Іі негізгі бөлім 1 Қазақстанның ерекше қорғалатын табиғи аумақтары
жүктеу/скачать 54,84 Kb.
|
|
ЖОСПАР І КІРІСПЕ ІІ НЕГІЗГІ БӨЛІМ 2.1 Қазақстанның ерекше қорғалатын табиғи аумақтары. 2.2 Қазақстанның мемлекеттік ұлттық табиғи саябақтарының географиясы 2.3 Солтүстік Қазақстанның ұлттық саябақтары 2.4 Шығыс Қазақстанның ұлттық саябақтары 2.5 Орталық Қазақстанның ұлттық саябақтары 2.6 Оңтүстік Қазақстанның ұлттық саябақтары ІІІ ҚОРЫТЫНДЫ ІV ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ КІРІСПЕ
Бізді қоршаған денелердің орасан зор күрделілігі осындай көп сатылы құрылымға байланысты, оның соңғы элементтері - элементар бөлшектер - өзара әрекеттесу түрлерінің салыстырмалы түрде аз санына ие.Бірақ өзара әрекеттесулердің бұл түрлері олардың күші бойынша күрт ерекшеленеді. Атом ядроларын құрайтын бөлшектер бізге белгілі ең күшті күштермен байланысқан;Бұл бөлшектерді бір-бірінен ажырату үшін орасан зор энергияны жұмсау керек. Атомдағы электрондар ядромен электромагниттік күштермен байланысқан; Оларға өте қарапайым энергия беру жеткілікті (әдетте, химиялық реакцияның энергиясы жеткілікті), ал электрондар қазірдің өзінде ядродан бөлінген. Егер элементар бөлшектер мен атомдар туралы айтатын болсақ, онда олар үшін ең әлсіз әрекеттесу гравитациялық әрекеттесу болып табылады. Элементар бөлшектердің өзара әрекеттесуімен салыстырғанда, тартылыс күштері соншалықты әлсіз, елестету қиын, бірақ олар аспан денелерінің қозғалысын толығымен реттейді.Бұл ауырлық күші екі ерекшелікті біріктіретіндіктен болады, соның арқасында біз үлкен денелерге ауысқанда оның әсері күшейеді. Атомдық өзара әрекеттесуден айырмашылығы, гравитациялық тартылыс күштері оларды жасайтын денелерден үлкен қашықтықта да байқалады.Сонымен қатар, тартылыс күштері әрқашан тартымды күштер болып табылады, денелер әрқашан бір-біріне тартылады. Тартылыс теориясының дамуы аспан денелерінің өзара әрекеттесу мысалында қазіргі ғылымның қалыптасуының ең басында орын алды.Тапсырма аспан денелерінің әлемдік кеңістіктің вакуумында басқа күштердің жанама әсерлерінсіз қозғалуы арқылы жеңілдетілді.Ғажайып астрономдар Галилео мен Кеплер өз еңбектерімен осы саладағы жаңа ашылуларға негіз дайындады.Кейіннен ұлы Ньютон толық теорияны ойлап тауып, оған математикалық форма бере алды. Физикалық объектілер бір-бірімен іргелі әрекеттесуді қалай жүзеге асырады? Сапалық деңгейде бұл сұраққа жауап келесідей. Негізгі өзара әрекеттесу кванттар арқылы жүзеге асырылады. Оның үстіне кванттық өрісте іргелі өзара әрекеттесулер өзара әрекеттесулерді тасымалдаушылар - элементар бөлшектер деп аталатын сәйкес элементар бөлшектерге сәйкес келеді.Өзара әрекеттесу процесінде физикалық объект басқа физикалық объектпен жұтылатын өзара әрекеттесу тасымалдаушылары - бөлшектерді шығарады.Бұл заттардың бірін-бірі сезетіндей болып көрінуіне, олардың энергиясын, қозғалыс сипатын, күйін өзгертуге, яғни өзара әсер етуіне әкеледі. Қазіргі заманғы жоғары энергия физикасында іргелі өзара әрекеттесулерді біріктіру идеясы барған сайын маңызды болып келеді. Біріктіру идеялары бойынша, Табиғатта гравитациялық, немесе әлсіз, немесе электромагниттік немесе күшті немесе олардың кейбір комбинациясы ретінде нақты жағдайларда өзін көрсететін бір ғана іргелі өзара әрекеттесу бар.Біріктіру идеяларының сәтті жүзеге асуы электромагниттік және әлсіз әрекеттесулердің қазіргі стандартты біртұтас теориясын құру болды.Үлкен біріктіру теориясы деп аталатын электромагниттік, әлсіз және күшті әрекеттесулердің біртұтас теориясын жасау жұмыстары жүргізілуде. Барлық төрт іргелі өзара әрекеттесуді біріктіретін принципті табуға талпыныс жасалуда. Біз іргелі өзара әрекеттесулердің негізгі көріністерін дәйекті түрде қарастырамыз. ІІ НЕГІЗГІ БӨЛІМ 2.1 Гравитациялық байланыс Бұл әрекеттестік табиғатта әмбебап, оған материяның барлық түрлері, барлық табиғи объектілер, барлық элементар бөлшектер қатысады!Гравитациялық әсерлесудің жалпы қабылданған классикалық (кванттық емес) теориясы Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясы болып табылады.