4.6.5.Слабые взаимодействия

Слабые взаимодействия слабее электромагнитного, но сильнее гравии-тационного. Радиус действия на два порядка ко­роче радиуса сильного взаимо-действия. За счет слабого взаимо­действия светит Солнце (протон превращается в нейтрон, пози­трон и нейтрино). Испускаемое нейтрино обладает огромной проницающей способностью - оно проходит сквозь железную плиту толщиной миллиард км. При слабых взаимодействиях ме­няется заряд частиц. Слабое взаимодействие представляет собой неконтактное взаимодействие - оно осуществляется путем обмена промежу­точными тяжелыми частицами - бозонами, аналогичными фо­тону. Бозон виртуален и нестабилен.

4.6.6. Гравитационное взаимодействие

Гравитационное взаимодействие во много раз слабее электромагнитного. Спустя 100 лет после того, как Ньютон от­крыл закон тяготения, Кулон обнаружил такую же зависимость электрической силы от расстояния. Но закон Ньютона и закон Кулона существенно различаются в следующих двух отношени­ях. Гравитационное притяжение существует всегда, в то время как электрические силы существуют только в том случае, если тела обладают электрическими зарядами. Но при электромагнитном взаимодействии наблюдается как притяжение, так и отталкивание, а в законе тяготения имеется только притяжение.

Гравитационные взаимодействия обусловливают образование всех космических систем, а также концентрацию рассеянной в ходе эволюции звёзд и галактик материи и включение её в новые циклы развития. Скорость распространения гравитационных волн считается равной скорости света в вакууме, но достоверно гравитационные волны ещё не зарегистрированы измерительными устройствами. Предполагается что переносчиком гравитационного взаимодействия является элементарная частца гравитон , однако экспериментально она не установлена.

4.7. Теории большого объединения и суперобъединения

Заветная мечта всех физиков - выявить универсальность всех фундамен-тальных сил, объединить все физические взаимодействия в одной теории. Объединение электромагнитного и слабого взаимодействия стало обнадё-живающим успехом на этом пути. Есть попытки создать теорию Большого объединения (так называется теория объединения электромагнитного, сла-бого и сильного взаимодействий). Ещё более грандиозна идея объединения всех четырёх фундаментальных взаимодействий, включая гравитацию. Соответствующие теоретические построения называют суперобъединением.

Сегодня физики считают, что они смогут создать эту теорию на основе появившейся недавно теории суперструн. Пионерами в создании этой теории явились Майкл Грин (Великобритания) и Джордж Шварц (США). Эта теория должна объединить все фундаментальные взаимодействия при сверх-высоких энергиях.

Эта новая теория описывает некие протяжённые объекты - струны. Это - пространственно одномерные отрезки с характерным размером планковской длины 10^-33 см. Предполагается, что на таких малых расстояниях должны проявляться 6 дополнительных пространственных измерений, которые, в отличие от обычных четырёх измерений компактифицированы, то есть завёр-нуты в точки, замкнуты, ограничены в определённых областях и не распро-страняются в область макромира.

Эта теория является следствием объединения квантовой теории поля с об-щей теорией относительности. Понятие струны в ней становится синонимом понятия микрочастицы или локализованного в пространстве объекта. Все частицы, которые мы знаем и, может быть, откроем в будущем, представля-ют собой определённое возбуждённое состояние струны. Такие возбуждён-ные состояния струн можно сравнить с набором звуков, вызываемых колеба-нием струны, например, скрипки. Более высокие звуки можно сопоставить с новыми частицами, с массой, большей массы предыдущих частиц. Введение понятия струны полностью исключает точечные представления из структуры микромира, и по сути эта теория сводит физику к геометрии очень сложных пространств.

Струны же в свою очередь порождают элементарные частицы.

Теория суперструн ведёт к некоторым нетривиальным следствиям. Так, среди порождённых струнами элементарных частиц должны быть, по расчётам, гипотетические частицы – тахионы, движущиеся со скоростью, большей скорости света. Как следствие этой теории возникает и представле-ние о “теневом” мире - объяснение открытого астрономами факта, что галак-тики и скопления галактик содержат большую массу невидимого вещества, в десятки раз превосходящую массу самих галактик.

Теория суперструн возвращает нас к предсказаниям Альфреда Эйнштейна 1930 года: “Мы приходим к странному выводу: сейчас нам начинает казать-ся, что первичную роль играет пространство, материя же должна быть полу-чена из пространства, так сказать, на следующем этапе. Мы всегда рассмат-ривали материю первичной, а пространство вторичным. Пространство, образ-но говоря, берёт сейчас реванш и “съедает” материю”.

Возможно, существует квант пространства, фундаментальная длина L. Введя это понятие, мы сможем избежать многих трудностей современных квантовых теорий. Если её существование подтвердится, то L станет третьей (кроме постоянной Планка и скорости света в пустоте) фундаментальной постоянной в физике. Из существования кванта пространства также следует существование кванта времени (равного L/c), ограничивающего точность определения временных материалов.