Какова максимальная скорость передачи взаимодействий в КПКМ?
Взаимодействие. Все многообразие взаимодействий подразделяется в современной физической картине мира на 4 типа: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. По современным представлениям все взаимодействия имеют обменную природу, т. е. реализуются в результате обмена фундаментальными частицами – переносчиками взаимодействий. Каждое из взаимодействий характеризуется так называемой константой взаимодействия, которое определяет его сравнительную интенсивность, временем протекания и радиусом действия. Рассмотрим кратко эти взаимодействия.
1. Сильное взаимодействие обеспечивает связь нуклонов в ядре. Константа взаимодействия равна приблизительно 100, радиус действия порядка
10-15, время протекания t »10-23с. Частицы – переносчики — p-мезоны.
2. Электромагнитное взаимодействие: константа порядка 10-2, радиус взаимодействия не ограничен, время взаимодействия t » 10-20с. Оно реализуется между всеми заряженными частицами. Частица – переносчик – фотон.
3. Слабое взаимодействие связано со всеми видами b-распада, многие распады элементарных частиц и взаимодействие нейтрино с веществом. Константа взаимодействия порядка 10-13, t » 10-10с. Это взаимодействие, как и сильное, является короткодействующим: радиус взаимодействия r»10-18м. (Частица – переносчик — векторный бозон) .
4. Гравитационное взаимодействие является универсальным, однако в микромире учитывается, так как его константа равна 10-38, т. е. из всех взаимодействий является самым слабым и проявляется только при наличии достаточно больших масс. Его радиус действия не ограничен, время также не ограничено. Обменный характер гравитационного взаимодействия до сих пор остается под вопросом, так как гипотетическая фундаментальная частица гравитон пока не обнаружена.
Источник
Вопрос 17
Закон всемирного тяготения. Влияние гравитации на геометрию постранства-времени (ОТО Эйнштейна). З-ны Кеплера.
Вопрос 18
Постулаты СТО. Релятивистские эффекты, 4-х мерное пространство-время. Максимальная скорость передачи взаимодействия.
Релятивистский эффект замедления времени экспериментально подтвержден при исследовании нестабильных, самопроизвольно распадающихся элементарных частиц в опытах с пи-мезонами.
Специальная теория относительности, принципы которой сформулировал в 1905 г. А.Эйнштейн, представляет собой современную физическую теорию пространства и времени, в которой, как и в классической ньютоновской механике, предполагается, что время однородно, а пространство однородно и изотропно. Специальная теория часто называется релятивистской теорией, а специфические явления, описываемые этой теорией, — релятивистским эффектом.
В основе специальной теории относительности лежат постулаты Эйнштейна:
- принцип относительности: никакие опыты (механические, электрические, оптические), проведенные в данной инерциалъной системе отсчета, недают возможности обнаружить, покоится ли эта система или движетсяравномерно и прямолинейно; все законы природы инвариантны по отношениюк переходу от одной инерциалъной системы к другой;
- принцип инвариантности скорости света: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения света или наблюдателя иодинакова во всех инерциалъных системах отсчета.
Специальная теория относительности потребовала отказа от привычных классических представлений о пространстве и времени, поскольку они противоречили принципу постоянства скорости света. Потеряло смысл не только абсолютное пространство, но и абсолютное время. Общая теория относительности, называемая иногда теорией тяготения, — результат развития специальной теории относительности. Из нее вытекает, что свойства пространства- времени в данной области определяются действующими в ней полями тяготения. При переходе к космическим масштабам геометрия пространства- времени может изменяться от одной области к другой в зависимости от концентрации масс в этих областях и их движения РЕЛЯТИВИСТСКИЕ ЭФФЕКТЫ Движение тел со скоростью, близкой к скорости света, принято называть релятивистским. Длина тела в направлении движения со скоростью v относительно системы отсчета связана с длиной L0 покоящегося тела соотношением, где с— скорость света в вакууме. Промежугок времени t; в системе, движущейся со скоростью vпо отношению к наблюдателю, связан с промежутком времени tо в неподвижной для наблюдателя системе соотношением 
З
ависимость массы тела от скорости его движения определяется по формуле где m0,— масса покоя тела. Кинетическая энергия движущегося тела W = mc2– m0c 2 , где т— масса движущегося тела со скоростью v.Закон сложения скоростей:
Максимальная скорость передачи взаимодействий. До начала XX века никто не сомневался, что время абсолютно. Два события, одновременные для жителей Земли, одновременны для жителей любой космической цивилизации. Создание теории относительности показало, что это не так. Причиной несостоятельности классических представлений о пространстве и времени является неправильное предположение о возможности мгновенной передачи взаимодействий и сигналов из одной точки пространства в другую. Существование предельной конечной скорости передачи взаимодействий выбывает необходимость глубокого измерения обычных представлений о пространстве и времени, основаниях на повседневном опыте. Представление об абсолютном времени, которое течет раз и навсегда заданным темпом, совершенно независимо от материи и ее движения, оказывается неправильным. Если допустить мгновенное распространение сигналов, то утверждение, что события в двух пространственно разделенных точках произошли одновременно, будет иметь абсолютный смысл. Можно поместить в точки А и В часы и синхронизировать их с помощью мгновенных сигналов. Если такой сигнал отправлен из А, например, в О ч 45 мин и он в этот же момент времени по часам В пришел в точку В, то, значит, часы показывают одинаковое время, т. е. идут синхронно. Если же такого совпадения нет, то часы можно синхронизировать, подведя вперед те часы, которые показывают меньшее время в момент отправления сигнала. Любые события, например два удара молнии, одновременны, если они происходят при одинаковых показаниях синхронизированных часов. Для синхронизации часов естественно прибегнуть к световым или вообще электромагнитным сигналам, так как скорость электромагнитных волн в вакууме является строго определенной, постоянной величиной. Именно этот способ используют для проверки часов по радио. Сигналы времени позволяют синхронизировать ваши часы с точными эталонными часами. Зная расстояние от радиостанции до дома, можно вычислить поправку на запаздывание сигнала. Эта поправка, конечно, очень невелика. В повседневной жизни она не играет сколько-нибудь заметной роли. Но при огромных космических расстояниях она может оказаться весьма существенной. Два любых события в точках А и В, одновременные в системе Ki, неодновременны в системе К, но в силу принципа относительности системы Ki и К совершенно равноправны. Ни одной из этих систем нельзя отдать предпочтение. Поэтому мы вынуждены прийти к заключению, что одновременность пространственно разделенных событий относительна. Причиной относительности одновременности является, как мы видим, конечность скорости распространения сигналов. Одновременность событий относительна. Представить себе это наглядно, «почувствовать», мы не в состоянии из-за того, что скорость света много больше тех скоростей, с которыми движемся мы. Из принципа относительности одновременности вытекает принцип конечности передачи взаимодействий – максимальной скорости, которую можно придать телу, равной скорости света в вакууме. Единое пространство-время. Для количественного описания движения сформировались представления о пространстве и времени, которые за длительный период развития естествознания претерпели существенные изменения. В физике движение рассматривается в самом общем виде как изменение состояния или другой физической системы, и для описания состояния вводится набор измеряемых параметров, к которым со времен Декарта относятся пространственно-временные координаты, или точки пространственно-временного континуума, означающего непрерывное множество. В физике используются и другие параметры состояния систем: импульс, энергия, температура, спин и т. п. В строгом определении время выражает порядок смены физических состояний и является объективной характеристикой любого физического процесса или явления; оно универсально. Говорить о времени безотносительно к изменениям в каких-либо реальных телах или системах — с физической точки зрения бессмысленно. В процессе развития физики с появлением специальной теории относительности возникло утверждение: абсолютное время не имеет физического смысла, оно — лишь идеальное математическое представление, ибо в природе нет такого реального физического процесса, пригодного для измерения абсолютного времени. Во-первых, течение времени зависит от скорости движения системы отсчета. При достаточно большой скорости, близкой к скорости света, время замедляется, т. е. возникает релятивистское замедление времени. Во-вторых, поле тяготения приводит к гравитационному замедлению времени. Можно говорить только о локальном времени в некоторой системе отсчета. В этой связи время не есть сущность, не зависящая от материи. Течет оно с различной скоростью в различных физических условиях. Время всегда относительно. Важная особенность времени выражена в постулате времени:одинаковые во всех отношениях явления происходят за одинаковое время. Хотя этот постулат кажется естественным и очевидным, его истинность относительна, так как его нельзя проверить на опыте даже с помощью самых совершенных, но реальных часов, поскольку: 1) они все же не идеальны и характеризуются своей мерой точности; 2) нет абсолютной уверенности в возможности создания совершенно одинаковых условий в природе в разное время. Вместе с тем длительная практика естественнонаучных исследований позволяет нам не сомневаться в справедливости данного постулата в пределах определенной точности, которая может быть сколь угодно высокой.
Источник