Гравитация жұлдыздық жүйелердегі планеталардың қозғалысын анықтайды, жұлдыздарда болып жатқан процестерде маңызды рөл атқарады, Әлемнің эволюциясын бақылайды, ал жер жағдайында өзара тартылыс күші ретінде көрінеді. Жалпы салыстырмалылық теориясы бойынша гравитация кеңістік-уақыттың қисықтығымен байланысты және Римандық геометрия деп аталатын терминмен сипатталады.Қазіргі уақытта гравитация туралы барлық эксперименттік және бақылау деректері жалпы салыстырмалылық теориясының шеңберіне сәйкес келеді. Дегенмен, күшті гравитациялық өрістер туралы деректер негізінен жетіспейді, сондықтан бұл теорияның эксперименттік аспектілері көптеген сұрақтарды қамтиды. Бұл жағдай гравитацияның әртүрлі альтернативті теорияларын тудырады, олардың болжамдары Күн жүйесіндегі физикалық әсерлер үшін жалпы салыстырмалық теориясының болжамдарынан іс жүзінде айырмашылығы жоқ, бірақ күшті гравитациялық өрістерде әртүрлі салдарға әкеледі. Егер біз барлық релятивистік әсерлерді елемей, әлсіз стационарлық гравитациялық өрістермен шектелетін болсақ, онда жалпы салыстырмалылық теориясы Ньютондық бүкіләлемдік тартылыс теориясына дейін қысқарады.Бұл жағдайда, белгілі болғандай, m1 және m2 массалары бар екі нүктелік бөлшектердің әрекеттесуінің потенциалдық энергиясы қатынас арқылы беріледі. м ұндағы r - бөлшектер арасындағы қашықтық, G - гравитациялық әсерлесу тұрақтысының рөлін атқаратын Ньютон гравитациялық тұрақтысы.Бұл қатынас потенциалдық әрекеттесу энергиясы V(r) кез келген ақырлы r үшін нөлге тең емес және өте баяу нөлге түсетінін көрсетеді. Осы себепті гравитациялық әрекеттесу ұзақ диапазондық деп аталады. Жалпы салыстырмалылық теориясының көптеген физикалық болжамдарының ішінде үшеуін атап өтеміз.Гравитациялық бұзылулар кеңістікте гравитациялық толқындар деп аталатын толқындар түрінде таралатыны теориялық тұрғыда бекітілген.Әлсіз гравитациялық бұзылулардың таралуы көптеген жағынан электромагниттік толқындарға ұқсас.Олардың жылдамдығы жарық жылдамдығына тең, оларда екі поляризация күйі бар және олар интерференция және дифракция құбылыстарымен сипатталады.Бірақ гравитациялық толқындардың затпен әрекеттесуі өте әлсіз болғандықтан, оларды тікелей тәжірибелік бақылау әлі мүмкін болмады. Соған қарамастан, қос жұлдызды жүйелердегі энергияның жоғалуы туралы кейбір астрономиялық бақылаулардың деректері табиғатта гравитациялық толқындардың болуы мүмкін екенін көрсетеді. Салыстырмалылықтың жалпы теориясы шеңберінде жұлдыздардың тепе-теңдік шарттарын теориялық зерттеу белгілі бір жағдайларда жеткілікті массивтік жұлдыздар апатты түрде ыдырай бастауы мүмкін екенін көрсетеді.Бұл жұлдыздың жарықтығына жауап беретін процестерден туындаған ішкі қысым жұлдызды сығуға бейім тартылыс күштерінің қысымын теңестіре алмаған кезде, жұлдыз эволюциясының өте кеш кезеңдерінде мүмкін болады.Нәтижесінде қысу процесін ештеңе тоқтату мүмкін емес.Жалпы салыстырмалылық теориясының шеңберінде теориялық болжамдалған сипатталған физикалық құбылыс гравитациялық күйреу деп аталады.Зерттеулер көрсеткендей, егер жұлдыздың радиусы гравитациялық радиус деп аталатындан аз болса Rg = 2GM / c2, Мұндағы M – жұлдыздың массасы, ал с – жарық жылдамдығы, онда сыртқы бақылаушы үшін жұлдыз сөнеді.Бұл жұлдызда болып жатқан процестер туралы ешқандай ақпарат сыртқы бақылаушыға жете алмайды.Бұл жағдайда жұлдызға түсетін денелер гравитациялық радиусты еркін кесіп өтеді. Егер бақылаушы мұндай денені білдірсе, онда ол ауырлық күшінің күшеюінен басқа ештеңені байқамайды. Осылайша, адам кіруге болатын, бірақ одан ештеңе, соның ішінде жарық сәулесі де шыға алмайтын кеңістік аймағы бар.Ғарыштың мұндай аймағы қара құрдым деп аталады. Қара тесіктердің болуы жалпы салыстырмалылық теориясының теориялық болжамдарының бірі болып табылады; гравитацияның кейбір альтернативті теориялары құбылыстың бұл түріне тыйым салатын етіп салынған.Осыған байланысты қара тесіктердің шындығы туралы мәселе өте маңызды. Қазіргі уақытта ғаламда қара тесіктердің бар екенін көрсететін бақылау деректері бар. Жалпы салыстырмалылық теориясының шеңберінде алғаш рет Әлемнің эволюциясы мәселесін тұжырымдау мүмкін болды.