3.13. В чем, согласно теории относительности а. Эйнштейна, выражается единство пространства и времени?

Теория относительности показала единство пространства и времени, выражающееся в совместном изменении их характеристик в зависимости от концентрации масс и их движения.

Время и прост­ранство перестали рассматриваться независимо друг от друга и воз­никло представление о пространственно-временном четырехмер­ном континууме²⁵.

3.14. Как теория относительности связала массу и энергию?

Теория относительности связала также массу и энергию соот­ношением Е=МС², где С — скорость света.

В теории относительности «два закона — закон сохранения массы и сохранения энергии — по­теряли свою независимую друг от друга справедливость и оказались объединенными в единый закон, который можно назвать законом со­хранения энергии или массы» (Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. - М., 1989.- С. 69).

Явление аннигиляции²⁶, при котором частица и античастица взаимно уничтожают друг друга, и другие яв­ления физики микромира подтверждают данный вывод.

3.15. Каковы постулаты, на которых основывется теория относительности, и ее следствия?

Итак, теория относительности основывается на постулатах по­стоянства скорости света и одинаковости законов природы во всех фи­зических системах, а основные результаты, к которым она приходит таковы:

1. относительность свойств пространства-времени;

2. относитель­ность массы и энергии;

3. эквивалентность тяжелой и инертной масс (следствие отмеченного еще Галилеем, что все тела, независимо от их состава и массы падают в поле тяготения с одним и тем же ускорением).

3.16. Были ли успешными попытки создать единую теорию поля?

До XX века были открыты законы функционирования вещест­ва (Ньютон) и поля (Максвелл).

В XX веке неоднократно предприни­мались попытки создать единую теорию поля²⁷, в которой соедини­лись бы вещественные и полевые представления, которые, однако, оказались безуспешными.

В 1967 году была выдвинута гипотеза о наличии тахионов²⁸ — ча­стиц, которые двигаются со скоростью, большей скорости света.

Если эта гипотеза когда-нибудь подтвердится, то возможно, что из очень не­уютного для обычного человека мира относительности, в котором по­стоянна только скорость света, мы снова вернемся в более привычный мир, в котором абсолютное пространство напоминает надежный дом со стенами и крышей. Но пока это только мечты, о реальной осуществимо­сти которых можно будет говорить наверное только в III тысячелетии.

3.17. Что означает слово «понимать», по в. Гейзенбергу?

В заключении данного раздела приведем слова из книги Гей-зенберга «Часть и целое» о том, что же означает понимание как тако­вое.

« Понимать» — это, по-видимому, означает овладеть представле­ниями, концепциями, с помощью которых мы можем рассматривать огромное множество различных явлений в их целостной связи, ины­ми словами, «охватить» их. Наша мысль успокаивается, когда мы уз­наем, что какая-нибудь конкретная, кажущаяся запутанной ситуа­ция есть лишь частное следствие чего-то более общего, поддающего­ся тем самым более простой формулировке. Сведение пестрого многообразия явлений к общему и простому первопринципу или, как сказали бы греки, «многого» к «единому», и есть как раз то самое, что мы называем «пониманием». Способность численно предсказать со­бытие часто является следствием понимания, обладания правильны­ми понятиями, но она непосредственно не тождественна пониманию» (Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое.- М., 1989.- С. 165).

Связать с толкованием физики как науки, стремящейся объяснять многообразие мира путем сведения его к единому, простому «первоначалу». Обратить внимание: «понимать» – овладеть определенными представлениями и концепциями; с помощью этих представлений и концепций получаем возможность множество разнообразных явлений рассматривать в их единой, целостной связи – то есть, получаем возможность «охватить» эти явления; когда понимаем, тогда наша мысль «успокаивается»: мы узнаем, что некоторая конкретная запутанная ситуация есть лишь частное следствие чего-то более общего. Это более общее поддается простой формулировке. Понимание и наступает, когда мы сведем пестрое многообразие простому первопринципу. Т.е. многое – к единому. Способность численно предсказать событие есть следствие понимания, но не тождественно пониманию. Последний пункт – прокомментировать: до того, как численно предсказывать события (с чем, собственно, и связывают часто научную деятельность), надо выработать ПОНИМАНИЕ. А оно не вырабатывается исключительно навыками совершения «научной профессиональной деятельности» (чему и учат в вузах). ПОНИМАНИЕ возникает в ФИЛОСОФСТВОВАНИИ (и через ФИЛОСОФСТВОВАНИЕ), которое способно из материала культуры, «выплавить» представление о первоначале , о первопринципе, дающем возможность «охватить» новые, «странные» явления мира.

