Фундаментальні взаємодії в природі. Межі застосування фізичних законів і теорій. Фундаментальний характер законів збереження

Фундаментальні взаємодії в природі. Межі застосування фізичних законів і теорій. Фундаментальний характер законів збереження. Вчитель: Курчинська Д. В.

Дослідження Всесвіту завжди ставило перед дослідниками низку питань, серед яких передусім «Як побудований Всесвіт, тобто якою є його структура?», «Як із невеликих цеглинок матерії утворюється все різноманіття природних явищ і природних об’єктів?», «Чи однаковим законам підкорюються різні природні явища?». Вивчаючи фізику, ви намагалися знайти відповіді на ці питання. Спробуємо узагальнити.

Усю доступну для спостереження частину матеріального світу називають Всесвітом. Усі об’єкти Всесвіту та властиві їм явища наука поділяє на три якісно різні рівні: мікросвіт, макросвіт, мегасвіт. Об’єкти кожного рівня Всесвіту передусім відрізняються масою та розмірами.

На сьогодні в науці розрізняють чотири фундаментальні взаємодії: гравітаційну, електромагнітну, сильну, слабку. Протягом кількох десятиліть учені намагаються створити теорію єдиної універсальної взаємодії. Деякі кроки вже зроблено. Наприкінці 60-х рр. минулого століття вдалося створити теорію так званої електрослабкої взаємодії, в межах якої об’єднано електромагнітну та слабку взаємодії. Але до повного («великого») об’єднання всіх видів взаємодій ще далеко.

Простір і час є своєрідною ареною, на якій «розігруються» всі явища та процеси у Всесвіті. Тому не дивно, що саме з фундаментальними властивостями простору і часу пов’язані найважливіші закони Всесвіту — закони збереження. Ці закони називають фундаментальними, адже їм підкоряються як об’єкти макросвіту, так і об’єкти мікро- та мегасвіту, — ці закони справджуються під час будь-якої взаємодії.

Тривалий час учені інтуїтивно здогадувалися, що кожен закон збереження пов’язаний із певною симетрією у Всесвіті (рис. 39.3). У 1918 р. видатний німецький математик Еммі Амалі Нетер (1882– 1935) довела теорему, згідно з якою кожній неперервній симетрії фізичної системи відповідає певний закон збереження. Так, закон збереження енергії є наслідком однорідності часу* — симетрії відносно зсуву в часі; закон збереження імпульсу є наслідком однорідності простору — симетрії відносно перенесення в просторі. Ви знаєте про три фундаментальні закони збереження: закон збереження і перетворення енергії, закон збереження імпульсу, закон збереження електричного заряду. Розглянемо прояви закону збереження і перетворення енергії.

Кожна фізична теорія має межі застосування. З появою нових знань створюється нова теорія, яка зазвичай містить попередню теорію як складову.

Поміркуйте:1. Наведіть приклади об’єктів кожного зі структурних рівнів Всесвіту. 2. Яка теорія переважно описує мікросвіт? макросвіт? мегасвіт? 3. Чому кожна фізична теорія має межі застосування? 4. Які фундаментальні взаємодії ви знаєте? Наведіть приклади їх проявів.

Дякую за увагу.