Осылайша, Ғалам тұтастай алыпсатарлық болжамның субъектісі емес, физика ғылымының объектісі болады. Физиканың Әлемді тұтас қарастыратын бөлімі космология деп аталады.Қазір біздің кеңейіп жатқан ғаламда өмір сүріп жатқанымыз сенімді деп саналады. Ғалам эволюциясының заманауи бейнесі Ғалам, оның ішінде кеңістік пен уақыт сияқты атрибуттары Үлкен жарылыс деп аталатын ерекше физикалық құбылыстың нәтижесінде пайда болды және содан бері кеңейіп келеді деген идеяға негізделген. Әлемнің эволюциясының теориясына сәйкес, алыс галактикалар арасындағы қашықтық уақыт өткен сайын ұлғаюы керек және бүкіл Әлем шамамен 3 К температурасы бар жылулық сәулеленумен толтырылуы керек.Теорияның бұл болжамдары астрономиялық зерттеулермен тамаша үйлеседі. бақылау деректері. Оның үстіне, есептеулер Ғаламның жасын, яғни Үлкен жарылыстан кейінгі уақытты шамамен 10 миллиард жыл деп көрсетеді.Үлкен жарылыстың егжей-тегжейіне келетін болсақ, бұл құбылыс нашар зерттелген және біз жалпы физика ғылымына шақыру ретінде Үлкен жарылыстың құпиясы туралы айтуға болады. Үлкен жарылыс механизмін түсіндіру табиғаттың жаңа, әлі белгісіз заңдарымен байланысты болуы мүмкін.Үлкен жарылыс мәселесінің ықтимал шешімі туралы жалпы қабылданған заманауи көзқарас гравитация теориясы мен кванттық механиканы біріктіру идеясына негізделген. Бастапқыда Жер қозғалыссыз деп есептелді, ал аспан денелерінің қозғалысы өте күрделі болып көрінді. Галилео алғашқылардың бірі болып біздің планетамыз ерекшелік емес, сонымен қатар Күнді айнала қозғалады. Бұл тұжырымдама өте дұшпандықпен қарсы алынды. Тихо Браэ талқылауларға қатыспай, аспан сферасындағы денелердің координаталарын тікелей өлшеуге шешім қабылдады. Тихоның деректері кейінірек Кеплерге келді, ол Күн айналасындағы планеталардың (және Жердің) қозғалысының үш заңын тұжырымдау арқылы байқалған күрделі траекторияларға қарапайым түсініктеме тапты: 1. Планеталар эллипстік орбита бойынша қозғалады, фокустардың бірінде Күн болады. 2. Планетаның қозғалыс жылдамдығы оның радиус векторымен тең уақыт аралығындағы аумақтар тең болатындай өзгереді. 3. Бір Күн жүйесінің планеталарының орбиталық периодтары мен олардың орбиталарының жартылай үлкен осьтері мына қатынаспен байланысты: Жерден байқалатын «аспан сферасындағы» планеталардың күрделі қозғалысы, Кеплердің пікірінше, бұл планеталардың Жермен бірге орбиталық қозғалысты орындайтын бақылаушының қозғалысымен эллиптикалық орбитаға қосылуы нәтижесінде пайда болды. күн айналасындағы қозғалыс және планетаның осі айналасында күнделікті айналу. Жердің тәуліктік айналуының тікелей дәлелі Фуко жүргізген эксперимент болды, онда маятниктің тербеліс жазықтығы айналмалы Жердің бетіне қатысты айналдырылды. Кеплер заңдары планеталардың бақыланатын қозғалысын тамаша сипаттады, бірақ мұндай қозғалысқа әкелетін себептерді ашпады (мысалы, денелердің Кеплер орбиталарында қозғалу себебін кейбір болмыстың еркі немесе қалауы деп санауға болады. гармония үшін аспан денелерінің өздері). Ньютонның тартылыс теориясы ғарыштық денелердің қозғалысын Кеплер заңдары бойынша анықтайтын, күрделі жағдайларда олардың қозғалысының ерекшеліктерін дұрыс болжап, түсіндіріп, ғарыштық және жердегі көптеген құбылыстарды бір терминмен сипаттауға мүмкіндік берді. (галактикалық шоғырдағы жұлдыздардың қозғалысы және алманың жер бетіне түсуі) . Ньютон екі нүктелік дененің (арасындағы қашықтықпен салыстырғанда өлшемдері кішкентай денелер) өзара әрекеттесуінен туындайтын тартылыс күшінің дұрыс өрнегін тапты, ол планетаның массасы әлдеқайда аз болған жағдайда екінші заңмен бірге жұлдыздың массасына қарағанда аналитикалық шешуге мүмкіндік беретін дифференциалдық теңдеуге әкелді. Ешқандай қосымша физикалық идеяларды қолданбай, оны тиісті бастапқы жағдайларда (жұлдызға және планетаның жылдамдығына дейінгі жеткілікті аз бастапқы қашықтық) ғарыштық дене жабық, тұрақты эллиптикалық орбитада айналатынын таза математикалық әдістер арқылы көрсетуге болады. Кеплер заңдарына толық сәйкес (атап айтқанда, Кеплердің екінші заңы бұрыштық импульстің сақталу заңының тікелей салдары болып табылады, бұл гравитациялық өзара әрекеттесу кезінде дұрыс, өйткені массивтік орталыққа қатысты күш моменті әрқашан нөлге тең). Жеткілікті жоғары бастапқы жылдамдықта (оның мәні жұлдыздың массасына және бастапқы орнына байланысты) ғарыштық дене гиперболалық траектория бойынша қозғалады, ақырында жұлдыздан шексіз үлкен қашықтыққа жылжиды. 