1 ФИЗИКА (греч. ta physika, от physis — природа), наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. По изучаемым объектам физика подразделяется на физику элементарных частиц, атомных ядер, атомов, молекул, твердого тела, плазмы и т. д. К основным разделам теоретической физики относятся: механика, электродинамика, оптика, термодинамика, статистическая физика, теория относительности, квантовая механика, квантовая теория поля.

Физика начала развиваться еще до н. э. (Демокрит, Архимед и др.); в 17 в. создается классическая механика (И. Ньютон); к кон. 19 в. было в основном завершено формирование классической физики. В нач. 20 в. в физике происходит революция, она становится квантовой (М. Планк, Э. Резерфорд, Н. Бор). В 20-е гг. была разработана квантовая механика — последовательная теория движения микрочастиц (Л. де Бройль, Э. Шредингер, В. Гейзенберг, В. Паули, П. Дирак). Одновременно (в нач. 20 в.) появилось новое учение о пространстве и времени — теория относительности (А. Эйнштейн), физика делается релятивистской. Во 2-й пол. 20 в. происходит дальнейшее существенное преобразование физики, связанное с познанием структуры атомного ядра, свойств элементарных частиц (Э. Ферми, Р. Фейнман, М. Гелл-Ман и др.), конденсированных сред (Д. Бардин, Л. Д. Ландау, И. Н. Боголюбов и др.).

Физика стала источником новых идей, преобразовавших современную технику: ядерная энергетика (Н. В. Курчатов), квантовая электроника (Н. Г. Басов, А. М. Прохоров и Ч. Таунс), микроэлектроника, радиолокация и др. возникли и развились в результате достижений физики.

2 ЭТАЛОН (франц. etalon),

1) мера или измерительный прибор, служащий для воспроизведения, хранения и передачи единиц какой-либо величины. Эталон, утвержденный в качестве исходного для страны, называется Государственным эталоном.

2) (В переносном смысле) — мерило, образец.

3 РЕДУКЦИОНИЗМ (от лат. reductio), методологический принцип, согласно которому сложные явления могут быть полностью объяснены на основе законов, свойственных более простым (напр., биологические явления — с помощью физических и химических законов; социологические — с помощью биологических и т. п.). Редукционизм абсолютизирует принцип редукции (сведения) сложного к более простому, игнорируя специфику более высоких уровней организации. Вместе с тем обоснованная редукция может быть плодотворной (напр., планетарная модель атома).

4 ЭЙНШТЕЙН (Einstein) Альберт (1879-1955), физик-теоретик, один из основателей современной физики, иностранный член-корреспондент РАН (1922) и иностранный почетный член АН СССР (1926). Родился в Германии, с 1893 жил в Швейцарии, с 1914 в Германии, в 1933 эмигрировал в США. Создал частную (1905) и общую (1907-16) теории относительности. Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905), установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии (закон Эйнштейна), предсказал (1917) индуцированное излучение. Развил статистическую теорию броуновского движения, заложив основы теории флуктуаций, создал квантовую статистику Бозе — Эйнштейна. С 1933 работал над проблемами космологии и единой теории поля. В 30-е гг. выступал против фашизма, войны, в 40-е — против применения ядерного оружия. В 1940 подписал письмо президенту США, об опасности создания ядерного оружия в Германии, которое стимулировало американские ядерные исследования. Один из инициаторов создания государства Израиль. Нобелевская премия (1921, за труды по теоретической физике, особенно за открытие законов фотоэффекта).

