्रॉन उच्च और उच्च राज्यों में जाता है, जो बड़े होते जा रहे हैं।

4.4. इलेक्ट्रॉनों की क्वांटम संख्या।स्पिन को ध्यान में रखे बिना, एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की गति दो क्वांटम संख्याओं की विशेषता होती है: प्रमुख क्वांटम संख्या एनऔर कक्षीय क्वांटम संख्या मैं, इसके अतिरिक्त एन ≥ मैं. यदि एक मैं= 0, तो इलेक्ट्रॉन एक गोलाकार सममित बादल है। n जितना बड़ा होगा, इस बादल का आकार उतना ही बड़ा होगा। अधिक मैं, एक इलेक्ट्रॉन की गति कक्षा में एक शास्त्रीय कण की गति के समान होती है। एक क्वांटम संख्या के साथ एक खोल पर हाइड्रोजन परमाणु में स्थित इलेक्ट्रॉन की बाध्यकारी ऊर्जा एन, के बराबर है

कहाँ पे α =ई 2/c≈ 1/137, ए इएक इलेक्ट्रॉन का आवेश है।

4.5. बहु-इलेक्ट्रॉन परमाणु।स्पिन बहुइलेक्ट्रॉन परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन कोशों को भरने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। तथ्य यह है कि दो इलेक्ट्रॉन अपने स्वयं के घूर्णन की एक ही दिशा (स्पिन की एक ही दिशा) के साथ दिए गए मानों के साथ एक ही शेल पर नहीं हो सकते हैं एनतथा मैं. यह तथाकथित पाउली सिद्धांत (1900-1958) द्वारा निषिद्ध है। अनिवार्य रूप से, पाउली सिद्धांत मेंडेलीव के तत्वों की आवर्त सारणी (1834-1907) की अवधि निर्धारित करता है।

4.6. बोसॉन और फर्मियन।सभी प्राथमिक कणों में स्पिन होता है। तो, एक फोटान का घूर्णन इकाई में 1 होता है ħ , ग्रेविटॉन स्पिन 2 है। इकाइयों में पूर्णांक स्पिन वाले कण ħ बोसॉन कहलाते हैं। अर्ध-पूर्णांक स्पिन वाले कणों को फ़र्मियन कहा जाता है। बोसॉन सामूहिकवादी हैं: "वे सभी एक ही कमरे में रहते हैं", एक ही क्वांटम अवस्था में होते हैं। एक लेज़र फोटॉन के इस गुण पर आधारित होता है: एक लेज़र बीम में सभी फोटॉन का संवेग बिल्कुल समान होता है। फ़र्मियन व्यक्तिवादी हैं: "उनमें से प्रत्येक को एक अलग अपार्टमेंट की आवश्यकता है।" इलेक्ट्रॉनों का यह गुण परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन कोशों को भरने के पैटर्न को निर्धारित करता है।

4.7. "क्वांटम सेंटॉर्स"।प्राथमिक कण क्वांटम सेंटोरस की तरह होते हैं: अर्ध-कण - अर्ध-तरंगें। उनके तरंग गुणों के कारण, शास्त्रीय कणों के विपरीत, क्वांटम सेंटॉर, एक ही बार में दो स्लिट्स से गुजर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उनके पीछे स्क्रीन पर एक हस्तक्षेप पैटर्न होता है। क्वांटम सेंटोरस को शास्त्रीय भौतिकी की अवधारणाओं के प्रोक्रस्टियन बिस्तर में रखने के सभी प्रयास निष्फल साबित हुए हैं।

4.8. अनिश्चितता संबंध।नियत ħ न केवल घूर्णी, बल्कि प्राथमिक कणों की अनुवाद गति की विशेषताओं को भी निर्धारित करता है। कण की स्थिति और संवेग अनिश्चितता तथाकथित हाइजेनबर्ग अनिश्चितता संबंधों (1901-1976) को संतुष्ट करना चाहिए, जैसे कि

ऊर्जा और समय के लिए एक समान संबंध मौजूद है:

4.9. क्वांटम यांत्रिकी।स्पिन परिमाणीकरण और अनिश्चितता संबंध दोनों ही 1920 के दशक में बनाए गए क्वांटम यांत्रिकी के सामान्य नियमों की विशेष अभिव्यक्तियाँ हैं। क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार, कोई भी प्राथमिक कण, उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन, एक प्राथमिक कण और एक प्राथमिक (एकल-कण) तरंग दोनों है। इसके अलावा, एक साधारण लहर के विपरीत, जो कि कणों की एक विशाल संख्या की आवधिक गति है, एक प्राथमिक तरंग एक व्यक्तिगत कण की एक नई, पहले अज्ञात प्रकार की गति है। संवेग वाले कण की प्राथमिक तरंगदैर्घ्य पी= के बराबर है एच/|पी|, और प्राथमिक आवृत्ति ν ऊर्जा के अनुरूप इ, के बराबर है = ई / एच.

4.10. क्वांटम फील्ड थ्योरीइसलिए, सबसे पहले हमें यह स्वीकार करने के लिए मजबूर होना पड़ा कि कण मनमाने ढंग से हल्के और यहां तक ​​​​कि द्रव्यमान रहित भी हो सकते हैं, और उनका वेग अधिक नहीं हो सकता है सी. तब हमें यह स्वीकार करने के लिए मजबूर किया गया था कि कण कण नहीं हैं, लेकिन कणों और तरंगों के अजीब संकर हैं, जिनके व्यवहार को क्वांटम द्वारा जोड़ा जाता है एच. सापेक्षता के सिद्धांत और क्वांटम यांत्रिकी का एकीकरण 1930 में डिराक (1902-1984) द्वारा किया गया था और एक सिद्धांत का निर्माण हुआ जिसे क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत कहा गया। यह वह सिद्धांत है जो पदार्थ के मूल गुणों का वर्णन करता है।

4.11. इकाइयाँ जिनमें सी, ħ = 1. निम्नलिखित में, एक नियम के रूप में, हम ऐसी इकाइयों का उपयोग करेंगे जिनमें वेग की इकाई को लिया जाता है सी, और कोणीय गति की प्रति इकाई (क्रिया) - ħ . इन इकाइयों में, सभी सूत्रों को बहुत सरल किया जाता है। उनमें, विशेष रूप से, ऊर्जा, द्रव्यमान और आवृत्ति के आयाम समान हैं। इन इकाइयों को उच्च-ऊर्जा भौतिकी में स्वीकार किया जाता है, क्योंकि इसमें क्वांटम और सापेक्षतावादी घटनाएं आवश्यक हैं। ऐसे मामलों में जहां किसी विशेष घटना की क्वांटम प्रकृति पर जोर देना आवश्यक है, हम स्पष्ट रूप से लिखेंगे ħ . हम के साथ भी ऐसा ही करेंगे सी.

4.12. आइंस्टीन और क्वांटम यांत्रिकी *।आइंस्टीन, एक निश्चित अर्थ में, क्वांटम यांत्रिकी को जन्म देने के बाद, खुद को इसके साथ समेट नहीं पाया। और अपने जीवन के अंत तक उन्होंने शास्त्रीय क्षेत्र सिद्धांत के आधार पर "सब कुछ का एकीकृत सिद्धांत" बनाने की कोशिश की, अनदेखी करते हुए ħ . आइंस्टीन शास्त्रीय नियतत्ववाद और यादृच्छिकता की अयोग्यता में विश्वास करते थे। उन्होंने भगवान के बारे में दोहराया: "वह पासा नहीं खेलता है।" और वह इस तथ्य के साथ नहीं आ सके कि एक व्यक्तिगत कण के क्षय के क्षण की सैद्धांतिक रूप से भविष्यवाणी नहीं की जा सकती है, हालांकि एक या दूसरे प्रकार के कण के औसत जीवनकाल की भविष्यवाणी अभूतपूर्व सटीकता के साथ क्वांटम यांत्रिकी के ढांचे के भीतर की जाती है। दुर्भाग्य से, उनके व्यसनों ने इतने सारे लोगों के विचारों को निर्धारित किया।

5. फेनमैन आरेख

5.1. सबसे सरल आरेख। 1949 में रिचर्ड फेनमैन (1918-1988) द्वारा प्रस्तावित आरेखों का उपयोग करके कण अंतःक्रियाओं को आसानी से देखा जा सकता है। 1 एक फोटॉन का आदान-प्रदान करके एक इलेक्ट्रॉन और एक प्रोटॉन की बातचीत का वर्णन करने वाला सबसे सरल फेनमैन आरेख दिखाता है।

आकृति में तीर प्रत्येक कण के लिए समय के प्रवाह की दिशा को इंगित करते हैं।

5.2. वास्तविक कण।प्रत्येक प्रक्रिया एक या अधिक फेनमैन आरेखों से मेल खाती है। आरेख पर बाहरी रेखाएं आने वाले (बातचीत से पहले) और आउटगोइंग (बातचीत के बाद) कणों से मेल खाती हैं जो मुक्त हैं। उनका 4-मोमेंट p समीकरण को संतुष्ट करता है

उन्हें वास्तविक कण कहा जाता है और उन्हें द्रव्यमान सतह पर कहा जाता है।

5.3. आभासी कण।आरेखों की आंतरिक रेखाएं आभासी अवस्था में कणों के अनुरूप होती हैं। उन को

उन्हें आभासी कण कहा जाता है और उन्हें ऑफ-शेल कहा जाता है। एक आभासी कण के प्रसार को एक गणितीय मात्रा द्वारा वर्णित किया जाता है जिसे प्रोपेगेटर कहा जाता है।

यह सामान्य शब्दावली नौसिखियों को इस विचार की ओर ले जा सकती है कि आभासी कण वास्तविक कणों की तुलना में कम सामग्री वाले होते हैं। वास्तव में, वे समान रूप से भौतिक हैं, लेकिन हम वास्तविक कणों को पदार्थ और विकिरण के रूप में देखते हैं, और आभासी - मुख्य रूप से बल क्षेत्रों के रूप में, हालांकि यह अंतर काफी हद तक मनमाना है। यह महत्वपूर्ण है कि एक ही कण, उदाहरण के लिए, एक फोटॉन या एक इलेक्ट्रॉन, कुछ शर्तों के तहत वास्तविक और दूसरों के तहत आभासी हो सकता है।

5.4. कोने।आरेख के कोने कणों के बीच प्राथमिक अंतःक्रियाओं के स्थानीय कृत्यों का वर्णन करते हैं। प्रत्येक शीर्ष पर, 4-गति संरक्षित है। यह देखना आसान है कि यदि स्थिर कणों की तीन रेखाएँ एक ही शीर्ष पर मिलती हैं, तो उनमें से कम से कम एक आभासी होना चाहिए, अर्थात, द्रव्यमान शेल के बाहर होना चाहिए: "बोलीवर तीन को ध्वस्त नहीं कर सकता।" (उदाहरण के लिए, एक मुक्त इलेक्ट्रॉन एक मुक्त फोटॉन का उत्सर्जन नहीं कर सकता है और फिर भी एक मुक्त इलेक्ट्रॉन बना रहता है।)

दो वास्तविक कण एक या एक से अधिक आभासी कणों का आदान-प्रदान करते हुए दूरी पर परस्पर क्रिया करते हैं।

5.5. फैल रहा है।यदि वास्तविक कणों को गतिमान कहा जाता है, तो आभासी कणों को प्रचारित कहा जाता है। शब्द "प्रसार" इस ​​तथ्य पर जोर देता है कि एक आभासी कण में कई प्रक्षेपवक्र हो सकते हैं, और यह हो सकता है कि उनमें से कोई भी शास्त्रीय नहीं है, जैसे शून्य ऊर्जा और गैर-शून्य गति के साथ एक आभासी फोटॉन, जो स्थिर कूलम्ब इंटरैक्शन का वर्णन करता है।

5.6. एंटीपार्टिकल्स।फेनमैन आरेखों की एक उल्लेखनीय संपत्ति यह है कि वे एक एकीकृत तरीके से कणों और संबंधित एंटीपार्टिकल्स दोनों का वर्णन करते हैं। इस मामले में, एंटीपार्टिकल समय में पीछे की ओर बढ़ते हुए एक कण की तरह दिखता है। अंजीर पर। चित्र 2 एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन के विनाश के दौरान एक प्रोटॉन और एक एंटीप्रोटोन के उत्पादन को दर्शाने वाला एक आरेख दिखाता है।

टाइम रिवर्सल फ़र्मियन और बोसॉन पर समान रूप से लागू होता है। यह नकारात्मक ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों के समुद्र में पॉज़िट्रॉन की खाली अवस्थाओं के रूप में व्याख्या को अनावश्यक बनाता है, जिसका डिराक ने 1930 में एंटीपार्टिकल की अवधारणा को पेश करते समय सहारा लिया था।

5.7. श्विंगर और फेनमैन आरेख।श्विंगर (1918-1994), जिन्हें कम्प्यूटेशनल कठिनाइयों में कोई समस्या नहीं थी, ने फेनमैन आरेखों को नापसंद किया और उनके बारे में कुछ कृपालु रूप से लिखा: "हाल के वर्षों में एक कंप्यूटर चिप की तरह, फेनमैन आरेख ने गणना को जन-जन तक पहुंचाया।" दुर्भाग्य से, चिप के विपरीत, फेनमैन आरेख व्यापक जनता तक नहीं पहुंचे।

