- •Е.П. Прохорова
- •О.И. Тесленок
- •Современного естествознания
- •Введение
- •1. Понятие и история естествознания
- •Предмет и содержание современного естествознания. Естествознание как наука
- •1.2 Понятие, основные принципы и динамика развития науки
- •1.3 Методы и уровни научного познания
- •Всеобщие методы (общефилософские):
- •1.4 Исторические этапы познания природы. Научные революции и их значение
- •1.5 Выводы
- •2. Современная физическая картина мира
- •2.1 Введение в физику. Концепции описания природы.
- •2.2 Структурные уровни материи
- •2.3 Основы классической физики.
- •2.3.1 Механистическая картина мира
- •2.3.2 Законы сохранения.
- •2.3.3 Термодинамическая картина мира
- •3.2.4 Электромагнитная картина мира
- •2.4 Основы неклассической физики
- •2.4.1 Пространство и время. Принципы относительности
- •2.4.2 Эволюция представлений о строении атома. Корпускулярно-волновой дуализм.
- •2.4.3 Классификация элементарных частиц
- •2.4.4 Типы фундаментальных взаимодействий
- •2.5 Выводы
- •3. Современная химическая картина мира
- •3.1 Химия как наука. Этапы развития химии.
- •3.1.1 Учение о составе вещества
- •3.1.2 Учение о строении вещества
- •3.1.3 Учение о химических процессах
- •3.2. Особенности современной химии. Эволюционная химия
- •3.3 Выводы
- •4. Современные представления о мегамире
- •4.1 Происхождение и общие представления о Вселенной
- •4.1.1 Происхождение Вселенной
- •4.1.2 Общие представления о Вселенной
- •4.2 Происхождение и структура Солнечной системы
- •4.2.1 Структура Солнечной системы
- •4.2.2 Происхождение Солнечной системы.
- •4.3 Особенности планеты Земля
- •4.4 Выводы
- •5. Современная картина биологической реальности
- •5.1 Введение в биологию. Структура и уровни биологического познания
- •5.2 Сущность и определения жизни, отличительные признаки живого
- •5.3 Основные гипотезы происхождения жизни на Земле. Биохимическая эволюция.
- •5.4 Клетка как элементарная единица живого
- •5.5 Роль и функции днк и рнк как основы жизни
- •5.6 Эволюционная теория ч.Дарвина
- •5.7 Синтетическая теория эволюции.
- •5.8 Выводы
- •6 Основы учения в.И. Вернадского о биосфере
- •6.2 Принципы устройства биосферы, ее состав и строение
- •6.3 Теория ноосферы
- •6.4 Выводы
- •7 Феномен человека в естественнонаучной картине мира
- •7.1 Концепции происхождения человека и цивилизации
- •7.2 Сходство и отличие человека и животных
- •7.3 Соотношение в человеке биологического и социального
- •7.4 Стратегии выживания в современных условиях Устойчивое развитие
- •7.5 Глобальный эволюционизм
- •7.6 Выводы
- •8 Естествознание на рубеже XX и XXI веков
- •8.1 Перспективные материалы и технологии
- •8.2 Генные технологии. Проблемы клонирования
- •8.3 Кибернетика как наука об управлении сложными динамическими системами
- •8.4 Синергетика и современный взгляд на мир. Физические модели самоорганизации в экономике
- •8.5 Выводы
- •Литература
2.4.4 Типы фундаментальных взаимодействий
Способность к взаимодействию – важнейшее свойство материи. Именно взаимодействия обеспечивают объединение различных объектов мега- макро- и микромира в системы. В настоящее время все виды взаимодействий сводятся к четырем типам, которые называются фундаментальными: — гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое (см. приложение).
Гравитационное взаимодействие. Источником гравитационного взаимодействия является масса тела, оно проявляется через взаимное притяжение тел согласно закону всемирного тяготения Ньютона.
Сила любого взаимодействия характеризуется его константой. Для гравитационного взаимодействия константа взаимодействия равна 10-38, поэтому гравитационное взаимодействие является самым слабым из фундаментальных взаимодействий
Гравитационное взаимодействие проявляется на любых расстояниях, однако оно наиболее значительно в мега-мире. В микромире из-за малых масс объектов гравитационные силы не существенны. Носителями гравитационного взаимодействия являются гравитоны.
Электромагнитное взаимодействие связано с существованием электрических и магнитных полей, оно возникает между заряженными частицами. Электромагнитные сила могут быть как силами притяжения (разноименно заряженные частицы), так и силами отталкивания (одноименно заряженные частицы). Константа взаимодействия равна 10-2, переносчиками электромагнитного взаимодействия являются фотоны. Электромагнитное взаимодействие, как и гравитационное, проявляется в микро-, макро- и мегамире, т.е. на любых расстояниях.
Слабое взаимодействие проявляется в некоторых видах ядерных процессов. За счет слабого взаимодействия в процессе радиоактивного распада нейтроны ядра распадаются на три типа частиц: положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные нейтрино.
Слабое взаимодействие значительно меньше электромагнитного, но сильнее гравитационного, его константа равна 10-14. Оно проявляется на очень малых расстояниях (10-22 см) и объясняет процессы радиоактивности (распад ядер атомов). За счет слабого взаимодействия светит Солнце, происходит эволюция звезд. Переносчики слабого взаимодействия – бозоны.
В 1970-е годы была создана общая теория электромагнитного и слабого взаимодействия - теория электрослабого взаимодействия. Она рассматривает два типа фундаментальных взаимодействий как проявление единого, более глубокого. Так, на расстояниях более 10-17 см преобладают электромагнитные взаимодействия, на меньших расстояниях в одинаковой мере важны и электромагнитные и слабые взаимодействия.
Сильное взаимодействие обеспечивает связь протонов и нейтронов (нуклонов) в ядре, и таким образом не дает протонам разлетаться за счет электромагнитных сил отталкивания. Константа сильного взаимодействия равна 1, оно является самым сильным из всех видов фундаментальных взаимодействий. Сильное взаимодействие осуществляется на малых расстояниях порядка 10-13 см и отвечает за образование ядер атомов.
Переносчиками сильного взаимодействия являются глюоны. Глюоны объединены в глюонное поле (по аналогии с электромагнитным), благодаря которому и осуществляется сильное взаимодействие. и является источником огромной энергии (термоядерные реакции).
В современной физике продолжаются поиски теории, которая позволила бы объединить все четыре типа фундаментальных взаимодействий. Этот проект получил название «Великое объединение»