5

ГАЛИЛЕЙ (Galilei) Галилео (1564-1642), итальянский ученый, один из основателей точного естествознания. Боролся против схоластики, считал основой познания опыт. Заложил основы современной механики: выдвинул идею об относительности движения, установил законы инерции, свободного падения и движения тел по наклонной плоскости, сложения движений; открыл изохронность колебаний маятника; первым исследовал прочность балок. Построил телескоп с 32-кратным увеличением и открыл горы на Луне, 4 спутника Юпитера, фазы у Венеры, пятна на Солнце. Активно защищал гелиоцентрическую систему мира, за что был подвергнут суду инквизиции (1633), вынудившей его отречься от учения Н. Коперника. До конца жизни Галилей считался «узником инквизиции» и принужден был жить на своей вилле Арчетри близ Флоренции. В 1992 папа Иоанн Павел II объявил решение суда инквизиции ошибочным и реабилитировал Галилея.

6 « ... Степень скорости, обнаруживаемая телом, ненарушимо лежит в самой его природе, в то время как причины ускорения или замедления являются внешними; это можно заметить лишь на горизонтальной плоскости, ибо при движении по наклонной плоскости вниз наблюдается ускорение, а при движении вверх – замедление. Отсюда следует, что движение по горизонтали является вечным, ибо если оно является равномерным, то оно ничем не ослабляется, не замедляется, не ослабляется» (Из: Г. Галилей. Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению. Опубл. В 1638 году.) - Цит. по: Потеев М.И. Концепции современного естествознания – СПб.: Издательство «Питер», 1999. – С.55.

7

МЕХАНИКА (от греч. mechanike — искусство построения машин), наука о механическом движении материальных тел (т. е. изменении с течением времени взаимного положения тел или их частей в пространстве) и взаимодействиях между ними. В основе классической механики лежат Ньютона законы. Методами механики изучаются движения любых материальных тел (кроме микрочастиц) со скоростями, малыми по сравнению со скоростью света. Движения тел со скоростями, близкими к скорости света, рассматриваются в относительности теории, а движение микрочастиц — в квантовой механике. В зависимости от того, движение каких объектов рассматривается, различают механику материальной точки и системы материальных точек, механику твердого тела, механику сплошной среды. Механика разделяется на статику, кинематику и динамику. Законы механики используются для расчетов машин, механизмов, строительных сооружений, транспортных средств, космических летательных аппаратов и т. п. Основоположники механики — Г. Галилей, И. Ньютон и др.

8 НЬЮТОНА ЗАКОНЫ механики, три закона, лежащие в основе т. н. классической механики. Сформулированы И. Ньютоном в 1687. Первый закон: всякое тело пребывает в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока действующие на него силы не изменят это состояние. Второй закон: произведение массы тела на его ускорение равно действующей силе, а направление ускорения совпадает с направлением силы. Третий закон: действию всегда соответствует равное и противоположно направленное противодействие; или: действия двух тел друг на друга всегда равны по величине и направлены в противоположные стороны.

9 НЬЮТОН (Newton) Исаак (1643-1727), английский математик, механик, астроном и физик, создатель классической механики, член (1672) и президент (с 1703) Лондонского королевского общества. Фундаментальные труды «Математические начала натуральной философии» (1687) и «Оптика» (1704). Разработал (независимо от Г. Лейбница) дифференциальное и интегральное исчисления. Открыл дисперсию света, хроматическую аберрацию, исследовал интерференцию и дифракцию, развивал корпускулярную теорию света, высказал гипотезу, сочетавшую корпускулярные и волновые представления. Построил зеркальный телескоп. Сформулировал основные законы классической механики. Открыл закон всемирного тяготения, дал теорию движения небесных тел, создав основы небесной механики. Пространство и время считал абсолютными. Работы Ньютона намного опередили общий научный уровень его времени, были малопонятны современникам. Был директором Монетного двора, наладил монетное дело в Англии. Известный алхимик, Ньютон занимался хронологией древних царств. Теологические труды посвятил толкованию библейских пророчеств (большей частью не опубликованы).

10 КОПЕРНИК (Kopernik, Copernicus) Николай (1473-1543), польский астроном, создатель гелиоцентрической системы мира. Совершил переворот в естествознании, отказавшись от принятого в течение многих веков учения о центральном положении Земли. Объяснил видимые движения небесных светил вращением Земли вокруг оси и обращением планет (в т. ч. Земли) вокруг Солнца. Свое учение изложил в сочинении «Об обращениях небесных сфер» (1543), запрещенном католической церковью с 1616 по 1828.