5.8. फेनमैन और फेनमैन आरेख।अज्ञात कारणों से, फेनमैन आरेख भौतिकी पर प्रसिद्ध फेनमैन व्याख्यान में जगह नहीं बना सके। मुझे विश्वास है कि उन्हें प्राथमिक कण भौतिकी के मूल विचारों को समझाते हुए हाई स्कूल के छात्रों को लाने की आवश्यकता है। यह सूक्ष्म जगत और समग्र रूप से दुनिया का सबसे सरल दृश्य है। यदि कोई छात्र स्थितिज ऊर्जा की अवधारणा को जानता है (उदाहरण के लिए, न्यूटन का नियम, या कूलम्ब का नियम), तो फेनमैन आरेख उसे इस संभावित ऊर्जा के लिए एक अभिव्यक्ति प्राप्त करने की अनुमति देता है।

5.9. आभासी कण और भौतिक बल क्षेत्र।फेनमैन आरेख क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत की सबसे सरल भाषा है। (कम से कम ऐसे मामलों में जहां बातचीत बहुत मजबूत नहीं है और कोई गड़बड़ी सिद्धांत का उपयोग कर सकता है।) क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत पर अधिकांश पुस्तकों में, कणों को क्षेत्र के क्वांटम उत्तेजना के रूप में माना जाता है, जिसके लिए दूसरे परिमाणीकरण की औपचारिकता से परिचित होना आवश्यक है। फेनमैन आरेखों की भाषा में, फ़ील्ड को आभासी कणों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

प्राथमिक कणों में कणिका और तरंग दोनों गुण होते हैं। इसके अलावा, वास्तविक अवस्था में वे पदार्थ के कण होते हैं, और आभासी अवस्था में वे भौतिक वस्तुओं के बीच बलों के वाहक भी होते हैं। आभासी कणों की शुरुआत के बाद, बल की अवधारणा अनावश्यक हो जाती है, और एक क्षेत्र की अवधारणा के साथ, यदि यह पहले नहीं जाना जाता था, तो शायद, आभासी कण की अवधारणा में महारत हासिल होने के बाद किसी को परिचित होना चाहिए।

5.10. प्राथमिक बातचीत*. आभासी कणों (कोने) के उत्सर्जन और अवशोषण के प्राथमिक कृत्यों को ऐसे अंतःक्रियात्मक स्थिरांक की विशेषता होती है जैसे कि एक फोटॉन के मामले में विद्युत आवेश e, कमजोर आवेश ई/पाप Wडब्ल्यू बोसॉन के मामले में और e/sin W cos W Z-बोसोन के मामले में (जहाँ डब्ल्यू- वेनबर्ग कोण), कलर चार्ज जीग्लून्स के मामले में, और मात्रा जीगुरुत्वाकर्षण के मामले में, जहां जीन्यूटन स्थिरांक है। (अध्याय 6-10 देखें।) विद्युतचुंबकीय अंतःक्रिया की चर्चा नीचे ch में की गई है। 7. कमजोर अंतःक्रिया - अध्याय में। 8. मजबूत - च में। 9.

और हम अगले अध्याय में शुरू करेंगे। 6 गुरुत्वाकर्षण संपर्क के साथ।

6. गुरुत्वीय संपर्क

6.1. गुरुत्वाकर्षण।मैं उन कणों से शुरू करूंगा जो अभी तक खोजे नहीं गए हैं और शायद निकट भविष्य में नहीं खोजे जाएंगे। ये गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के कण हैं - गुरुत्वाकर्षण। न केवल गुरुत्वाकर्षण, बल्कि गुरुत्वाकर्षण तरंगों की भी अभी तक खोज नहीं हुई है (और यह तब है जब विद्युत चुम्बकीय तरंगें सचमुच हमारे जीवन में प्रवेश करती हैं)। यह इस तथ्य के कारण है कि कम ऊर्जा पर गुरुत्वाकर्षण संपर्क बहुत कमजोर होता है। जैसा कि हम देखेंगे, गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत गुरुत्वाकर्षण बातचीत के सभी ज्ञात गुणों को समझना संभव बनाता है।

6.2. गुरुत्वाकर्षण का आदान-प्रदान।फेनमैन आरेखों की भाषा में, इन निकायों को बनाने वाले प्राथमिक कणों के बीच आभासी गुरुत्वाकर्षण के आदान-प्रदान द्वारा दो निकायों का गुरुत्वाकर्षण संपर्क किया जाता है। अंजीर पर। 3 ग्रेविटॉन एक कण द्वारा 4-मोमेंटम पी 1 के साथ उत्सर्जित होता है और 4-मोमेंटम पी 2 के साथ एक अन्य कण द्वारा अवशोषित किया जाता है। 4-गति के संरक्षण के कारण, q=p 1 - p′ 1 =p′ 2 −p 2, जहां q गुरुत्वाकर्षण का 4-संवेग है।

एक आभासी गुरुत्वाकर्षण का वितरण (यह, किसी भी आभासी कण की तरह, एक प्रसारक से मेल खाता है) एक वसंत द्वारा चित्र में दिखाया गया है।

6.3. पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में हाइड्रोजन परमाणु।अंजीर पर। चित्र 4 उन आरेखों का योग दिखाता है जिसमें 4-मोमेंटम p1 वाला हाइड्रोजन परमाणु पृथ्वी के सभी परमाणुओं के साथ कुल 4-मोमेंट p 2 के साथ ग्रेविटॉन का आदान-प्रदान करता है। और इस स्थिति में q = p 1 - p′ 1 = p′ 2 - p 2 , जहाँ q आभासी गुरुत्वाकर्षण का कुल 4-आवेग है।

6.4. एक परमाणु के द्रव्यमान पर।भविष्य में, गुरुत्वाकर्षण बातचीत पर विचार करते समय, हम एक प्रोटॉन के द्रव्यमान की तुलना में एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान की उपेक्षा करेंगे, साथ ही एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन के द्रव्यमान में अंतर और परमाणु नाभिक में न्यूक्लियंस की बाध्यकारी ऊर्जा। अतः परमाणु का द्रव्यमान मोटे तौर पर परमाणु के नाभिक में मौजूद नाभिकों के द्रव्यमान का योग होता है।

6.5. बढ़त*. पृथ्वी के नाभिकों की संख्या N E 3.6 10 51, एक ग्राम स्थलीय पदार्थ में नाभिकों की संख्या के गुणनफल के बराबर है, अर्थात एवोगैड्रो संख्या N A ≈ 6 10 23 , पृथ्वी के द्रव्यमान से ग्राम ≈ 6 10 में 27. इसलिए, अंजीर में आरेख। 4 अंजीर के 3.6·10 51 आरेखों का योग है। 3, जो अंजीर में पृथ्वी की रेखाओं और आभासी गुरुत्वाकर्षण के मोटे होने से चिह्नित है। 4. इसके अलावा, "ग्रेविटॉन स्प्रिंग", एक ग्रेविटॉन के प्रोपेगेटर के विपरीत, अंजीर में बनाया गया है। 4 ग्रे। ऐसा लगता है कि इसमें 3.6·10 51 ग्रेविटॉन हैं।

6.6. पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में न्यूटन का सेब।अंजीर पर। 5, सेब के सभी परमाणु, जिनमें कुल 4-गति p 1 है, पृथ्वी के सभी परमाणुओं के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जिनमें कुल 4-गति p 2 है।

6.7. चार्ट की संख्या*. मैं आपको याद दिला दूं कि एक ग्राम साधारण पदार्थ में N A = 6·10 23 न्यूक्लियॉन होते हैं। एक 100 ग्राम सेब में न्युक्लियोन की संख्या N a = 100N A = 6 10 25 है। पृथ्वी का द्रव्यमान 6 10 27 ग्राम है, और फलस्वरूप, पृथ्वी के नाभिकों की संख्या N E = 3.6 10 51 । बेशक, अंजीर में लाइनों का मोटा होना। 5 किसी भी तरह से सेब के न्यूक्लियंस N a, अर्थ न्यूक्लियंस N E की बड़ी संख्या और फेनमैन आरेखों की बहुत बड़ी, बस शानदार संख्या N d = N a N E = 2.2·10 77 के अनुरूप नहीं है। आखिरकार, सेब का प्रत्येक न्यूक्लियॉन पृथ्वी के प्रत्येक न्यूक्लियॉन के साथ परस्पर क्रिया करता है। आरेखों की विशाल संख्या पर जोर देने के लिए, अंजीर में वसंत। 5 को काला कर दिया है।

हालांकि गुरुत्वाकर्षण का एक प्राथमिक कण के साथ संपर्क बहुत छोटा है, लेकिन पृथ्वी के सभी नाभिकों के लिए आरेखों का योग एक महत्वपूर्ण आकर्षण पैदा करता है जिसे हम महसूस करते हैं। सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण चंद्रमा को पृथ्वी की ओर खींचता है, दोनों को सूर्य की ओर, हमारी आकाशगंगा के सभी तारे और सभी आकाशगंगाओं को एक-दूसरे की ओर खींचते हैं।

6.8. फेनमैन आयाम और इसका फूरियर रूपांतरण***.

m 1 और m 2 द्रव्यमान वाले दो धीमे पिंडों के गुरुत्वाकर्षण संपर्क का फेनमैन आरेख फेनमैन आयाम से मेल खाता है

कहाँ पे जी- न्यूटन नियतांक, a क्यू- आभासी गुरुत्वाकर्षण द्वारा ले जाने वाला 3-गति। (मूल्य 1/क्यू2, कहाँ पे क्यू- 4-गति, जिसे ग्रेविटॉन प्रोपेगेटर कहा जाता है। धीमी निकायों के मामले में, ऊर्जा व्यावहारिक रूप से स्थानांतरित नहीं होती है, और इसलिए क्यू2 = −क्यू 2 .)

संवेग स्थान से विन्यास (समन्वय) स्थान में जाने के लिए, आयाम A का फूरियर रूपांतरण करना आवश्यक है ( क्यू)

मान ए( आर) गैर-सापेक्ष कणों के गुरुत्वाकर्षण संपर्क की संभावित ऊर्जा देता है और एक स्थिर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में एक सापेक्षतावादी कण की गति को निर्धारित करता है।

6.9. न्यूटन की क्षमता*. m1 तथा m2 द्रव्यमान वाले दो पिंडों की स्थितिज ऊर्जा है

कहाँ पे जी- न्यूटन नियतांक, a आर- निकायों के बीच की दूरी।

यह ऊर्जा अंजीर में आभासी गुरुत्वाकर्षण के "वसंत" में निहित है। 5. अंतःक्रिया जिसका विभव 1/ आर, लंबी दूरी कहा जाता है। फूरियर रूपांतरण का उपयोग करके, कोई यह देख सकता है कि गुरुत्वाकर्षण लंबी दूरी का है, क्योंकि गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान रहित है।

6.10. युकावा संभावित प्रकार संभावित**. वास्तव में, यदि गुरुत्वाकर्षण का शून्येतर द्रव्यमान होता एम, तो उनके आदान-प्रदान के लिए फेनमैन आयाम का रूप होगा

और यह कार्रवाई की त्रिज्या के साथ युकावा क्षमता जैसी क्षमता के अनुरूप होगा आर ≈ 1/एम:

6.11. संभावित ऊर्जा के बारे में**. न्यूटन के गैर-सापेक्ष यांत्रिकी में, एक कण की गतिज ऊर्जा उसके वेग (गति) पर निर्भर करती है, जबकि स्थितिज ऊर्जा केवल उसके निर्देशांक पर निर्भर करती है, अर्थात अंतरिक्ष में उसकी स्थिति पर। सापेक्षतावादी यांत्रिकी में, इस तरह की आवश्यकता को बनाए नहीं रखा जा सकता है, क्योंकि कणों की परस्पर क्रिया अक्सर उनके वेग (गति) और, परिणामस्वरूप, गतिज ऊर्जा पर निर्भर करती है। हालांकि, सामान्य, बल्कि कमजोर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों के लिए, कण की गतिज ऊर्जा में परिवर्तन उसकी कुल ऊर्जा की तुलना में छोटा होता है, और इसलिए इस परिवर्तन की उपेक्षा की जा सकती है। एक कमजोर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में एक गैर-सापेक्ष कण की कुल ऊर्जा को ε = . के रूप में लिखा जा सकता है इपरिजन + इ 0 + यू.

