Свойства частиц
Точно так же как мы, люди, обладаем разными волосами, цветом глаз и кожи, наряду со многими другими отличительными чертами, так и фундаментальные частицы имеют свойства, которые делают их уникальными. Такими характеристиками являются: масса, заряд и спин.
Масса в физике – это величина, определяющая инерционные свойства, то есть возможность тела сопротивляться изменению скорости под воздействием силы.
Заряд – это характеристика частиц, позволяющая им определенным образом вступать в электромагнитные взаимодействия.
Спин – это тип углового момента, или вид вращательного движения. Очень трудно дать определение этой характеристике. Нелегко представить себе объекты и их состояния, когда речь идет о размерах атомного ядра, но мы попытаемся. Вообразите частицу, вращающуюся вокруг своей собственной оси. В нашей привычной реальности мне придется повернуться на 360°, чтобы снова оказаться лицом к лицу с наблюдателем, находящимся в нескольких метрах от меня. Спин подсказывает нам, какой вид принимает частица, когда мы смотрим на нее с разных сторон. Например, частица со спином, равным нулю, выглядит одинаково со всех сторон. Можно сравнить ее с шаром, имеющим гладкую поверхность: вы увидите одно и то же, под каким бы углом его ни разглядывали.
Частица со спином, равным 1, уже не выглядит одинаково из разных положений. Лишь когда мы повернем ее на 360°, перед нами предстанет исходный вид.
Частицу со спином, равным 2, придется повернуть на 180°, чтобы вид стал прежним.
Самое невероятное, что иногда частице необходимо совершить два с половиной оборота вокруг своей оси, чтобы вернуть прежний вид. Для таких частиц спин принято считать равным 1/2.
Известные нам частицы можно разделить на две большие категории: фундаментальные частицы, обладающие спином 1/2, которые невозможно увидеть в материальном мире; частицы, которые выступают в роли посредников в силах и взаимодействиях, обладающие спинами, равными 0, 1 и 2.
Значения величин, в которых измеряются характеристики частиц – заряд, масса и спин, – могут отличаться. По этой причине на сегодняшний день насчитывают сотни разных фундаментальных частиц. Частицы, обладающие другими свойствами, могли бы породить иные реальности, вовсе не похожие на знакомую нам физическую действительность. Эту мысль хотел бы донести автор в этой книге.
Силы и взаимодействия
Силы позволяют частицам взаимодействовать. Таким образом, отталкиваясь от самых простых составных компонентов, природа создает сложный, богатый и разнообразный мир из атомов и молекул, элементов и субстанций. Этими природными силами являются: сильные (ядерные) взаимодействия, слабые взаимодействия, электромагнитные и гравитационные силы.
Сильное ядерное взаимодействие удерживает кварки внутри протонов и нейтронов, а сами протоны и нейтроны – внутри атомного ядра. Слабое взаимодействие ответственно за радиоактивный распад. Электромагнетизм порождает свет и электричество (а также делает возможным существование атомов и химических связей). Гравитация – это сила, с которой предметы притягиваются друг к другу. Наличие в природе именно этого взаимодействия позволяет группировать и объединять материю для создания планет, звезд и галактик.
Существует лишь одна реальность, которая выражается в разных сферах – это сознание.
Перечисленные природные силы используют посредников. Например, глюоны являются частицами-посредниками в сильных ядерных взаимодействиях, а бозоны – в слабых; фотоны участвуют в электромагнетизме, а гипотетические гравитоны – в гравитации. Что говорит теория струн об этих частицах-посредниках? В точности то же самое. Каждая из них является струной, генерирующей собственную модель вибрации.
Нам не обязательно профессионально углубляться в физику, важно лишь знать, что свойства частиц, наряду с разными природными силами, будут определять то, как себя поведет будущая вселенная и позволит ли она появиться жизни в своих пределах.
Законы природы
В физической вселенной правят единые принципы, объясняющие события и процессы, что происходят в этом конкретном мире. Существуют сотни законов, которые действуют, начиная с самых крохотных масштабов, определяемых постоянной Планка, захватывая субатомный уровень, затем атомный, молекулярный и биологический, пока не будет достигнут бесконечно огромный – макрокосмос. На шкале Планка разные законы природы сливаются в единый закон, являющийся их очагом. В процессе увеличения шкалы он меняется и дает происхождение неисчислимому множеству природных закономерностей, которые управляют физической вселенной. Они появляются по мере того, как природа разворачивает свое создание.
ebooksa