2.2 Гравитациялық күштердің табиғаты туралы Ньютон тұжырымдаған бүкіләлемдік тартылыс заңы классикалық жаратылыстанудың іргелі заңдарына жатады. Ньютон тұжырымдамасының әдіснамалық әлсіздігі оның тартылыс күштерінің пайда болуына әкелетін механизмдерді талқылаудан бас тартуы болды («Мен гипотеза ойлап таппаймын»). Ньютоннан кейін тартылыс теориясын жасауға бірнеше рет әрекет жасалды. Тәсілдердің басым көпшілігі гравитациялық күштердің пайда болуын массивтік денелердің бір немесе басқа атаумен берілген аралық затпен механикалық әрекеттесуімен түсіндіруге тырысатын гравитацияның гидродинамикалық үлгілерімен байланысты: «эфир», « гравитондық ағын», «вакуум» т.б. Денелер арасындағы тартылыс Ортаның сиректеу нәтижесінде пайда болады, ол массивтік денелер оны жұтқанда немесе оның ағындарын экрандағанда пайда болады. Бұл теориялардың барлығының жалпы маңызды кемшілігі бар: күштің қашықтыққа тәуелділігін дұрыс болжау, олар сөзсіз басқа байқалмайтын әсерге әкеледі: енгізілген затқа қатысты қозғалатын денелердің тежелуі. Гравитациялық өзара әрекеттесу тұжырымдамасының дамуындағы айтарлықтай жаңа қадамды жалпы салыстырмалылық теориясын жасаған А.Эйнштейн жасады. Ньютон: «Күнге қарай тартылыс оның жеке бөлшектеріне қарай тартылудан тұрады және Күннен қашықтығымен, тіпті Сатурнның қалған афелиондарынан шығатын Сатурн орбитасына дейінгі қашықтықтардың квадраттарына пропорционалды түрде азаяды. планеталар және тіпті кометаның ең шеткі афелиондарына дейін, егер бұл афелиондар тыныштықта болса.» .Дененің ішіндегі жағдайларға қолданылатын гравитациялық әсерлесудің бұл ерекшелігі дененің центрінен қашықтығы азайған сайын тартылыс күшінің тәуелділігінің төмендеуіне әкеледі. Аспан денелерінің өзара орналасуының тұрақтылығымен байланысты гравитациялық өрістің екінші мәселесі де біртіндеп шешіліп, атап айтқанда, оны шешуге бір жағынан Эддингтон ал екінші жағынан үлкен қадам жасады. екінші жағынан Френкель, олар гравитациялық сығылу кезінде жұлдыздардың ядроларындағы атомдардың электрондарын бөлісу мүмкіндігін әртүрлі вариациялармен қабылдады. Бұл концепция Шкловский сипаттаған протожұлдыз бұлтының гравитациялық сығу ерекшеліктерін ескере отырып толық. Оның үстіне бұл концепция аспан денелері, Күн жүйесі де, алыстағы аспан нысандары туралы да келіп түсетін жаңа деректермен өте жақсы үйлеседі, ең бастысы, ғалам материясының шексіз қысылуы мәселесін толығымен жояды.Шынында да, жұлдыздардың электрондық коконының қалыптасуын және жұлдыздардың бірлесуін ескере отырып, алыстағы ыстық аспан денелерінің өзара тартылыс күші осы денелердің электронды қабықшаларының өзара кері тебілуімен тиімді өтеледі, бір жағынан, , ғаламның барлық материясының шексіз қысылуы, ал екінші жағынан, жұлдыздар мен олардың бірлестіктері арасындағы соқтығыстың алдын алу, сондай-ақ галактикалардың каннибализмі. Бұл Ньютон өз тұжырымдамасында көрген мәселені жояды. Ньютон тұжырымдаған бүкіләлемдік тартылыс заңы өзінің өмір сүруінің бүкіл тарихындағы жаратылыстану саласындағы көрнекті жетістіктердің бірі болды. Бұл заң қатаң ғылыми негізде әлемнің материалдық бірлігі, барлық табиғат құбылыстарының әмбебап өзара байланысы туралы философиялық және ғарыштық принциптерге физикалық негіз беруге мүмкіндік берді. Бүкіләлемдік тартылыс заңы теориялық жаратылыстанудың ең әсерлі және сонымен бірге жұмбақ қағидаларының бірі болып шықты. Бұл заңның қолданылуы аспан механикасы («қаламның ұшында» бұрын белгісіз планеталардың бар екенін болжау) және астрофизика, космология және ғарышты практикалық зерттеу салаларында тамаша табыстарға қол жеткізуге мүмкіндік берді, бұл ұшақтар мен адамдарға еңсеруге мүмкіндік берді. гравитация және Ғаламның кеңдігіне серпіліс жасайды. 