6.12. गुरुत्वाकर्षण की सार्वभौमिकता।अन्य सभी अंतःक्रियाओं के विपरीत, गुरुत्वाकर्षण में सार्वभौमिकता का एक उल्लेखनीय गुण है। किसी कण के साथ गुरुत्वाकर्षण की अन्योन्यक्रिया इस कण के गुणों पर निर्भर नहीं करती है, बल्कि केवल उस कण की ऊर्जा की मात्रा पर निर्भर करती है। यदि यह कण धीमा है, तो इसकी विराम ऊर्जा इ 0 = एमसी2, इसके द्रव्यमान में निहित, इसकी गतिज ऊर्जा से कहीं अधिक है। और इसलिए इसका गुरुत्वाकर्षण संपर्क इसके द्रव्यमान के समानुपाती होता है। लेकिन पर्याप्त रूप से तेज कण के लिए, इसकी गतिज ऊर्जा उसके द्रव्यमान से बहुत अधिक होती है। इस मामले में, इसकी गुरुत्वाकर्षण बातचीत व्यावहारिक रूप से द्रव्यमान पर निर्भर नहीं करती है और इसकी गतिज ऊर्जा के समानुपाती होती है।

6.13. ग्रेविटॉन स्पिन और गुरुत्वाकर्षण की सार्वभौमिकता**. अधिक सटीक रूप से, गुरुत्वाकर्षण का उत्सर्जन साधारण ऊर्जा के लिए नहीं, बल्कि कण के ऊर्जा-गति टेंसर के समानुपाती होता है। और यह, बदले में, इस तथ्य के कारण है कि गुरुत्वाकर्षण का स्पिन दो के बराबर है। मान लीजिए कि गुरुत्वाकर्षण के उत्सर्जन से पहले कण का 4-गति है पी 1, और उत्सर्जन के बाद पी 2. तब गुरुत्वाकर्षण का संवेग है क्यू = पी 1 − पी 2. यदि हम संकेतन का परिचय देते हैं पी = पी 1 + पी 2, तो गुरुत्वाकर्षण उत्सर्जन शीर्ष जैसा दिखेगा

जहाँ h αβ गुरुत्वाकर्षण तरंग फलन है।

6.14. एक फोटॉन के साथ एक गुरुत्वाकर्षण की बातचीत**. यह विशेष रूप से एक फोटॉन के उदाहरण में स्पष्ट रूप से देखा जाता है, जिसका द्रव्यमान शून्य के बराबर होता है। यह प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध हो चुका है कि जब एक फोटॉन किसी इमारत की निचली मंजिल से ऊपरी मंजिल तक उड़ता है, तो पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में इसकी गति कम हो जाती है। यह भी सिद्ध हो चुका है कि दूर के तारे से प्रकाश की किरण सूर्य के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव से विक्षेपित हो जाती है।

6.15. पृथ्वी के साथ एक फोटॉन की बातचीत**. अंजीर पर। 6 पृथ्वी और एक फोटॉन के बीच गुरुत्वाकर्षण के आदान-प्रदान को दर्शाता है। यह आंकड़ा सशर्त रूप से पृथ्वी के सभी नाभिकों के साथ एक फोटॉन के गुरुत्वाकर्षण विनिमय के आंकड़ों के योग का प्रतिनिधित्व करता है। उस पर, पृथ्वी के शीर्ष को पृथ्वी के 4-मोमेंटम द्वारा न्यूक्लियॉन के 4-मोमेंट के संबंधित प्रतिस्थापन के साथ पृथ्वी एनई में न्यूक्लियॉन की संख्या से गुणा करके न्यूक्लियॉन एक से प्राप्त किया जाता है (चित्र 3 देखें)।

6.16. गुरुत्वाकर्षण के साथ गुरुत्वाकर्षण की सहभागिता***. चूंकि गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा ले जाते हैं, इसलिए उन्हें स्वयं गुरुत्वाकर्षण का उत्सर्जन और अवशोषण करना चाहिए। हमने व्यक्तिगत वास्तविक गुरुत्वाकर्षण नहीं देखे हैं और उन्हें कभी नहीं देख पाएंगे। फिर भी, आभासी गुरुत्वाकर्षणों के बीच परस्पर क्रिया प्रेक्षित प्रभावों की ओर ले जाती है। पहली नज़र में, दो नाभिकों के गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रिया में तीन आभासी गुरुत्वाकर्षणों के योगदान का पता लगाना बहुत कम है (चित्र 7 देखें)।

6.17. बुध की धर्मनिरपेक्ष पूर्वता**. हालाँकि, यह योगदान बुध की कक्षा के पूर्वाभास में प्रकट होता है। बुध की धर्मनिरपेक्ष पूर्वता का वर्णन बुध के सूर्य के प्रति आकर्षण के एक-लूप गुरुत्वाकर्षण आरेखों के योग द्वारा किया गया है (चित्र 8)।

6.18. बुध के लिए लाभ**. बुध और पृथ्वी के द्रव्यमान का अनुपात 0.055 है। तो बुध में नाभिकों की संख्या समुद्री मील दूर = 0,055 एन ई= 2 10 50। सूर्य का द्रव्यमान एमएस= 2 10 33 ग्राम तो सूर्य में नाभिकों की संख्या एन एस = एन ए एम एस= 1.2 10 57। और बुध और सूर्य के नाभिकों के गुरुत्वाकर्षण संपर्क का वर्णन करने वाले आरेखों की संख्या, एनडीएम= 2.4 10 107।

यदि सूर्य की ओर बुध के आकर्षण की स्थितिज ऊर्जा है यू = जीएम एस एम एम/आर, फिर एक दूसरे के साथ आभासी गुरुत्वाकर्षण की बातचीत के लिए चर्चा किए गए सुधार को ध्यान में रखते हुए, इसे गुणांक 1 - 3 से गुणा किया जाता है। जीएम सो/आर. हम देखते हैं कि संभावित ऊर्जा सुधार −3 . है जी 2 एम एस 2 एम एम / आर 2.

6.19. बुध की कक्षा**. बुध कक्षा त्रिज्या एक= 58 10 6 किमी। कक्षीय अवधि 88 पृथ्वी दिवस है। कक्षीय विलक्षणता इ= 0.21. चर्चा के तहत सुधार के कारण, एक चक्कर में कक्षा का अर्ध-प्रमुख अक्ष 6π के कोण से घूमता है जीएम सो/एक(1 − इ 2), यानी चाप के एक सेकंड का लगभग दसवां हिस्सा, और 100 पृथ्वी वर्षों में 43 "" से घूमता है।

6.20. गुरुत्वाकर्षण मेम्ने शिफ्ट**. जिस किसी ने भी क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स का अध्ययन किया है, वह तुरंत देखेगा कि चित्र में चित्र। 7 स्तर 2 . की आवृत्ति (ऊर्जा) बदलाव का वर्णन करने वाले त्रिकोणीय आरेख के समान है एस 1/2 स्तर 2 . के सापेक्ष पी 1/2 हाइड्रोजन परमाणु में (जहाँ त्रिभुज में एक फोटॉन और दो इलेक्ट्रॉन रेखाएँ होती हैं)। इस बदलाव को 1947 में लैम्ब और रिसरफोर्ड द्वारा मापा गया और 1060 मेगाहर्ट्ज (1.06 गीगाहर्ट्ज़) पाया गया।

इस माप ने सैद्धांतिक और प्रायोगिक कार्य की एक श्रृंखला प्रतिक्रिया को बंद कर दिया जिससे क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स और फेनमैन आरेखों का निर्माण हुआ। बुध की पूर्वगामी आवृत्ति परिमाण के 25 क्रम कम है।

6.21. शास्त्रीय या क्वांटम प्रभाव?**. यह सर्वविदित है कि मेमने के स्तर की ऊर्जा परिवर्तन विशुद्ध रूप से क्वांटम प्रभाव है, जबकि बुध की पूर्वता विशुद्ध रूप से शास्त्रीय प्रभाव है। समान फेनमैन आरेखों द्वारा उनका वर्णन कैसे किया जा सकता है?

इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए हमें संबंध को याद रखना होगा इ = ħω और ध्यान रखें कि फूरियर सेक में संवेग से विन्यास स्थान में संक्रमण के दौरान रूपांतरित होता है। 6.8 में ई शामिल है मैंक्यूआर / ħ . इसके अलावा, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि लैम्ब शिफ्ट इलेक्ट्रोमैग्नेटिक त्रिकोण में एक द्रव्यमान रहित कण (फोटॉन) की केवल एक पंक्ति होती है, और अन्य दो इलेक्ट्रॉन प्रसारक होते हैं। इसलिए, इसमें विशेषता दूरियां इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान (इलेक्ट्रॉन के कॉम्पटन तरंग दैर्ध्य) द्वारा निर्धारित की जाती हैं। और बुध के पूर्वसर्ग त्रिभुज में एक द्रव्यमान रहित कण (गुरुत्वाकर्षण) के दो प्रवर्धक होते हैं। यह परिस्थिति, तीन-गुरुत्वाकर्षण शिखर के कारण, इस तथ्य की ओर ले जाती है कि गुरुत्वाकर्षण त्रिभुज विद्युत चुम्बकीय की तुलना में अतुलनीय रूप से अधिक दूरी पर योगदान देता है। यह तुलना फेनमैन आरेखों की विधि में क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत की शक्ति को दर्शाती है, जिससे क्वांटम और शास्त्रीय दोनों तरह की घटनाओं की एक विस्तृत श्रृंखला को समझना और गणना करना आसान हो जाता है।

7. विद्युत चुम्बकीय संपर्क

7.1 विद्युत परस्पर क्रिया।आभासी फोटॉनों के आदान-प्रदान द्वारा कणों का विद्युत संपर्क किया जाता है, जैसा कि अंजीर में है। 19.

गुरुत्वाकर्षण की तरह फोटॉन भी द्रव्यमान रहित कण होते हैं। तो विद्युत संपर्क भी लंबी दूरी की है:

यह गुरुत्वाकर्षण जितना सार्वभौम क्यों नहीं है?

7.2. सकारात्मक और नकारात्मक आरोप।पहला, क्योंकि दो संकेतों के विद्युत आवेश होते हैं। और दूसरी बात, क्योंकि ऐसे तटस्थ कण हैं जिनका कोई विद्युत आवेश नहीं है (न्यूट्रॉन, न्यूट्रिनो, फोटॉन ...) इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन जैसे विपरीत चिन्हों के आवेश वाले कण एक दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं। समान आवेश वाले कण एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं। नतीजतन, परमाणु और उनसे बने शरीर मूल रूप से विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं।

7.3. तटस्थ कण।न्यूट्रॉन में शामिल है तुमचार्ज +2 . के साथ क्वार्क इ/3 और दो डी-क्वार्क चार्ज के साथ − इ/ 3। अतः न्यूट्रॉन का कुल आवेश शून्य होता है। (याद रखें कि एक प्रोटॉन में दो होते हैं तुम-क्वार्क और एक डी-क्वार्क।) वास्तव में प्राथमिक कण जिनमें विद्युत आवेश नहीं होता है, वे हैं फोटॉन, ग्रेविटॉन, न्यूट्रिनो, जेड-बोसोन और हिग्स बोसोन।

7.4. कूलम्ब क्षमता।दूरी पर स्थित एक इलेक्ट्रॉन और एक प्रोटॉन के आकर्षण की स्थितिज ऊर्जा आरएक दूसरे से, is

7.5. चुंबकीय संपर्क।चुंबकीय संपर्क विद्युत की तरह लंबी दूरी का नहीं है। यह 1/ की तरह गिर जाता है आर 3. यह न केवल दो चुम्बकों के बीच की दूरी पर निर्भर करता है, बल्कि उनके पारस्परिक अभिविन्यास पर भी निर्भर करता है। एक प्रसिद्ध उदाहरण पृथ्वी के चुंबकीय द्विध्रुव के क्षेत्र के साथ एक कंपास सुई की बातचीत है। दो चुंबकीय द्विध्रुवों की परस्पर क्रिया की स्थितिज ऊर्जा μ 1 और μ 2 बराबर

कहाँ पे एन = आर/आर.

7.6. विद्युत चुम्बकीय संपर्क। 19वीं शताब्दी की सबसे बड़ी उपलब्धि यह खोज थी कि विद्युत और चुंबकीय बल एक ही विद्युत चुम्बकीय बल के दो अलग-अलग रूप हैं। 1821 में, एम. फैराडे (1791-1867) ने एक चुंबक और एक कंडक्टर की वर्तमान के साथ बातचीत का अध्ययन किया। एक दशक बाद, उन्होंने दो कंडक्टरों की बातचीत में विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियमों की स्थापना की। बाद के वर्षों में, उन्होंने विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की अवधारणा पेश की और प्रकाश की विद्युत चुम्बकीय प्रकृति के विचार को व्यक्त किया। 1870 के दशक में, जे. मैक्सवेल (1831-1879) ने महसूस किया कि विद्युतचुंबकीय अंतःक्रिया ऑप्टिकल घटनाओं के एक विस्तृत वर्ग के लिए जिम्मेदार है: प्रकाश का उत्सर्जन, परिवर्तन और अवशोषण, और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का वर्णन करने वाले समीकरण लिखे। जल्द ही जी. हर्ट्ज़ (1857-1894) ने रेडियो तरंगों की खोज की और वी. रोएंटजेन (1845-1923) ने एक्स-रे की खोज की। हमारी पूरी सभ्यता विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाओं की अभिव्यक्तियों पर आधारित है।

7.7. सापेक्षता के सिद्धांत और क्वांटम यांत्रिकी का एकीकरण।भौतिकी के विकास में सबसे महत्वपूर्ण चरण 1928 था, जब पी। डिराक (1902-1984) का एक लेख सामने आया, जिसमें उन्होंने इलेक्ट्रॉन के लिए एक क्वांटम और सापेक्षतावादी समीकरण का प्रस्ताव रखा। इस समीकरण में इलेक्ट्रॉन का चुंबकीय क्षण होता है और इलेक्ट्रॉन के एक एंटीपार्टिकल - पॉज़िट्रॉन के अस्तित्व का संकेत देता है, जिसे कुछ साल बाद खोजा गया। उसके बाद, क्वांटम यांत्रिकी और सापेक्षता के सिद्धांत का क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत में विलय हो गया।

तथ्य यह है कि आभासी फोटॉनों के उत्सर्जन और अवशोषण के कारण विद्युत चुम्बकीय बातचीत पूरी तरह से 20 वीं शताब्दी के मध्य में फेनमैन आरेखों के आगमन के साथ पूरी तरह से स्पष्ट हो गई थी, अर्थात एक आभासी कण की अवधारणा के स्पष्ट रूप से बनने के बाद।

