Современные представления об обменной природе поля

Со времен Ньютона физики испытывают явное «отвращение» к «действию сил на расстоянии». Чтобы сила действовала, нужен какой-то посредник, или переносчик. В настоящее время считается, что все дальнодействующие силы возникают в результате обмена частицами-переносчиками между взаимодействующими частицами. Например, взаимное отталкивание двух электронов можно проиллюстрировать на примере двух фигуристов, один из которых бросает другому тяжелый шар и при этом испытывает отдачу. Второй фигурист ловит шар и также испытывает отдачу. В результате оба фигуриста откатываются друг от друга. Притяжение электрона и позитрона можно проиллюстрировать теми же фигуристами, но они уже обмениваются бумерангами. Бумеранг бросается в противоположную сторону, облетает по кругу и ловится другим фигуристом. Отдача, которую испытывают оба фигуриста, приводит к их сближению.

В случае электромагнитной силы в качестве частиц-переносчиков выступают фотоны – кванты электромагнитного поля. Ядерные силы передаются множеством частиц, называемых мезонами. Радиус действия силы зависит от массы частицы-переносчика, причем, чем массивней частица, тем меньше радиус действия силы. Поэтому, например, фотон, имеющий нулевую массу покоя, может передать взаимодействие на бесконечно большое расстояние. Закон Кулона, в соответствии с которым электромагнитная сила убывает с расстоянием в квадратичной зависимости (F = Кq₁q₂/r²), объясняется тем, что площадь сферы возрастает пропорционально квадрату радиуса, поэтому вероятность того, что фотон, отправленный одной частицей, будет принят другой на расстоянии r, пропорциональна 1/r². Мезоны обладают значительной массой покоя, поэтому сильное ядерное взаимодействие резко падает на расстояниях, превышающих 10 ^{-13 см. Слабое взаимодействие передается, как полагают, бозонами, массы которых в 100 раз превышают массу протона, поэтому их радиус действия имеет порядок 10 -16 см. Переносчиком гравитационного взаимодействия является полумифическая частица – гравитон, обнаружить которую до сих пор пока не удается.}

Дата добавления: 2014-01-07