2.3 Кванттық гравитация туралы түсінік Гравитациялық әсерлесудің кванттық көріністері туралы айтуға болады ма? Әдеттегідей, кванттық механиканың принциптері әмбебап және кез келген физикалық объектіге қолданылады. Бұл мағынада гравитациялық өріс ерекшелік емес. Теориялық зерттеулер кванттық деңгейде гравитациялық әсерлесуді гравитон деп аталатын элементар бөлшек жүргізетінін көрсетеді. Бөлшек гравитон шығарады, бұл оның қозғалыс күйінің өзгеруіне әкеледі. Басқа бөлшек гравитонды жұтады, сонымен қатар оның қозғалыс күйін өзгертеді. Нәтижесінде бөлшектер бір-бірімен әрекеттеседі. Жоғарыда айтылғандай, гравитациялық әсерлесуді сипаттайтын қосылыс тұрақтысы Ньютондық G тұрақтысы болып табылады. G өлшемді шама екені белгілі. Әлбетте, өзара әрекеттесу қарқындылығын бағалау үшін өлшемсіз байланыс константасы қолайлы.Мұндай тұрақтыны алу үшін негізгі константаларды қолдануға болады: (Планк тұрақтысы) және c (жарық жылдамдығы) - және кейбір анықтамалық массаны, мысалы, протон массасын mp енгізіңіз.Сонда гравитациялық әсерлесудің өлшемсіз қосылыс тұрақтысы болады Gmp2/(c) ~ 610-39, бұл, әрине, өте аз мән. Бір қызығы, G, , c негізгі константаларынан ұзындық, уақыт, тығыздық, масса және энергия өлшемдері бар шамаларды құруға болады.Бұл шамалар Планк шамалары деп аталады. Атап айтқанда, Планк ұзындығы lPl және Планк уақыты tPl келесідей болады: Әрбір іргелі физикалық тұрақты физикалық құбылыстардың белгілі бір ауқымын сипаттайды: G - гравитациялық құбылыстар, - кванттық, с - релятивистік. Демек, егер қандай да бір қатынасқа бір мезгілде G, , c кірсе, онда бұл бұл қатынас бір мезгілде гравитациялық, кванттық және релятивистік сипатта болатын құбылысты сипаттайтынын білдіреді. Сонымен, Планк шамаларының болуы Табиғатта сәйкес құбылыстардың болуы мүмкін екендігін көрсетеді. Әрине, lPl және tPl сандық мәндері макрокосмостағы шамалардың сипаттамалық мәндерімен салыстырғанда өте аз.Бірақ бұл тек кванттық-гравитациялық әсерлердің әлсіз көрінетінін білдіреді. Олар сипаттамалық параметрлер Планк мәндерімен салыстырылатын болған кезде ғана маңызды болуы мүмкін. Микроәлем құбылыстарының айрықша белгісі физикалық шамалардың кванттық тербелістерге ұшырауы болып табылады.Бұл дегеніміз, физикалық шаманы белгілі бір күйде қайталап өлшеу кезінде құрылғының бақыланатын объектімен бақыланбайтын әрекеттесуіне байланысты, негізінен, әртүрлі сандық мәндер алынуы керек.Гравитация кеңістік-уақыттың қисықтық көрінісімен, яғни кеңістік-уақыт геометриясымен байланысты екенін еске түсірейік. Сондықтан tPl реттілігі және lPl ретті қашықтықтары кезінде кеңістік-уақыт геометриясы кванттық нысанға айналуы керек, геометриялық сипаттамалар кванттық тербелістерге ұшырауы керек деп күту керек.Басқаша айтқанда, Планк шкаласында тұрақты кеңістік-уақыт геометриясы жоқ; бейнелеп айтқанда, кеңістік-уақыт - бұл қайнаған көбік. Гравитацияның дәйекті кванттық теориясы жасалмаған. lPl, tPl өте аз мәндеріне байланысты кез келген жақын болашақта кванттық-гравитациялық әсерлер көрінетін эксперименттер жүргізу мүмкін емес деп күту керек.Сондықтан кванттық гравитация мәселелерін теориялық зерттеу алға қарай жалғыз жол болып қала береді. Дегенмен, кванттық гравитация маңызды болуы мүмкін құбылыстар бар ма? Иә, бар және біз олар туралы жоғарыда айттық.Бұл гравитациялық коллапс және Үлкен жарылыс. Классикалық ауырлық теориясына сәйкес, гравитациялық күйреуге ұшыраған объект ерікті түрде шағын өлшемге дейін қысылуы керек. Бұл оның өлшемдері классикалық теория енді қолданылмайтын lPl-мен салыстыруға болатынын білдіреді. Дәл осылай Үлкен жарылыс кезінде Ғаламның жасы tPl-мен салыстыруға болатын және оның өлшемдері lPl деңгейінде болды.Бұл классикалық теория шеңберінде Үлкен жарылыс физикасын түсіну мүмкін емес дегенді білдіреді.Осылайша, гравитациялық күйреудің соңғы кезеңін және Әлем эволюциясының бастапқы кезеңін сипаттау тек тартылыстың кванттық теориясын қолдану арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. 2.4 Әлсіз өзара әрекеттесу Бұл әрекеттесу элементар бөлшектердің ыдырауында тәжірибе жүзінде байқалатын іргелі әрекеттесулердің ең әлсізі болып табылады, мұнда кванттық әсерлер түбегейлі маңызды.