8. कमजोर बातचीत

8.1. परमाणु बातचीत। 20वीं शताब्दी की शुरुआत में, परमाणु और उसके नाभिक की खोज की गई थी और α -, β - तथा γ रेडियोधर्मी नाभिक द्वारा उत्सर्जित किरणें। जैसा की यह निकला, γ किरणें बहुत उच्च ऊर्जा फोटॉन हैं। β किरणें उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉन हैं α किरणें हीलियम नाभिक हैं। इससे दो नए प्रकार के अंतःक्रियाओं की खोज हुई - मजबूत और कमजोर। गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाओं के विपरीत, मजबूत और कमजोर अंतःक्रियाएं कम दूरी की होती हैं।

बाद में यह पाया गया कि वे हमारे सूर्य और अन्य तारों में हाइड्रोजन को हीलियम में बदलने के लिए जिम्मेदार हैं।

8.2. आवेशित धाराएं*. एक इलेक्ट्रॉन और एक इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो के उत्सर्जन के साथ एक न्यूट्रॉन के प्रोटॉन में परिवर्तन के लिए कमजोर बल जिम्मेदार है। कमजोर अंतःक्रियात्मक प्रक्रियाओं का एक बड़ा वर्ग आभासी के उत्सर्जन (या अवशोषण) के साथ एक प्रकार के क्वार्क के दूसरे प्रकार के क्वार्क में परिवर्तन पर आधारित है। वू-बोसोन: तुम, सी, टी ↔ डी, एस, बी. इसी तरह उत्सर्जन और अवशोषण के लिए वू-बोसोन, आवेशित लेप्टान और संबंधित न्यूट्रिनो के बीच संक्रमण होते हैं:

इ ↔ ν इ , μ ↔ ν μ , τ । प्रकार के संक्रमण ड्यू ↔ वूऔर ईˉν ई वू. इन सभी संक्रमणों में शामिल हैं वू-बोसोन में तथाकथित आवेशित धाराएँ शामिल होती हैं, जो लेप्टान और क्वार्क के आवेशों को एक-एक करके बदल देती हैं। चार्ज धाराओं की कमजोर बातचीत कम दूरी की है, इसे युकावा क्षमता द्वारा वर्णित किया गया है ई-एमडब्ल्यूआर / आर, ताकि इसकी प्रभावी त्रिज्या है आर ≈ 1/एम वू.

8.3. तटस्थ धाराएं*. 1970 के दशक में, तथाकथित तटस्थ धाराओं के कारण, न्यूट्रिनो, इलेक्ट्रॉनों और न्यूक्लियंस के बीच कमजोर बातचीत की प्रक्रियाओं की खोज की गई थी। 1980 के दशक में, यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया था कि आवेशित धाराओं की परस्पर क्रिया विनिमय के माध्यम से होती है वू-बोसोन, और तटस्थ धाराओं की बातचीत - आदान-प्रदान करके जेड-बोसोन।

8.4. उल्लंघन पी- तथा सीपी-समानता*. 1950 के दशक के उत्तरार्ध में, समता उल्लंघन का पता चला था पीऔर चार्ज समता सीकमजोर बातचीत में। 1964 में, कमजोर क्षय की खोज की गई जो संरक्षण का उल्लंघन करते हैं सीपी-समरूपता। वर्तमान में, उल्लंघन का तंत्र सीपी-सममितियों का अध्ययन मेसनों के क्षय में किया जाता है जिसमें बी-क्वार्क।

8.5. न्यूट्रिनो दोलन*. पिछले दो दशकों से, भौतिकविदों का ध्यान कमिओका (जापान) और सडबरी (कनाडा) में भूमिगत किलोटन डिटेक्टरों पर किए गए मापों की ओर गया है। इन मापों से पता चला कि तीन प्रकार के न्यूट्रिनो के बीच ई , ν μ ,पारस्परिक संक्रमण (दोलन) निर्वात में होते हैं। इन दोलनों की प्रकृति को स्पष्ट किया जा रहा है।

8.6. इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन। 1960 के दशक में, एक सिद्धांत तैयार किया गया था जिसके अनुसार विद्युतचुंबकीय और कमजोर अंतःक्रियाएं एक एकल विद्युतीय अंतःक्रिया की विभिन्न अभिव्यक्तियाँ हैं। यदि सख्त इलेक्ट्रोवीक समरूपता होती, तो जनता वू- तथा जेड-बोसोन एक फोटॉन के द्रव्यमान की तरह शून्य के बराबर होगा।

8.7. इलेक्ट्रोवीक समरूपता का उल्लंघन।मानक मॉडल के भीतर, हिग्स बोसोन इलेक्ट्रोवीक समरूपता को तोड़ता है और इस प्रकार बताता है कि फोटॉन द्रव्यमान रहित क्यों है और कमजोर बोसॉन बड़े पैमाने पर हैं। यह लेप्टान, क्वार्क और स्वयं को भी द्रव्यमान देता है।

8.8. हिग्स के बारे में आपको क्या जानने की जरूरत है।लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर एलएचसी के मुख्य कार्यों में से एक हिग्स बोसोन की खोज है (जिसे केवल हिग्स कहा जाता है और निरूपित किया जाता है) एचया एच) और इसके गुणों की बाद की स्थापना। सबसे पहले, इसके साथ बातचीत का माप वू- तथा जेड-बोसोन, फोटॉनों के साथ-साथ इसकी आत्म-अंतःक्रिया, यानी, तीन और चार हिग्स वाले शिखर का अध्ययन: एच 3 और एच 4, और लेप्टन और क्वार्क के साथ इसकी बातचीत, विशेष रूप से शीर्ष क्वार्क के साथ। मानक मॉडल के भीतर, इन सभी इंटरैक्शन के लिए स्पष्ट भविष्यवाणियां हैं। मानक मॉडल से परे "नई भौतिकी" की खोज के दृष्टिकोण से उनका प्रयोगात्मक सत्यापन बहुत रुचि का है।

8.9. क्या होगा अगर कोई हिग्स नहीं है?यदि यह पता चलता है कि कई सौ GeV के क्रम के द्रव्यमान अंतराल में हिग्स मौजूद नहीं है, तो इसका मतलब यह होगा कि TeV से ऊपर की ऊर्जा पर एक नया, बिल्कुल बेरोज़गार क्षेत्र है जहाँ अंतःक्रियाएँ होती हैं वू- तथा जेड-बोसोन गैर-परेशानी रूप से मजबूत हो जाते हैं, अर्थात, उन्हें गड़बड़ी सिद्धांत द्वारा वर्णित नहीं किया जा सकता है। इस क्षेत्र में अनुसंधान कई आश्चर्य लाएगा।

8.10. भविष्य के लेप्टन कोलाइडर।इस पूरे शोध कार्यक्रम को पूरा करने के लिए, एलएचसी के अलावा, लेप्टन कोलाइडर बनाने की आवश्यकता हो सकती है:

ILC (इंटरनेशनल लीनियर कोलाइडर) 0.5 TeV की टक्कर ऊर्जा के साथ,

या CLIC (कॉम्पैक्ट लीनियर कोलाइडर) 1 TeV की टक्कर ऊर्जा के साथ,

या MC (Muon Collider) 3 TeV की टक्कर ऊर्जा के साथ।

8.11. रैखिक इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन कोलाइडर। ILC - इंटरनेशनल लीनियर कोलाइडर, जिसमें इलेक्ट्रॉन पॉज़िट्रॉन से टकराते हैं, साथ ही फोटॉन के साथ फोटॉन। इसे बनाने का निर्णय केवल तभी किया जा सकता है जब यह स्पष्ट हो जाए कि हिग्स मौजूद है या नहीं और इसका द्रव्यमान क्या है। प्रस्तावित ILC निर्माण स्थलों में से एक दुबना के आसपास के क्षेत्र में है। सीएलआईसी - कॉम्पैक्ट लीनियर इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन कोलाइडर। परियोजना सर्न में विकसित की जा रही है।

8.12. मून कोलाइडर। MS - द मून कोलाइडर की कल्पना सबसे पहले G. I. Budker (1918-1977) ने की थी। 1999 में, सैन फ्रांसिस्को में पांचवां अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन "म्यूऑन कोलाइडर और न्यूट्रिनो कारखानों की भौतिक क्षमता और विकास" आयोजित किया गया था। वर्तमान में, एमएस परियोजना फर्मी नेशनल लेबोरेटरी में विकसित की जा रही है और इसे 20 वर्षों में लागू किया जा सकता है।

9. मजबूत बातचीत

9.1. ग्लून्स और क्वार्क।मजबूत बल न्यूक्लियंस (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) को नाभिक के अंदर रखता है। यह क्वार्क के साथ ग्लून्स की बातचीत और ग्लून्स के साथ ग्लून्स की बातचीत पर आधारित है। यह ग्लून्स की स्व-क्रिया है जो इस तथ्य की ओर ले जाती है कि, इस तथ्य के बावजूद कि ग्लूऑन का द्रव्यमान शून्य है, जैसे फोटॉन और ग्रेविटॉन का द्रव्यमान शून्य है, ग्लून्स के आदान-प्रदान से ग्लूऑन लंबे समय तक नहीं होता है- फोटॉन और ग्रेविटॉन वाले के समान रेंज इंटरैक्शन। इसके अलावा, यह मुक्त ग्लून्स और क्वार्क की अनुपस्थिति की ओर जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि एक-ग्लूऑन एक्सचेंजों के योग को ग्लूऑन ट्यूब या धागे से बदल दिया जाता है। नाभिक में नाभिकों की परस्पर क्रिया वैंडर वाल्स बलों के समान होती है जो तटस्थ परमाणुओं के बीच होती है।

9.2. कारावास और स्पर्शोन्मुख स्वतंत्रता।हैड्रोन से ग्लून्स और क्वार्क के परिरोध की घटना को परिरोध कहा जाता है। कारावास की ओर ले जाने वाली गतिशीलता का नकारात्मक पक्ष यह है कि हैड्रोन के अंदर बहुत कम दूरी पर, ग्लून्स और क्वार्क के बीच की बातचीत धीरे-धीरे बंद हो जाती है। कम दूरी पर क्वार्क मुक्त होते प्रतीत होते हैं। इस घटना को स्पर्शोन्मुख स्वतंत्रता शब्द कहा जाता है।

9.3. क्वार्क रंग।कारावास की घटना इस तथ्य का परिणाम है कि छह क्वार्कों में से प्रत्येक मौजूद है, जैसा कि तीन "रंग" किस्मों के रूप में था। क्वार्क आमतौर पर पीले, नीले और लाल रंगों में "रंगीन" होते हैं। एंटीक्वार्क को अतिरिक्त रंगों में चित्रित किया गया है: बैंगनी, नारंगी, हरा। ये सभी रंग क्वार्क के अजीबोगरीब आवेशों को दर्शाते हैं - मजबूत अंतःक्रियाओं के लिए जिम्मेदार विद्युत आवेश के "बहुआयामी एनालॉग्स"। बेशक, क्वार्क के रंगों और साधारण ऑप्टिकल रंगों के बीच, रूपक के अलावा कोई संबंध नहीं है।

9.4. ग्लूऑन रंग।रंगीन ग्लून्स का परिवार और भी अधिक है: उनमें से आठ हैं, जिनमें से दो उनके एंटीपार्टिकल्स के समान हैं, और शेष छह नहीं हैं। रंग आवेशों की परस्पर क्रिया को क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स द्वारा वर्णित किया जाता है और प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, सभी परमाणु नाभिक और सभी हैड्रॉन के गुणों को निर्धारित करता है। तथ्य यह है कि ग्लून्स रंग आवेशों को ले जाते हैं, ग्लूऑन-क्वार्क कारावास की घटना की ओर जाता है, जिसका अर्थ है कि रंगीन ग्लून्स और क्वार्क हैड्रॉन से बच नहीं सकते हैं। रंगहीन (सफ़ेद) हैड्रॉन के बीच परमाणु बल हैड्रॉन के भीतर शक्तिशाली रंग अंतःक्रियाओं की फीकी गूँज हैं। यह इंट्राआटोमिक लोगों की तुलना में आणविक बंधों की लघुता के समान है।

9.5 हैड्रोन की भीड़।सामान्य रूप से हैड्रोन और विशेष रूप से न्यूक्लियॉन का द्रव्यमान ग्लूऑन स्व-क्रिया के कारण होता है। इस प्रकार, सभी दृश्यमान पदार्थ का द्रव्यमान, जो ब्रह्मांड की ऊर्जा का 4-5% बनाता है, ठीक ग्लून्स की स्व-क्रिया के कारण होता है।

10. मानक मॉडल और उससे आगे

10.1. मानक मॉडल के 18 कण।सभी ज्ञात मौलिक कण स्वाभाविक रूप से तीन समूहों में आते हैं:

6 लेप्टान(स्पिन 1/2):
3 न्यूट्रिनो: ν इ , ν μ , ν τ ;
3 चार्ज किए गए लेप्टन: इ, μ , τ ;
6 क्वार्क(स्पिन 1/2):
तुम,सी, टी,
डी, एस, बी;
6 बोसॉन:
g̃ - ग्रेविटॉन (स्पिन 2),
γ , वू, जेड, जी- ग्लून्स (स्पिन 1),
एच- हिग्स (स्पिन0) ।