Гравитациялық әсерлесудің кванттық көріністері ешқашан байқалмағанын еске түсірейік.Әлсіз әрекеттесу келесі ережені қолдану арқылы ажыратылады: егер әрекеттесу процесіне нейтрино (немесе антинейтрино) деп аталатын элементар бөлшек қатысса, онда бұл әрекеттесу әлсіз болады. Әлсіз әрекеттестіктің типтік мысалы нейтронның бета ыдырауы болып табылады n p + e- + e, мұндағы n – нейтрон, p – протон, e- электрон, e – электрон антинейтрино. Алайда, жоғарыда аталған ереже әлсіз өзара әрекеттесу актісі нейтрино немесе антинейтриномен бірге жүруі керек дегенді білдірмейтінін есте ұстаған жөн. Нейтриносыз ыдыраулардың көп саны болатыны белгілі.Мысал ретінде лямбда гиперонының р протонына және теріс зарядты пионға ыдырау процесін атап өтуге болады. Қазіргі ұғымдар бойынша нейтрон мен протон шын мәнінде элементар бөлшектер емес, кварктар деп аталатын элементар бөлшектерден тұрады. Әлсіз әрекеттесу қарқындылығы Ферми қосылыс тұрақтысы GF арқылы сипатталады. GF тұрақтысы өлшемді. Өлшемсіз шаманы қалыптастыру үшін кейбір анықтамалық массаны пайдалану қажет, мысалы, протон массасы mp.Сонда өлшемсіз байланыс тұрақтысы болады GFmp2 ~ 10-5. Әлсіз әрекеттесу гравитациялық әсерлесуге қарағанда әлдеқайда қарқынды болатынын көруге болады. Әлсіз әрекеттесу, гравитациялық әрекеттесуден айырмашылығы, қысқа диапазонды.Бұл бөлшектер арасындағы әлсіз күш бөлшектер бір-біріне жеткілікті жақын болған жағдайда ғана әрекет ететінін білдіреді. Бөлшектердің ара қашықтығы әсерлесудің сипатты радиусы деп аталатын белгілі бір мәннен асып кетсе, әлсіз әрекеттесу өзін көрсетпейді. Әлсіз әсерлесудің сипатты радиусы шамамен 10-15 см болатыны эксперименталды түрде анықталды, яғни әлсіз әрекеттесу атом ядросының өлшемінен кіші қашықтықта шоғырланады. Неліктен іргелі өзара әрекеттесудің дербес түрі ретінде әлсіз өзара әрекеттесу туралы айтуға болады? Жауап қарапайым. Гравитациялық, электромагниттік және күшті әрекеттесулерге дейін төмендемейтін элементар бөлшектердің түрлену процестері бар екендігі анықталды.Ядролық құбылыстарда үш түрлі сапалы өзара әрекеттесу бар екенін көрсететін жақсы мысал радиоактивтіліктен келеді. Тәжірибе радиоактивтіліктің үш түрі бар екенін көрсетеді: -, - және -радиоактивті ыдырау. Бұл жағдайда -ыдырау күшті әсерлесуден, -ыдырау электромагниттік әсерлесуден болады. Қалған -ыдырауды электромагниттік және күшті өзара әрекеттесу арқылы түсіндіру мүмкін емес және біз әлсіз деп аталатын тағы бір іргелі әрекеттесу бар екенін қабылдауға мәжбүрміз.Жалпы жағдайда әлсіз әсерлесуді енгізу қажеттілігі табиғатта электромагниттік және күшті ыдыраулар сақталу заңдарымен тыйым салынған процестердің жүруіне байланысты. Әлсіз әрекеттесу ядроның ішінде айтарлықтай шоғырланғанымен, оның белгілі бір макроскопиялық көріністері бар. Жоғарыда атап өткеніміздей, ол радиоактивтілік процесімен байланысты.Сонымен қатар, әлсіз өзара әрекеттесу жұлдыздардағы энергияның бөліну механизміне жауапты термоядролық реакциялар деп аталатын маңызды рөл атқарады. Әлсіз өзара әрекеттесудің ең таңғажайып қасиеті - айна асимметриясы көрінетін процестердің болуы. Бір қарағанда, оң және сол ұғымдарының арасындағы айырмашылық ерікті екені анық көрінеді. Шынында да, гравитациялық, электромагниттік және күшті өзара әрекеттесу процестері айнадағы шағылуды жүзеге асыратын кеңістіктік инверсияға қатысты инвариантты болып табылады. Мұндай процестерде кеңістіктік паритет P сақталады деп айтылады.Бірақ әлсіз процестер кеңістіктік паритет сақталмаған жағдайда жүруі мүмкін екендігі эксперименталды түрде анықталды, сондықтан сол және оң жақ арасындағы айырмашылықты сезетін сияқты.Қазіргі уақытта әлсіз өзара әрекеттесулердегі паритеттің сақталмауы әмбебап сипатқа ие екендігі туралы нақты тәжірибелік дәлелдер бар, ол қарапайым бөлшектердің ыдырауында ғана емес, сонымен қатар ядролық және тіпті атомдық құбылыстарда да көрінеді.Айна асимметриясы ең іргелі деңгейде Табиғаттың қасиеті екенін мойындау керек. Әлсіз өзара әрекеттесулердегі паритеттің сақталмауы әдеттен тыс қасиет болып көрінді, оны ашқаннан кейін бірден теоретиктер іс жүзінде сол және оң арасында толық симметрия бар екенін көрсетуге тырысты, тек оның бұрын ойлағаннан да терең мағынасы бар.Айнадан шағылысу бөлшектерді антибөлшектермен (заряд конъюгациясы С) ауыстырумен бірге жүруі керек, содан кейін барлық іргелі әрекеттесулер инвариантты болуы керек.Алайда кейінірек бұл инварианттық әмбебап емес екені анықталды.Ұзақ өмір сүретін бейтарап каондардың пиондарға әлсіз ыдырауы бар, егер көрсетілген инварианттық іс жүзінде орын алса, оларға тыйым салынады. Осылайша, әлсіз өзара әрекеттесудің айрықша қасиеті оның CP инвариантты еместігі болып табылады. Бәлкім, бұл қасиет Ғаламдағы материяның антибөлшектерден құрылған антиматериядан айтарлықтай басым болуына жауапты болуы мүмкін. Әлем мен антиәлем асимметриялы. Қандай бөлшектер әлсіз өзара әрекеттесу тасымалдаушылары екендігі туралы мәселе ұзақ уақыт бойы түсініксіз болды.Түсіну салыстырмалы түрде жақында электр әлсіз әрекеттесулердің біртұтас теориясы - Вайнберг-Салам-Глашоу теориясы аясында қол жеткізілді.Қазіргі уақытта әлсіз өзара әрекеттесу тасымалдаушылары - және Z0 бозондары болып табылатыны жалпы қабылданған. Бұл зарядталған және бейтарап Z0 спині 1 және массалары 100 м-ге дейін тең болатын элементар бөлшектер. 2.5 Гравитациялық әсерлесудің ерекшеліктері Гравитациялық әсерлесудің ерекшелігі гравитациялық табиғат күшінің әсерінен сыналатын дененің жалпы энергиясының ұлғаюы болмайды (яғни, еркін түсетін (және сәуле шығармайтын!) сынақ денесінің толық энергиясы болмайды. жалпы бастапқы энергияға тең қалатын өзгеріс; тек оның энергетикалық құрамдас бөліктері арасындағы қатынас). Егер қозғалыстың ең басында сыналатын дененің толық энергиясы оның тыныштық массасына сәйкес келсе, онда ол үдеу кезінде оның өсетін бөлігі массаның кинетикалық құрамдас бөлігіне сәйкес келеді, ол тыныштық массасының төмендеуіне байланысты пайда болады.Гравитациялық әрекеттің бұл ерекшелігі ауырлық пен инерция күштері арасындағы түбегейлі айырмашылықтың бастауларын қамтиды. Инерция қасиеті денелердің бір-бірімен тікелей әрекеттесуі кезінде көрінеді, нәтижесінде кез келген дене өзара әрекеттесу ерекшеліктеріне және бақылаушының санақ жүйесін таңдауына байланысты не қосымша кинетикалық энергия алуы, не жоғалтуы мүмкін. бар, оны басқа органдарға беру.Гравитациялық сипаттағы күштер берілген дене ішінде энергияны бір түрден екінші түрге қайта бөлуге қабілетті: тыныштық энергиясы, ішкі энергия, энергияның көлденең кинетикалық құрамдас бөлігі - бойлық кинетикалық энергия құрамдас бөлігі. Энергия компоненттерінің қайта бөлінуіне сәйкес дененің импульсі өзгереді. Шама гравитациялық өріс әрекетінің туындысы бола отырып, дененің құлау бағытында инерциясын арттырады, бірақ өзі енді гравитациялық өрістің әсеріне ұшырамайды. Өрістің өзі оның әрекетінің жемісі ме, әлде басқа сипаттағы күштің нәтижесі ме екенін ажырата алмайды.Сондықтан, шығу тегіне қарамастан, гравитациялық өріс бұл құрамдас бөлікке әсер етпейді деп болжауға әбден болады. Бойлық кинетикалық құрамдас бөліктің айтарлықтай салыстырмалы пропорциясымен g үдеу мәні г гравитациялық өрістің күшімен артта қалады. g өрісіндегі тік құлаған денеге әсер ететін күш оның тыныштық массасына пропорционал және m0g құрайды. Фотон тасымалдайтын энергия тек оның кинетикалық энергиясымен анықталады. Оны тікелей әрекеттесу арқылы беруге болады, бұл фотонның инертті қасиетке ие және сәйкесінше инертті массасы бар екенін көрсетеді.Фотонның гравитациялық массасы тұрақты шама емес.Тігінен бағытталған бос фотон жағдайында (фотон g-өріс күшінің векторына параллель қозғалады), g-өрісі фотонға әсер етпейді: фотонның гравитациялық массасы нөлге тең; Фотонның тыныштық массасы да жоқ. Демек, фотонның байқалатын «көгілдірлігі» немесе «қызаруы» «жоғарғы» және «төменгі» бақылаушылар жүйелеріндегі уақыттың әртүрлі өтуінен туындайды. Жоғарыда айтылған ойларға байланысты заттың массасы мен оның толық энергиясы арасындағы сәйкестікті өрнектеуде абай болу қажет емес. Әрбір энергетикалық компонент гравитациялық массаға сәйкес келмейді; кейбір жағдайларда инертті қасиеттер олардың энергетикалық потенциалына дәл сәйкес келмеуі