10.2 मानक मॉडल से परे।ब्रह्मांड की 96% ऊर्जा मानक मॉडल के बाहर है और खोज और अध्ययन की प्रतीक्षा कर रही है। नई भौतिकी कैसी दिख सकती है, इसके बारे में कई बुनियादी धारणाएँ हैं (नीचे अनुभाग 10.3–10.6 देखें)।

10.3. महान संघ।बड़ी संख्या में काम, ज्यादातर सैद्धांतिक, मजबूत और इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन के एकीकरण के लिए समर्पित हैं। उनमें से अधिकांश मानते हैं कि यह 10 16 GeV के क्रम की ऊर्जाओं पर होता है। इस तरह के मिलन से प्रोटॉन का क्षय होना चाहिए।

10.4. सुपरसिमेट्रिक कण।सुपरसिमेट्री के विचार के अनुसार, पहले FIAN में पैदा हुआ, प्रत्येक "हमारे" कण में एक सुपरपार्टनर होता है, जिसका स्पिन 1/2: 6 स्क्वार्क और स्पिन 0 के साथ 6 स्लिप्टन, स्पिन 1 के साथ हिग्सिनो, फोटोनो, वाइन और ज़िनो से भिन्न होता है। 2, ग्रेविटिनो सह स्पिन 3/2। इन सुपरपार्टनरों का द्रव्यमान हमारे कणों की तुलना में काफी बड़ा होना चाहिए। नहीं तो वे बहुत पहले खुल जाते। लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर के चालू होने पर कुछ सुपरपार्टर्स की खोज की जा सकती है।

10.5. सुपरस्ट्रिंग।सुपरसिमेट्री की परिकल्पना सुपरस्ट्रिंग के अस्तित्व की परिकल्पना द्वारा विकसित की गई है जो 10 -33 सेमी के क्रम की बहुत छोटी दूरी और 10 19 GeV की संबंधित ऊर्जा पर रहते हैं। कई सैद्धांतिक भौतिकविदों को उम्मीद है कि यह सुपरस्ट्रिंग के बारे में विचारों के आधार पर है कि सभी इंटरैक्शन के एकीकृत सिद्धांत का निर्माण करना संभव होगा जिसमें मुक्त पैरामीटर शामिल नहीं हैं।

10.6 दर्पण कण।मिरर मैटर के विचार के अनुसार, सबसे पहले ITEP में पैदा हुआ, हमारे प्रत्येक कण में एक मिरर ट्विन है, और एक मिरर वर्ल्ड है जो केवल हमारी दुनिया से बहुत कम जुड़ा हुआ है।

10.7 गहरे द्रव्य।ब्रह्मांड में सभी ऊर्जा का केवल 4-5% सामान्य पदार्थ के द्रव्यमान के रूप में मौजूद है। ब्रह्मांड की ऊर्जा का लगभग 20% तथाकथित डार्क मैटर में निहित है, जिसके बारे में माना जाता है कि इसमें सुपरपार्टिकल्स, या मिरर पार्टिकल्स, या कुछ अन्य अज्ञात कण होते हैं। यदि डार्क मैटर के कण सामान्य कणों की तुलना में बहुत अधिक भारी होते हैं, और यदि अंतरिक्ष में एक-दूसरे से टकराते हुए, वे साधारण फोटॉन में नष्ट हो जाते हैं, तो इन उच्च-ऊर्जा फोटॉनों को अंतरिक्ष में और पृथ्वी पर विशेष डिटेक्टरों द्वारा पंजीकृत किया जा सकता है। डार्क मैटर की प्रकृति की व्याख्या भौतिकी के मुख्य कार्यों में से एक है।

10.8. काली ऊर्जा।लेकिन ब्रह्मांड की अधिकांश ऊर्जा (लगभग 75%) तथाकथित डार्क एनर्जी के कारण है। यह निर्वात के माध्यम से "डाला" जाता है और आकाशगंगाओं के समूहों को अलग करता है। इसकी प्रकृति अभी स्पष्ट नहीं है।

11. रूस और दुनिया में प्राथमिक कण

11.1. रूसी संघ के राष्ट्रपति का फरमान। 30 सितंबर, 2009 को, रूसी संघ के राष्ट्रपति का फरमान "राष्ट्रीय अनुसंधान केंद्र" कुरचटोव संस्थान "की स्थापना के लिए पायलट परियोजना के कार्यान्वयन के लिए अतिरिक्त उपायों पर" जारी किया गया था। डिक्री परियोजना में निम्नलिखित संगठनों की भागीदारी के लिए प्रदान करती है: सेंट पीटर्सबर्ग इंस्टीट्यूट ऑफ न्यूक्लियर फिजिक्स, इंस्टीट्यूट ऑफ हाई एनर्जी फिजिक्स और इंस्टीट्यूट ऑफ थ्योरेटिकल एंड एक्सपेरिमेंटल फिजिक्स। डिक्री "बजटीय निधियों के मुख्य प्रबंधक के रूप में संघीय बजट व्यय के विभागीय ढांचे में विज्ञान के सबसे महत्वपूर्ण संस्थान के रूप में निर्दिष्ट संस्थान को शामिल करने" का भी प्रावधान करती है। यह डिक्री हमारे देश में विज्ञान के विकास के लिए प्राथमिक कण भौतिकी की संख्या में प्राथमिकता वाले क्षेत्रों की वापसी में योगदान कर सकती है।

11.2. अमेरिकी कांग्रेस में सुनवाई 1. 1 अक्टूबर 2009 को, "पदार्थ, ऊर्जा, स्थान और समय की प्रकृति पर अनुसंधान" विषय पर अमेरिकी प्रतिनिधि सभा की विज्ञान और प्रौद्योगिकी समिति की ऊर्जा और पर्यावरण पर उपसमिति में सुनवाई हुई। इस कार्यक्रम के लिए ऊर्जा विभाग का 2009 का विनियोग $795.7 मिलियन है। हार्वर्ड विश्वविद्यालय के प्रोफेसर लिसा रान्डेल ने भविष्य के स्ट्रिंग सिद्धांत के संदर्भ में पदार्थ, ऊर्जा और ब्रह्मांड की उत्पत्ति पर विचारों को रेखांकित किया। फर्मी नेशनल लेबोरेटरी (बटाविया) के निदेशक पियरे ओडोन ने संयुक्त राज्य अमेरिका में कण भौतिकी की स्थिति के बारे में बात की, और विशेष रूप से, टेवेट्रॉन के आगामी समापन और एफएनएएल और डीयूएसईएल भूमिगत प्रयोगशाला के संयुक्त कार्य की शुरुआत के बारे में अध्ययन करने के लिए कहा। न्यूट्रिनो और दुर्लभ प्रक्रियाओं के गुण। उन्होंने यूरोप (एलएचसी), जापान (जेपीएआरसी), चीन (पीईआरसी) और अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष परियोजना (जीएलएएसटी, हाल ही में फर्मी के नाम पर) में उच्च ऊर्जा भौतिकी परियोजनाओं में अमेरिकी भौतिकविदों की भागीदारी के महत्व पर जोर दिया।

11.3. अमेरिकी कांग्रेस में सुनवाई 2.जेफरसन नेशनल लेबोरेटरी के निदेशक ह्यूग मोंटगोमरी ने परमाणु भौतिकी, त्वरक प्रौद्योगिकियों और शैक्षिक कार्यक्रमों में इस प्रयोगशाला के योगदान के बारे में बताया। ऊर्जा विभाग के उच्च ऊर्जा भौतिकी प्रभाग के निदेशक डेनिस कोवर ने उच्च ऊर्जा भौतिकी के तीन मुख्य क्षेत्रों के बारे में बताया:

1) अधिकतम ऊर्जा पर त्वरक अध्ययन,

2) अधिकतम तीव्रता पर त्वरक अध्ययन,

3) डार्क मैटर और डार्क एनर्जी की प्रकृति को स्पष्ट करने के लिए भू-आधारित और उपग्रह अंतरिक्ष अन्वेषण,

और परमाणु भौतिकी में तीन मुख्य दिशाएँ:

1) क्वार्क और ग्लून्स की मजबूत अंतःक्रियाओं का अध्ययन,

2) प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से परमाणु नाभिक कैसे बने, इसका अध्ययन,

3) न्यूट्रिनो से जुड़े कमजोर अंतःक्रियाओं का अध्ययन।

12. मौलिक विज्ञान के बारे में

12.1. मौलिक विज्ञान क्या है।उपरोक्त पाठ से यह स्पष्ट है कि मैं, अधिकांश वैज्ञानिक कार्यकर्ताओं की तरह, विज्ञान के उस हिस्से को कहता हूं जो प्रकृति के सबसे मौलिक नियमों को मौलिक विज्ञान के रूप में स्थापित करता है। ये नियम विज्ञान के पिरामिड या उसके व्यक्तिगत तलों की नींव पर स्थित हैं। वे सभ्यता के दीर्घकालिक विकास को निर्धारित करते हैं। हालाँकि, ऐसे लोग हैं जो मौलिक विज्ञान को विज्ञान के उन वर्गों के रूप में कहते हैं जिनका सभ्यता के विकास में क्षणिक उपलब्धियों पर सबसे अधिक प्रत्यक्ष प्रभाव पड़ता है। मुझे व्यक्तिगत रूप से ऐसा लगता है कि इन वर्गों और दिशाओं को बेहतर रूप से अनुप्रयुक्त विज्ञान कहा जाता है।

12.2 जड़ें और फल।यदि मौलिक विज्ञान की तुलना पेड़ की जड़ों से की जा सकती है, तो अनुप्रयुक्त विज्ञान की तुलना उसके फलों से की जा सकती है। मोबाइल फोन या फाइबर ऑप्टिक संचार जैसी प्रमुख तकनीकी सफलता विज्ञान के फल हैं।

12.3. विज्ञान पर एआई हर्ज़ेन। 1845 में, अलेक्जेंडर इवानोविच हर्ज़ेन (1812-1870) ने प्रकृति के अध्ययन पर उल्लेखनीय पत्र Otechestvennye Zapiski पत्रिका में प्रकाशित किया। पहले पत्र के अंत में उन्होंने लिखा: "विज्ञान कठिन लगता है, इसलिए नहीं कि यह वास्तव में कठिन है, बल्कि इसलिए कि अन्यथा आप इसकी सादगी तक नहीं पहुंच पाएंगे, क्योंकि उन तैयार अवधारणाओं के अंधेरे को तोड़ते हुए जो आपको सीधे देखने से रोकते हैं। . जो लोग आगे आएं वे जान लें कि विद्वता से विरासत में मिले जंग खाए और बेकार औजारों का पूरा शस्त्रागार बेकार है, कि विज्ञान के बाहर तैयार किए गए विचारों का त्याग करना आवश्यक है, कि, सभी को त्यागे बिना आधा झूठ, जिसके साथ, स्पष्टता के लिए, वे कपड़े पहनते हैं आधे सचकोई विज्ञान में प्रवेश नहीं कर सकता, कोई पूरे सत्य तक नहीं पहुंच सकता।

12.4. स्कूल कार्यक्रमों में कमी पर।स्कूल में आधुनिक भौतिकी कार्यक्रमों में प्राथमिक कणों के सिद्धांत, सापेक्षता के सिद्धांत और क्वांटम यांत्रिकी के तत्वों की सक्रिय महारत शामिल हो सकती है, अगर हम उनमें उन वर्गों को कम करते हैं जो मुख्य रूप से प्रकृति में वर्णनात्मक हैं और बच्चे के "विद्रोह" को बढ़ाते हैं, बल्कि आसपास की दुनिया और जीने और बनाने की क्षमता को समझने के बजाय।

12.5. निष्कर्ष।रूसी विज्ञान अकादमी के प्रेसिडियम के लिए यह सही होगा कि वह सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांत की उपलब्धियों के आधार पर युवा लोगों को विश्वदृष्टि से परिचित कराने के महत्व पर ध्यान दें और रूसी अकादमी के प्रेसीडियम के आयोगों को निर्देश दें। माध्यमिक और उच्च विद्यालयों में आधुनिक मौलिक भौतिकी के शिक्षण में सुधार के लिए प्रस्ताव तैयार करने के लिए पाठ्यपुस्तकों पर विज्ञान (अध्यक्ष - उपाध्यक्ष वी.वी. कोज़लोव) और शिक्षा पर (अध्यक्ष - उपाध्यक्ष - राष्ट्रपति वी। ए। सदोवनिची)।

विवरण

एक रिश्ते को भौतिक कानून कहा जाने के लिए, उसे निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करना होगा:

• अनुभवजन्य पुष्टि। एक भौतिक नियम को सत्य माना जाता है यदि इसकी पुष्टि बार-बार किए गए प्रयोगों द्वारा की जाती है।
• बहुमुखी प्रतिभा। बड़ी संख्या में वस्तुओं के लिए कानून निष्पक्ष होना चाहिए। आदर्श रूप से - ब्रह्मांड में सभी वस्तुओं के लिए।
• वहनीयता। भौतिक नियम समय के साथ नहीं बदलते हैं, हालांकि उन्हें अधिक सटीक कानूनों के सन्निकटन के रूप में पहचाना जा सकता है।

भौतिक नियमों को आमतौर पर एक संक्षिप्त मौखिक कथन या एक कॉम्पैक्ट गणितीय सूत्र के रूप में व्यक्त किया जाता है:

उदाहरण

मुख्य लेख: भौतिक नियमों की सूची

कुछ सबसे प्रसिद्ध भौतिक नियम हैं:

कानून-सिद्धांत

कुछ भौतिक नियम प्रकृति में सार्वभौमिक हैं और उनके सार में परिभाषाएँ हैं। ऐसे कानूनों को अक्सर सिद्धांत कहा जाता है। इनमें शामिल हैं, उदाहरण के लिए, न्यूटन का दूसरा नियम (बल की परिभाषा), ऊर्जा के संरक्षण का नियम (ऊर्जा की परिभाषा), कम से कम क्रिया का सिद्धांत (कार्रवाई की परिभाषा), आदि।

कानून-समरूपता के परिणाम

भौतिक नियमों का एक हिस्सा सिस्टम में मौजूद कुछ समरूपताओं के सरल परिणाम हैं। तो, नोएदर के प्रमेय के अनुसार संरक्षण कानून अंतरिक्ष और समय की समरूपता के परिणाम हैं। और पाउली सिद्धांत, उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉनों की पहचान का परिणाम है (कणों के क्रमपरिवर्तन के संबंध में उनके तरंग कार्य की एंटीसिमेट्री)।

कानूनों का अनुमान

सभी भौतिक नियम अनुभवजन्य अवलोकनों के परिणाम हैं और उसी सटीकता के साथ सत्य हैं जिसके साथ प्रयोगात्मक अवलोकन सत्य हैं। यह प्रतिबंध हमें यह दावा करने की अनुमति नहीं देता है कि कोई भी कानून पूर्ण है। यह ज्ञात है कि कुछ कानून स्पष्ट रूप से बिल्कुल सटीक नहीं हैं, लेकिन अधिक सटीक लोगों के अनुमान हैं। इसलिए, न्यूटन के नियम केवल प्रकाश की गति से बहुत कम गति से चलने वाले पर्याप्त रूप से बड़े पिंडों के लिए मान्य हैं। क्वांटम यांत्रिकी और विशेष सापेक्षता के नियम अधिक सटीक हैं। हालांकि, बदले में, वे क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के अधिक सटीक समीकरणों के अनुमान हैं।

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विकिमीडिया फाउंडेशन। 2010.

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सबसे सरल लेकिन सबसे महत्वपूर्ण कानून है ऊर्जा के संरक्षण और परिवर्तन का नियम.

किसी भी बंद निकाय की ऊर्जा निकाय में होने वाली सभी प्रक्रियाओं के लिए स्थिर रहती है। और हम ऐसी बंद व्यवस्था में हैं और हम हैं। वे। हम कितना देते हैं, हमें कितना मिलता है। अगर हमें कुछ पाना है तो उससे पहले हमें उतनी ही राशि देनी होगी। बाकि और कुछ भी नही!

और हम, बेशक, एक बड़ा वेतन प्राप्त करना चाहते हैं, लेकिन काम पर नहीं जाते हैं। कभी-कभी यह भ्रम पैदा हो जाता है कि "मूर्ख भाग्यशाली होते हैं" और बहुतों के सिर पर खुशी गिरती है। कोई भी कहानी पढ़ें। नायकों को लगातार बड़ी कठिनाइयों को दूर करना पड़ता है! फिर ठंडे पानी में तैरें, फिर उबलते पानी में।

पुरुष प्रेमालाप से महिलाओं का ध्यान आकर्षित करते हैं। महिलाएं, बदले में, इन पुरुषों और बच्चों की देखभाल करती हैं। और इसी तरह। इसलिए, यदि आप कुछ पाना चाहते हैं, तो पहले देने के लिए कष्ट उठाएँ।

क्रिया का बल प्रतिक्रिया बल के बराबर होता है।

भौतिकी का यह नियम सिद्धांत रूप में पिछले एक को दर्शाता है। यदि किसी व्यक्ति ने एक नकारात्मक कार्य किया है - सचेत या नहीं - और फिर एक प्रतिक्रिया प्राप्त की, अर्थात। विरोध। कभी-कभी कारण और प्रभाव समय में अलग हो जाते हैं, और आप तुरंत समझ नहीं पाते हैं कि हवा कहाँ से बह रही है। हमें सबसे महत्वपूर्ण बात यह याद रखनी चाहिए कि बस कुछ भी नहीं होता है।

लीवर का कानून।

आर्किमिडीज ने कहा: मुझे पैर जमाने दो और मैं पृथ्वी को हिला दूंगा!". यदि आप सही लीवर चुनते हैं तो कोई भी भार उठाया जा सकता है। आपको हमेशा अनुमान लगाना चाहिए कि लीवर को इस या उस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए कितने समय की आवश्यकता होगी और अपने लिए एक निष्कर्ष निकालना होगा, प्राथमिकताएं निर्धारित करें: क्या आपको सही लीवर बनाने और इस वजन को स्थानांतरित करने के लिए इतना प्रयास करने की आवश्यकता है, या छोड़ना आसान है यह अकेले और अन्य गतिविधियों को करते हैं।

गिलेट नियम।

नियम यह है कि चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को इंगित करता है। यह नियम शाश्वत प्रश्न का उत्तर देता है: किसे दोष देना है? और वह बताते हैं कि हमारे साथ जो कुछ भी होता है उसके लिए हम स्वयं दोषी हैं। यह कितना भी अपमानजनक क्यों न हो, कितना भी कठिन क्यों न हो, पहली नज़र में कितना भी अनुचित क्यों न लगे, हमें हमेशा इस बात का ध्यान रखना चाहिए कि शुरू से ही हम स्वयं कारण थे।

कील का नियम.

जब कोई व्यक्ति कील में हथौड़ा मारना चाहता है, तो वह कील के पास कहीं दस्तक नहीं देता, वह नाखून के सिर पर बिल्कुल दस्तक देता है। लेकिन नाखून खुद दीवारों में नहीं चढ़ते। आपको हमेशा सही हथौड़ा चुनना चाहिए ताकि स्लेजहैमर से कील न टूटे। और स्कोर करते समय, आपको झटका की गणना करने की आवश्यकता होती है ताकि टोपी झुक न जाए। इसे सरल रखें, एक दूसरे का ख्याल रखें। अपने पड़ोसी के बारे में सोचना सीखें।

और अंत में, एन्ट्रापी का नियम।

एन्ट्रॉपी एक प्रणाली के विकार का एक उपाय है। दूसरे शब्दों में, सिस्टम में जितनी अधिक अराजकता होगी, एन्ट्रापी उतनी ही अधिक होगी। एक अधिक सटीक सूत्रीकरण: सिस्टम में होने वाली सहज प्रक्रियाओं में, एन्ट्रापी हमेशा बढ़ जाती है। एक नियम के रूप में, सभी सहज प्रक्रियाएं अपरिवर्तनीय हैं। वे प्रणाली में वास्तविक परिवर्तन की ओर ले जाते हैं, और ऊर्जा खर्च किए बिना इसे अपनी मूल स्थिति में वापस करना असंभव है। उसी समय, अपनी प्रारंभिक अवस्था को ठीक (100%) दोहराना असंभव है।

हम किस प्रकार के आदेश और अव्यवस्था के बारे में बात कर रहे हैं, इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए, आइए एक प्रयोग स्थापित करें। काले और सफेद छर्रों को कांच के जार में डालें। पहले अश्वेतों को डालें, फिर गोरों को। छर्रों को दो परतों में व्यवस्थित किया जाएगा: तल पर काला, शीर्ष पर सफेद - सब कुछ क्रम में है। फिर जार को कई बार हिलाएं। छर्रे समान रूप से मिक्स हो जाएंगे। और इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि हम इस जार को कितना हिलाते हैं, हम यह हासिल करने में सक्षम होने की संभावना नहीं रखते हैं कि छर्रों को फिर से दो परतों में व्यवस्थित किया जाता है। यहाँ यह है, कार्रवाई में एन्ट्रापी!

जिस अवस्था में छर्रों को दो परतों में व्यवस्थित किया गया था, उसे आदेशित माना जाता है। जिस अवस्था में छर्रों को समान रूप से मिलाया जाता है उसे अव्यवस्थित माना जाता है। एक व्यवस्थित अवस्था में लौटने के लिए लगभग एक चमत्कार की आवश्यकता होती है! या छर्रों के साथ बार-बार श्रमसाध्य कार्य। और बैंक में कहर बरपाने ​​के लिए लगभग कोई प्रयास नहीं करना पड़ता है।

कार का चक्का। जब इसे फुलाया जाता है, तो इसमें अतिरिक्त ऊर्जा होती है। पहिया चल सकता है, जिसका अर्थ है कि यह काम करता है। यह आदेश है। क्या होगा यदि आप एक पहिया पंचर करते हैं? इसमें दबाव कम हो जाएगा, मुक्त ऊर्जा पर्यावरण में "छोड़" जाएगी (विलुप्त हो जाएगी), और ऐसा पहिया अब काम नहीं कर पाएगा। यह अराजकता है। सिस्टम को उसकी मूल स्थिति में वापस करने के लिए, अर्थात। चीजों को क्रम में रखने के लिए, आपको बहुत सारे काम करने की ज़रूरत है: कैमरे को गोंद करें, पहिया को माउंट करें, इसे पंप करें, आदि, जिसके बाद यह फिर से एक आवश्यक चीज है जो उपयोगी हो सकती है।

गर्मी को गर्म शरीर से ठंडे शरीर में स्थानांतरित किया जाता है, न कि इसके विपरीत। रिवर्स प्रक्रिया सैद्धांतिक रूप से संभव है, लेकिन व्यावहारिक रूप से कोई भी ऐसा करने का उपक्रम नहीं करेगा, क्योंकि भारी प्रयासों, विशेष प्रतिष्ठानों और उपकरणों की आवश्यकता होगी।

समाज में भी। लोग बूढ़े हो रहे हैं। मकान उखड़ रहे हैं। चट्टानें समुद्र में डूब जाती हैं। आकाशगंगाएँ बिखरी हुई हैं। हमारे आस-पास की कोई भी वास्तविकता अनायास ही अव्यवस्थित हो जाती है।

हालांकि, लोग अक्सर अव्यवस्था के बारे में स्वतंत्रता के रूप में बात करते हैं: नहीं, हमें आदेश नहीं चाहिए! हमें ऐसी आजादी दो कि हर कोई जो चाहे कर सकता है!» लेकिन जब हर कोई जो चाहता है वह करता है, यह स्वतंत्रता नहीं है - यह अराजकता है। हमारे समय में, कई प्रशंसा विकार, अराजकता को बढ़ावा देते हैं - एक शब्द में, वह सब कुछ जो नष्ट और विभाजित करता है। लेकिन स्वतंत्रता अराजकता में नहीं है, स्वतंत्रता ठीक क्रम में है।

अपने जीवन को व्यवस्थित करते हुए, एक व्यक्ति मुक्त ऊर्जा का एक भंडार बनाता है, जिसका उपयोग वह अपनी योजनाओं को लागू करने के लिए करता है: कार्य, अध्ययन, मनोरंजन, रचनात्मकता, खेल, आदि। दूसरे शब्दों में, यह एन्ट्रापी का विरोध करता है। अन्यथा, हम पिछले 250 वर्षों में इतने भौतिक मूल्य कैसे जमा कर सकते थे?!

एंट्रोपी विकार का एक उपाय है, ऊर्जा के अपरिवर्तनीय अपव्यय का एक उपाय है। जितना अधिक एन्ट्रापी, उतना ही अधिक विकार। जिस घर में कोई नहीं रहता वह जर्जर हो रहा है। लोहे में समय के साथ जंग लग जाती है, कार पुरानी हो जाती है। जिन रिश्तों की कोई परवाह नहीं करता वे टूट जाएंगे। तो क्या हमारे जीवन में बाकी सब कुछ है, बिल्कुल सब कुछ!

प्रकृति की प्राकृतिक अवस्था संतुलन नहीं है, बल्कि एन्ट्रापी में वृद्धि है। यह कानून एक व्यक्ति के जीवन में अथक रूप से काम करता है। उसे अपनी एन्ट्रापी बढ़ाने के लिए कुछ भी करने की आवश्यकता नहीं है, यह प्रकृति के नियम के अनुसार अनायास होता है। एन्ट्रापी (विकार) को कम करने के लिए आपको बहुत प्रयास करने की आवश्यकता है। यह बेवकूफ सकारात्मक लोगों के चेहरे पर एक तरह का थप्पड़ है (झूठे पत्थर के नीचे और पानी नहीं बहता), जिनमें से काफी हैं!