де мүмкін. Кез келген басқа тартылатын объектке қатысты объектінің гравитациялық массасы таза түрде анықталады Қозғалыс тұрақтылығы бір іргелі константаның, гравитациялық тұрақтының немесе әрекет (әрекеттесу) тұрақтысының болуымен анықталады. Оның мәні әрекет квантына тең болуы керек (Планк тұрақтысы). Соңғысының мәні есептелген және эксперименттік деректер арасындағы максималды келісімді қамтамасыз ету үшін таңдалды. Қозғалыстың бұзылмайтындығы мен тұрақтылығы гравитациялық әрекеттесу кезінде импульстің ауысуының тұрақтылығын білдіруі керек. Бұл гравитациялық (қозғалыс) жүйе импульстің сақталу заңына сәйкес уақыт бірлігінде белгілі бір жүйе санына бірдей қозғалыс энергиясын беру керек дегенді білдіреді. Гравитациялық әрекеттесу басқа әрекеттесулерден (мысалы, электромагниттік) айырмашылығы болатын белгілі бір сипатты белгілерге ие. Гравитацияның ең маңызды белгілері. Біріншіден, гравитациялық өрістегі дененің үдеуі оның массасына тәуелді емес. Сондықтан барлық денелер бірдей үдеумен гравитациялық өрісте қозғалады. Бір жағынан дененің үдеуі оған әсер ететін күшке пропорционал, демек, оның гравитациялық массасына пропорционал. Бірақ екінші жағынан дененің үдеуі оның инерциялық массасына кері пропорционал. Сонымен, Ричард Фейнман гравитация туралы лекцияларында былай деп жазады: «Гравитация туралы бірінші таңғажайып факт - инерциялық және гравитациялық массалардың қатынасы, қай жерде тексерсек те, тұрақты болады». «Гравитация туралы екінші таңғажайып факт, бұл өзара әрекеттесу өте әлсіз». Гравитацияның маңызды белгісі оның әмбебап табиғаты болып табылады - табиғатта бар барлық нәрсе гравитациялық әсерлесуге қатысады.Сонымен қатар, гравитация әрқашан тек тартылыс болып табылады, ал гравитациялық тебілу жай ғана жоқ. Соңында мынаны атап өтуге болады.Біздің әлемді басқаратын заңдар, олардың негізінде, кванттық механиканың заңдары болып табылады. Басқаша айтқанда, белгісіздік принципі барлық физикалық өзара әрекеттесулердің негізінде жатыр. Бірақ Ньютонның тартылыс заңы да, оның жалпы салыстырмалылық теориясында Эйнштейн жасаған модификациясы да бұл негізгі принципті толығымен есепке алмайды. ҚОРЫТЫНДЫ Ғарыш кеңістігі мен уақыт (дәлірек айтқанда, Ғарыш-Уақыт) ауқымы таң қалдырып, шабыттандырмайды. Оның құпиялары - ашық және ашылмаған - одан да қызықты. Соңғылары, әрине, өлшеусіз көп. Біздің Ғалам туралы біліміміз дамып, ғарышты практикалық зерттеу және адамның ең алдымен Күн жүйесінің тікелей маңайына, содан кейін оның шегінен шығуына байланысты шешуде жаңа күш-жігерді қажет ететін жаңа құпиялар пайда болады. олар және, демек, жаңа кітаптар. Жалпы жағдайда дененің гравитациялық массасы (гравитациялық заряд) оның инерциялық массасына тең емес.Гравитациялық масса дененің g өрісімен әрекеттесуін, ал инерциялық масса кеңістікте энергияны тасымалдау мүмкіндігін анықтайды. Қозғалмайтын g өрісі еркін түсетін дененің жалпы массасын да, толық энергиясын да өзгертуге қабілетті емес.Гравитациялық өрісте дененің бастапқы күйін сипаттайтын толық энергияның энергетикалық құрамдас бөліктері ғана қайта бөлінеді және дененің импульсі өзгереді. Фотон инертті қасиеттерге ие (бастапқы масса деңгейіндегі зат құрамының бірлігі туралы постулат) заттың негізгі принципі болып табылады. Осылайша, біздің Жер планетасы белсенді динамикалық жүйе, субсфералық тороид болып табылады. Кез келген қозғалатын және әрекеттесетін (тартылушы) жүйеде әрекеттесуші заттың толық импульсі осы зат тудыратын сәулеленудің толық импульсіне тең. ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 1. Азимов А. Вселенная. М., 1969; 2. Анисимов А.Ф. Космические представления народов Севера. М. - Л., 1959; 3. Берри А. Краткая история астрономии. М. - Л., 1946; 4. Вайнберг С. Первые три минуты: Современный взгляд на происхождение Вселенной. М., 1981; 5. Ван-дер-Варден Б. Пробуждающаяся наука. Рождение астрономии. М., 1991; 6. Засов А.В., Кононович Э.В. Астрономия: Атлас для общеобразовательных учреждений. М., 1996; 7. Звездочет (журнал). 1995-1997; жүктеу/скачать 54,84 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|