सफलता को बनाए रखने के लिए निरंतर प्रयास की आवश्यकता होती है। अगर हम विकास नहीं करते हैं, तो हम नीचा दिखाते हैं। और जो हमारे पास पहले था उसे बनाए रखने के लिए, हमें कल की तुलना में आज अधिक करना चाहिए। चीजों को क्रम में रखा जा सकता है और यहां तक ​​​​कि सुधार भी किया जा सकता है: यदि घर पर पेंट फीका हो गया है, तो इसे फिर से रंगा जा सकता है, और पहले से भी ज्यादा सुंदर।

लोगों को आधुनिक दुनिया में हर जगह व्याप्त मनमानी विनाशकारी व्यवहार को "शांत" करने का प्रयास करना चाहिए, अराजकता की स्थिति को कम करने का प्रयास करना चाहिए, जिसे हमने भव्य सीमा तक फैलाया है। और यह एक शारीरिक नियम है, न कि केवल अवसाद और नकारात्मक सोच के बारे में बकबक। हर चीज या तो विकसित होती है या घटती है।

एक जीवित जीव पैदा होता है, विकसित होता है और मर जाता है, और किसी ने कभी नहीं देखा कि मृत्यु के बाद यह पुनर्जीवित होता है, छोटा हो जाता है और बीज या गर्भ में लौट आता है। जब वे कहते हैं कि अतीत कभी वापस नहीं आता है, तो, ज़ाहिर है, उनका मतलब है, सबसे पहले, ये महत्वपूर्ण घटनाएं। जीवों का विकास समय के तीर की सकारात्मक दिशा निर्धारित करता है, और सिस्टम की एक अवस्था से दूसरी अवस्था में परिवर्तन बिना किसी अपवाद के सभी प्रक्रियाओं के लिए हमेशा एक ही दिशा में होता है।

वेलेरियन चुपिन

सूचना का स्रोत: त्चिकोवस्की.समाचार

टिप्पणियाँ (3)

आधुनिक समाज का धन बढ़ रहा है, और मुख्य रूप से सार्वभौमिक श्रम के माध्यम से और भी अधिक बढ़ेगा। औद्योगिक पूंजी सामाजिक उत्पादन का पहला ऐतिहासिक रूप था, जब सार्वभौमिक श्रम का गहन शोषण होने लगा। और सबसे पहले, वह जो उसे मुफ्त में मिला। विज्ञान, जैसा कि मार्क्स ने देखा, पूंजी के लिए कुछ भी खर्च नहीं किया। वास्तव में, एक भी पूंजीपति ने आर्किमिडीज, या कार्डानो, या गैलीलियो, या ह्यूजेन्स, या न्यूटन को उनके विचारों के व्यावहारिक उपयोग के लिए इनाम नहीं दिया। लेकिन यह ठीक औद्योगिक पूंजी है, जो बड़े पैमाने पर यांत्रिक प्रौद्योगिकी का शोषण करना शुरू कर देती है, और इस तरह इसमें शामिल सामान्य श्रम। मार्क्स के, एंगेल्स एफ सोच।, वॉल्यूम 25, भाग 1, पी। 116.

भौतिकी के बुनियादी नियम

[ यांत्रिकी | ऊष्मप्रवैगिकी | बिजली | प्रकाशिकी | परमाणु भौतिकी]

संरक्षण और परिवर्तन की ऊर्जा कानून - प्रकृति का सामान्य नियम: सिस्टम में होने वाली सभी प्रक्रियाओं में किसी भी बंद प्रणाली की ऊर्जा स्थिर (संरक्षित) रहती है। ऊर्जा को केवल एक रूप से दूसरे रूप में परिवर्तित किया जा सकता है और सिस्टम के कुछ हिस्सों के बीच पुनर्वितरित किया जा सकता है। एक खुली प्रणाली के लिए, इसकी ऊर्जा में वृद्धि (कमी) इसके साथ बातचीत करने वाले निकायों और भौतिक क्षेत्रों की ऊर्जा में कमी (वृद्धि) के बराबर है।

1. यांत्रिकी

ARCHIMEDES LAW - हाइड्रो- और एरोस्टैटिक्स का नियम: एक तरल या गैस में डूबा हुआ शरीर एक उत्प्लावक बल के अधीन होता है, जो लंबवत ऊपर की ओर निर्देशित होता है, संख्यात्मक रूप से शरीर द्वारा विस्थापित तरल या गैस के वजन के बराबर होता है, और इसके केंद्र में लगाया जाता है। शरीर के डूबे हुए हिस्से का गुरुत्वाकर्षण। FA=gV, जहाँ r द्रव या गैस का घनत्व है, V शरीर के जलमग्न भाग का आयतन है। अन्यथा, इसे निम्नानुसार तैयार किया जा सकता है: एक तरल या गैस में डूबा हुआ शरीर अपने वजन में उतना ही खो देता है जितना कि इसके द्वारा विस्थापित तरल (या गैस) का वजन होता है। तब पी= मिलीग्राम - एफए अन्य जीआर। 212 में वैज्ञानिक आर्किमिडीज। ई.पू. यह तैराकी निकायों के सिद्धांत का आधार है।

यूनिवर्सल ग्रेविटेशन लॉ - न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण का नियम: सभी पिंड एक दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं, इन पिंडों के द्रव्यमान के उत्पाद के सीधे आनुपातिक और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं: जहाँ M और m द्रव्यमान होते हैं परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों में, R इन पिंडों के बीच की दूरी है, G गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक है (SI G में = 6.67.10-11 N.m2/kg2.

सापेक्षता का गैलीलियो सिद्धांत, सापेक्षता का यांत्रिक सिद्धांत - शास्त्रीय यांत्रिकी का सिद्धांत: संदर्भ के किसी भी जड़त्वीय फ्रेम में, सभी यांत्रिक घटनाएं समान परिस्थितियों में उसी तरह आगे बढ़ती हैं। बुध सापेक्षता सिद्धांत।

HOOK'S LAW - वह कानून जिसके अनुसार लोचदार विकृतियाँ बाहरी प्रभावों के कारण सीधे आनुपातिक होती हैं।

गति संरक्षण कानून - यांत्रिकी का नियम: सिस्टम में होने वाली सभी प्रक्रियाओं में किसी भी बंद प्रणाली की गति स्थिर (संरक्षित) रहती है और केवल सिस्टम के कुछ हिस्सों के बीच उनकी बातचीत के परिणामस्वरूप पुनर्वितरित की जा सकती है।

न्यूटन के नियम - न्यूटन के शास्त्रीय यांत्रिकी में अंतर्निहित तीन नियम। पहला नियम (जड़ता का नियम): एक भौतिक बिंदु सीधा और एकसमान गति या आराम की स्थिति में होता है यदि कोई अन्य निकाय उस पर कार्य नहीं करता है या इन निकायों की कार्रवाई को मुआवजा नहीं दिया जाता है। दूसरा नियम (गतिकी का मूल नियम): शरीर द्वारा प्राप्त त्वरण शरीर पर कार्य करने वाले सभी बलों के परिणामी के सीधे आनुपातिक होता है, और शरीर के द्रव्यमान () के व्युत्क्रमानुपाती होता है। तीसरा नियम: दो भौतिक बिंदु समान प्रकृति के बलों द्वारा एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, परिमाण में समान और इन बिंदुओं को जोड़ने वाली सीधी रेखा के विपरीत दिशा में ()।

सापेक्षता सिद्धांत - सापेक्षता के सिद्धांत के पदों में से एक, जिसमें कहा गया है कि संदर्भ के किसी भी जड़त्वीय फ्रेम में समान परिस्थितियों में सभी भौतिक (यांत्रिक, विद्युत चुम्बकीय, आदि) घटनाएं उसी तरह आगे बढ़ती हैं। यह सभी भौतिक घटनाओं (गुरुत्वाकर्षण को छोड़कर) के सापेक्षता के सिद्धांत का गैलीलियो का सामान्यीकरण है।

2. आण्विक भौतिकी और ऊष्मप्रवैगिकी

AVOGADRO LAW - आदर्श गैसों के मूल नियमों में से एक: समान तापमान और दबाव पर विभिन्न गैसों के समान आयतन में समान संख्या में अणु होते हैं। 1811 में इतालवी द्वारा खोला गया। भौतिक विज्ञानी ए। अवोगाद्रो (1776-1856)।

BOYLE-MARIOTTE LAW - एक आदर्श गैस के नियमों में से एक: एक स्थिर तापमान पर किसी दिए गए गैस के द्रव्यमान के लिए, दबाव और आयतन का गुणनफल एक स्थिर होता है। सूत्र: पीवी = स्थिरांक। समतापी प्रक्रिया का वर्णन करता है।

थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम - थर्मोडायनामिक्स के बुनियादी नियमों में से एक, जिसके अनुसार एक आवधिक प्रक्रिया असंभव है, जिसका एकमात्र परिणाम हीटर से प्राप्त गर्मी की मात्रा के बराबर कार्य का प्रदर्शन है। एक अन्य सूत्रीकरण: एक प्रक्रिया असंभव है, जिसका एकमात्र परिणाम गर्मी के रूप में ऊर्जा को कम गर्म शरीर से गर्म शरीर में स्थानांतरित करना है। वी.जेड.टी. एक प्रणाली की प्रवृत्ति को व्यक्त करता है जिसमें बड़ी संख्या में यादृच्छिक रूप से चलने वाले कण कम संभावित राज्यों से अधिक संभावित राज्यों में सहज संक्रमण के लिए होते हैं। दूसरी तरह की परपेचुअल मोशन मशीन के निर्माण पर रोक लगाता है।

GAY-LUSSAC LAW - गैस कानून: किसी दिए गए गैस के दिए गए द्रव्यमान के लिए निरंतर दबाव में, आयतन का निरपेक्ष तापमान का अनुपात एक स्थिर मान है, जहाँ \u003d 1/273 K-1 आयतन विस्तार का तापमान गुणांक है।

डाल्टन का नियम - मूल गैस कानूनों में से एक: रासायनिक रूप से गैर-अंतःक्रियात्मक आदर्श गैसों के मिश्रण का दबाव इन गैसों के आंशिक दबावों के योग के बराबर होता है।

पास्कल का नियम - हाइड्रोस्टैटिक्स का मूल नियम: किसी तरल या गैस की सतह पर बाहरी बलों द्वारा उत्पन्न दबाव सभी दिशाओं में समान रूप से प्रसारित होता है।

थर्मोडायनामिक्स का पहला नियम - थर्मोडायनामिक्स के बुनियादी कानूनों में से एक, जो थर्मोडायनामिक सिस्टम के लिए ऊर्जा के संरक्षण का कानून है: सिस्टम को संचारित गर्मी क्यू की मात्रा सिस्टम यू की आंतरिक ऊर्जा को बदलने और कार्य ए करने पर खर्च की जाती है। सिस्टम द्वारा बाहरी ताकतों के खिलाफ। सूत्र: क्यू = यू + ए। यह ऊष्मा इंजनों के संचालन को रेखांकित करता है।

चार्ल्स लॉ - मुख्य गैस कानूनों में से एक: एक स्थिर मात्रा में एक आदर्श गैस के दिए गए द्रव्यमान का दबाव तापमान के सीधे आनुपातिक होता है: जहां p0 00C पर दबाव होता है, \u003d 1/273.15 K-1 तापमान होता है दबाव का गुणांक।

3. विद्युत और चुंबकत्व

AMPERA LAW - धाराओं के साथ दो कंडक्टरों की परस्पर क्रिया का नियम; एक ही दिशा में धाराओं के साथ समानांतर कंडक्टर आकर्षित करते हैं, और विपरीत दिशा में धाराओं के साथ वे पीछे हटते हैं। ए.जेड. इसे वह नियम भी कहते हैं जो किसी धारावाही चालक के एक छोटे से खंड पर चुंबकीय क्षेत्र में कार्य करने वाले बल को निर्धारित करता है। 1820 . में खोला गया पूर्वाह्न। एम्पीयर।

JOUL-LENTZ LAW - विद्युत धारा के तापीय प्रभाव का वर्णन करने वाला एक नियम। डी के अनुसार - एल.जेड. कंडक्टर में जारी गर्मी की मात्रा जब एक सीधी धारा इससे गुजरती है, तो वह वर्तमान ताकत के वर्ग, कंडक्टर के प्रतिरोध और पारित होने के समय के सीधे आनुपातिक होती है।

चार्ज संरक्षण कानून - प्रकृति के मूलभूत नियमों में से एक: किसी भी विद्युत पृथक प्रणाली के विद्युत आवेशों का बीजगणितीय योग अपरिवर्तित रहता है। विद्युत रूप से पृथक प्रणाली में Z.s.z. नए आवेशित कणों की उपस्थिति की अनुमति देता है (उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के दौरान, गैसों का आयनीकरण, कण-प्रतिकण जोड़े का निर्माण, आदि), लेकिन दिखाई देने वाले कणों का कुल विद्युत आवेश हमेशा शून्य के बराबर होना चाहिए।

कूलम्ब LAW - इलेक्ट्रोस्टैटिक्स का मूल नियम, उनके बीच की दूरी पर दो निश्चित बिंदु आवेशों के परस्पर क्रिया बल की निर्भरता को व्यक्त करता है: दो निश्चित बिंदु आवेश इन आवेशों के परिमाण के उत्पाद के सीधे आनुपातिक बल के साथ परस्पर क्रिया करते हैं और इसके व्युत्क्रमानुपाती होते हैं उनके बीच की दूरी का वर्ग और उस माध्यम की पारगम्यता जिसमें आवेश स्थित हैं। एसआई में ऐसा दिखता है:। मान संख्यात्मक रूप से एक दूसरे से 1 मीटर की दूरी पर निर्वात में स्थित 1 C प्रत्येक के दो निश्चित बिंदु आवेशों के बीच कार्य करने वाले बल के बराबर है। के.जेड. विद्युतगतिकी के प्रायोगिक प्रमाणों में से एक है।

बाएँ हाथ का नियम - एक नियम जो एक चुंबकीय क्षेत्र (या एक गतिमान आवेशित कण) में धारा के साथ एक कंडक्टर पर कार्य करने वाले बल की दिशा निर्धारित करता है। यह कहता है: यदि बायां हाथ इस तरह स्थित है कि फैली हुई उंगलियां धारा (कण का वेग) की दिशा दिखाती हैं, और चुंबकीय क्षेत्र की बल रेखाएं (चुंबकीय प्रेरण की रेखाएं) हथेली में प्रवेश करती हैं, तो पीछे हटने वाला अंगूठा कंडक्टर पर अभिनय करने वाले बल की दिशा को इंगित करेगा (सकारात्मक कण; एक नकारात्मक कण के मामले में, बल की दिशा विपरीत होती है)।

LENTZ RULE (LAW) - एक नियम जो विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के दौरान होने वाली प्रेरण धाराओं की दिशा निर्धारित करता है। एल.पी. के अनुसार आगमनात्मक धारा में हमेशा ऐसी दिशा होती है कि इसका अपना चुंबकीय प्रवाह बाहरी चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन के लिए क्षतिपूर्ति करता है जो इस धारा का कारण बनता है। एल.पी. - ऊर्जा के संरक्षण के कानून का एक परिणाम।

OHMA LAW - विद्युत प्रवाह के मूल नियमों में से एक: एक सर्किट सेक्शन में प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह की ताकत इस खंड के सिरों पर वोल्टेज के सीधे आनुपातिक होती है और इसके प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है। धातु के कंडक्टर और इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए मान्य, जिसका तापमान स्थिर बना रहता है। एक पूर्ण सर्किट के मामले में, इसे निम्नानुसार तैयार किया जाता है: सर्किट में प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह की ताकत वर्तमान स्रोत के ईएमएफ के सीधे आनुपातिक होती है और विद्युत सर्किट के प्रतिबाधा के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

दाहिना हाथ नियम - एक नियम जो निर्धारित करता है 1) चुंबकीय क्षेत्र में चलने वाले कंडक्टर में प्रेरण प्रवाह की दिशा: यदि दाहिने हाथ की हथेली स्थित है ताकि इसमें चुंबकीय प्रेरण की रेखाएं शामिल हों, और झुका हुआ अंगूठा साथ में निर्देशित हो आंदोलन

कंडक्टर, फिर चार फैली हुई उंगलियां इंडक्शन करंट की दिशा दिखाएंगी; 2) धारा के साथ एक रेक्टिलिनियर कंडक्टर के चुंबकीय प्रेरण की रेखाओं की दिशा: यदि दाहिने हाथ का अंगूठा करंट की दिशा में रखा जाता है, तो कंडक्टर को चार अंगुलियों से पकड़ने की दिशा लाइनों की दिशा दिखाएगी चुंबकीय प्रेरण का।

फैराडे के नियम - इलेक्ट्रोलिसिस के बुनियादी नियम। फैराडे का पहला नियम: विद्युत प्रवाह के पारित होने के दौरान इलेक्ट्रोड पर जारी पदार्थ का द्रव्यमान विद्युत की मात्रा (आवेश) के सीधे आनुपातिक होता है जो इलेक्ट्रोलाइट (m=kq=kIt) से होकर गुजरा है। दूसरा FZ: इलेक्ट्रोड पर रासायनिक परिवर्तन से गुजरने वाले विभिन्न पदार्थों के द्रव्यमान का अनुपात जब समान विद्युत आवेश इलेक्ट्रोलाइट से होकर गुजरता है तो रासायनिक समकक्षों के अनुपात के बराबर होता है। 1833-34 में एम. फैराडे द्वारा स्थापित। इलेक्ट्रोलिसिस के सामान्यीकृत कानून का रूप है: जहां एम दाढ़ (परमाणु) द्रव्यमान है, जेड वैलेंस है, एफ फैराडे स्थिरांक है। एफ.पी. प्राथमिक विद्युत आवेश और अवोगाद्रो स्थिरांक के गुणनफल के बराबर है। एफ = ई.एनए. चार्ज निर्धारित करता है, जिसके पारित होने से इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से इलेक्ट्रोड पर एक मोनोवैलेंट पदार्थ के 1 मोल की रिहाई होती है। एफ = (96484.56 0.27) कोशिकाएं/मोल। एम फैराडे के नाम पर।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन लॉ - चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन (विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना) पर विद्युत क्षेत्र की घटना की घटना का वर्णन करने वाला एक कानून: प्रेरण का इलेक्ट्रोमोटिव बल चुंबकीय प्रवाह के परिवर्तन की दर के सीधे आनुपातिक है। आनुपातिकता का गुणांक इकाइयों की प्रणाली द्वारा निर्धारित किया जाता है, संकेत लेनज़ नियम है। एसआई में सूत्र है: जहां चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन है, और टी वह समय अंतराल है जिसके दौरान यह परिवर्तन हुआ। एम. फैराडे द्वारा खोजा गया।

4. प्रकाशिकी

HUYGENS PRINCIPLE - एक ऐसी विधि जो आपको किसी भी समय वेव फ्रंट की स्थिति निर्धारित करने की अनुमति देती है। जी.पी. के अनुसार वे सभी बिंदु जिनसे होकर वेव फ्रंट समय t पर गुजरता है, द्वितीयक गोलाकार तरंगों के स्रोत हैं, और t समय पर वेव फ्रंट की वांछित स्थिति सभी द्वितीयक तरंगों को कवर करने वाली सतह के साथ मेल खाती है। आपको प्रकाश के परावर्तन और अपवर्तन के नियमों की व्याख्या करने की अनुमति देता है।

ह्यूजेंस - फ्रेस्नेल - सिद्धांत - तरंग प्रसार की समस्याओं को हल करने की एक अनुमानित विधि। जी.-एफ. आइटम कहता है: एक मनमानी बंद सतह के बाहर किसी भी बिंदु पर, प्रकाश के एक बिंदु स्रोत को कवर करते हुए, इस स्रोत से उत्साहित प्रकाश तरंग को निर्दिष्ट बंद सतह के सभी बिंदुओं द्वारा उत्सर्जित माध्यमिक तरंगों के हस्तक्षेप के परिणाम के रूप में दर्शाया जा सकता है। आपको प्रकाश विवर्तन की सरलतम समस्याओं को हल करने की अनुमति देता है।

वेव रिफ्लेक्शन्स लॉ - आपतित बीम, परावर्तित बीम और बीम के आपतन बिंदु तक उठाया गया लंबवत एक ही तल में होते हैं, और आपतन कोण अपवर्तन कोण के बराबर होता है। दर्पण परावर्तन के लिए यह नियम मान्य है।

प्रकाश का अपवर्तन - एक माध्यम से दूसरे माध्यम में संक्रमण के दौरान प्रकाश (एक विद्युत चुम्बकीय तरंग) के प्रसार की दिशा में परिवर्तन, जो पहले अपवर्तक सूचकांक से भिन्न होता है। अपवर्तन के लिए, कानून पूरा होता है: घटना बीम, अपवर्तित बीम और बीम की घटना के बिंदु तक लंबवत लंबवत एक ही विमान में स्थित होते हैं, और इन दोनों मीडिया के लिए, आपतन कोण की ज्या का अनुपात अपवर्तन कोण की ज्या एक स्थिर मान होती है, जिसे पहले माध्यम के सापेक्ष दूसरे माध्यम का आपेक्षिक अपवर्तनांक कहते हैं।

प्रकाश के रेखीय वितरण का नियम - ज्यामितीय प्रकाशिकी का नियम, जिसमें यह तथ्य शामिल है कि एक सजातीय माध्यम में प्रकाश एक सीधी रेखा में फैलता है। उदाहरण के लिए, छाया और आंशिक छाया के निर्माण की व्याख्या करता है।

6. परमाणु और परमाणु भौतिकी।

BOHR POSTULATES - N.Bohr द्वारा बिना सबूत के पेश की गई और BOHR थ्योरी में अंतर्निहित मुख्य धारणाएँ: 1) एक परमाणु प्रणाली केवल स्थिर अवस्थाओं में स्थिर होती है जो परमाणु ऊर्जा मूल्यों के असतत अनुक्रम के अनुरूप होती है। इस ऊर्जा में प्रत्येक परिवर्तन परमाणु के एक स्थिर अवस्था से दूसरी अवस्था में पूर्ण संक्रमण के साथ जुड़ा हुआ है। 2) एक परमाणु द्वारा ऊर्जा का अवशोषण और उत्सर्जन कानून के अनुसार होता है जिसके अनुसार संक्रमण से जुड़े विकिरण मोनोक्रोमैटिक होते हैं और इसकी आवृत्ति होती है: एच = ईई-एक, जहां एच प्लैंक स्थिरांक है, और ई और एक हैं स्थिर अवस्था में परमाणु की ऊर्जा

इस कानून के अनुसार, प्रक्रिया, जिसका एकमात्र परिणाम गर्मी के रूप में एक ठंडे शरीर से एक गर्म शरीर में ऊर्जा का हस्तांतरण है, सिस्टम और पर्यावरण में बदलाव के बिना असंभव है।
ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम एक प्रणाली की प्रवृत्ति को व्यक्त करता है जिसमें बड़ी संख्या में बेतरतीब ढंग से चलने वाले कण कम संभावित राज्यों से अधिक संभावित राज्यों में सहज संक्रमण के लिए होते हैं। दूसरी तरह की परपेचुअल मोशन मशीन के निर्माण पर रोक लगाता है।
समान ताप और दाब पर आदर्श गैसों के समान आयतन में अणुओं की संख्या समान होती है।
कानून की खोज 1811 में इतालवी भौतिक विज्ञानी ए. अवोगाद्रो (1776-1856) ने की थी।
एक दूसरे से थोड़ी दूरी पर स्थित कंडक्टरों में बहने वाली दो धाराओं के परस्पर क्रिया का नियम कहता है: एक दिशा में धाराओं के साथ समानांतर कंडक्टर आकर्षित होते हैं, और विपरीत दिशा में धाराओं के साथ वे पीछे हटते हैं।
कानून की खोज 1820 में A. M. Ampere ने की थी।
हाइड्रो और एयरोस्टैटिक्स का नियम: एक तरल या गैस में डूबे हुए शरीर पर, एक उत्प्लावक बल लंबवत रूप से ऊपर की ओर कार्य करता है, जो शरीर द्वारा विस्थापित तरल या गैस के वजन के बराबर होता है, और डूबे हुए हिस्से के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र पर लगाया जाता है। शरीर। FA = gV, जहाँ g द्रव या गैस का घनत्व है, V शरीर के जलमग्न भाग का आयतन है।
अन्यथा, कानून निम्नानुसार तैयार किया जा सकता है: एक तरल या गैस में डूबा हुआ शरीर अपने वजन में उतना ही खो देता है जितना कि इसके द्वारा विस्थापित तरल (या गैस) का वजन होता है। तब पी = मिलीग्राम - एफए।
इस कानून की खोज प्राचीन यूनानी वैज्ञानिक आर्किमिडीज ने 212 ईसा पूर्व में की थी। इ। यह तैरते पिंडों के सिद्धांत का आधार है।
एक आदर्श गैस के नियमों में से एक: एक स्थिर तापमान पर, गैस के दबाव और उसके आयतन का गुणनफल एक स्थिर मान होता है। सूत्र: पीवी = स्थिरांक। समतापी प्रक्रिया का वर्णन करता है। सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम, या न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण का नियम: सभी पिंड एक दूसरे की ओर एक बल के साथ आकर्षित होते हैं जो इन पिंडों के द्रव्यमान के उत्पाद के सीधे आनुपातिक होते हैं और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं। इस नियम के अनुसार, किसी ठोस पिंड की लोचदार विकृतियाँ उनके कारण होने वाले बाहरी प्रभावों के सीधे समानुपाती होती हैं। विद्युत धारा के ऊष्मीय प्रभाव का वर्णन करता है: जब एक प्रत्यक्ष धारा प्रवाहित होती है तो कंडक्टर में निकलने वाली गर्मी की मात्रा वर्तमान ताकत के वर्ग, कंडक्टर के प्रतिरोध और पारित होने के समय के सीधे आनुपातिक होती है। 19वीं शताब्दी में स्वतंत्र रूप से जूल और लेनज़ द्वारा खोजा गया। इलेक्ट्रोस्टैटिक्स का मूल नियम, जो उनके बीच की दूरी पर दो निश्चित बिंदु आवेशों के परस्पर क्रिया बल की निर्भरता को व्यक्त करता है: दो निश्चित बिंदु आवेश एक बल के साथ परस्पर क्रिया करते हैं जो इन आवेशों के परिमाण के उत्पाद के सीधे आनुपातिक होते हैं और इसके व्युत्क्रमानुपाती होते हैं उनके बीच की दूरी का वर्ग और उस माध्यम की पारगम्यता जिसमें आवेश स्थित हैं। मान संख्यात्मक रूप से एक दूसरे से 1 मीटर की दूरी पर निर्वात में स्थित 1 C के दो निश्चित बिंदु आवेशों के बीच कार्य करने वाले बल के बराबर है।
कूलम्ब का नियम विद्युतगतिकी के प्रायोगिक प्रमाणों में से एक है। 1785 . में खोला गया
विद्युत प्रवाह के बुनियादी नियमों में से एक: सर्किट खंड में प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह की ताकत इस खंड के सिरों पर वोल्टेज के सीधे आनुपातिक होती है और इसके प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है। धातु के कंडक्टर और इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए मान्य, जिसका तापमान स्थिर बना रहता है। एक पूर्ण सर्किट के मामले में, इसे निम्नानुसार तैयार किया जाता है: सर्किट में प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह की ताकत वर्तमान स्रोत के ईएमएफ के सीधे आनुपातिक होती है और विद्युत सर्किट के प्रतिबाधा के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

1826 में जी.एस.ओम द्वारा खोला गया।