11 БРАГЕ (Brahe) Тихо (1546-1601), датский астроном, реформатор практической астрономии. На построенной им в 1576 обсерватории «Ураниборг» св. 20 лет вел определения положений светил с наивысшей для того времени точностью. Открыл 2 неравенства в движении Луны; доказал, что кометы — небесные тела, более далекие, чем Луна; составил каталог звезд, таблицы рефракции и др. На основе его наблюдений Марса И. Кеплер вывел законы движения планет.

12 КЕПЛЕР (Kepler) Иоганн (1571-1630), немецкий астроном, один из творцов астрономии нового времени. Открыл законы движения планет (законы Кеплера), на основе которых составил планетные таблицы (т. н. Рудольфовы). Заложил основы теории затмений. Изобрел телескоп, в котором объектив и окуляр — двояковыпуклые линзы.

13 КЕПЛЕРА ЗАКОНЫ, три закона движения планет относительно Солнца, установлены как обобщение наблюдательных данных И. Кеплером в нач. 17 в. 1-й Кеплера закон: каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. 2-й Кеплера закон: каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем площадь сектора орбиты, описанная радиусом-вектором планеты, изменяется пропорционально времени. 3-й Кеплера закон: квадраты времен обращения планеты вокруг Солнца относятся как кубы их средних расстояний от Солнца. Кеплера законы были объяснены и уточнены на основе закона тяготения Ньютона.

14 ГАЛИЛЕЯ ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ в классической механике Ньютона, устанавливает, что во всех инерциальных системах отсчета любой механический процесс протекает одинаково (при одинаковых начальных условиях).

15 ИНЕРЦИАЛЬНАЯ СИСТЕМА ОТСЧЕТА, система отсчета, в которой справедлив закон инерции: материальная точка, на которую не действуют никакие силы, находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Любая система отсчета, движущаяся относительно инерциальной системы отсчета поступательно, равномерно и прямолинейно, также является инерциальной системой отсчета. Все инерциальные системы отсчета равноправны, т. е. во всех таких системах законы физики одинаковы.

СИСТЕМА ОТСЧЕТА в механике, совокупность системы координат и синхронизированных часов, связанных с телом, по отношению к которому изучается движение (или равновесие) каких-нибудь других материальных точек или тел. В задачах динамики преимущественную роль играют инерциальные системы отсчета.

16 ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ Эйнштейна, физическая теория, рассматривающая пространственно-временные свойства физических процессов. Т. к. закономерности, устанавливаемые теорией относительности, — общие для всех физических процессов, то обычно о них говорят просто как о свойствах пространства-времени. Эти свойства зависят от полей тяготения в данной области пространства-времени. Теория, описывающая свойства пространства-времени в приближении, когда полями тяготения можно пренебречь, называется специальной или частной теорией относительности, или просто теорией относительности (создана А. Эйнштейном в 1905). Свойства пространства-времени при наличии полей тяготения исследуются в общей теории относительности, называемой также теорией тяготения Эйнштейна (создана в 1915-16; см. Тяготение). Физические явления, описываемые теорией относительности, называются релятивистскими и проявляются при скоростях v движения тел, близких к скорости света в вакууме с.

В основе теории относительности лежат 2 положения: относительности принцип, означающий равноправие всех инерциальных систем отсчета (и. с. о.), и постоянство скорости света в вакууме, ее независимость от скорости движения источника света. Эти 2 постулата определяют формулы перехода от одной инерциальной системы отсчета к другой — преобразования Лоренца, для которых характерно, что при таких переходах изменяются не только пространственные координаты, но и моменты времени (относительность времени). Из преобразований Лоренца получаются основные эффекты специальной теории относительности: существование предельной скорости передачи любых взаимодействий — максимальной скорости, до которой можно ускорить тело, совпадающей со скоростью света в вакууме; относительность одновременности (события, одновременные в одной инерциальной системе отсчета, в общем случае не одновременны в другой); замедление течения времени в быстро движущемся теле (физические процессы в теле, движущемся со скоростью v относительно некоторой инерциальной системы отсчета, протекают в 1/v²/c² раз медленнее, чем в данной инерциальной системе отсчета) и сокращение продольных — в направлении движения — размеров тел (во столько же раз) и др. Масса m тела растет с увеличением его скорости v по формуле m = m₀/v²/c² , где m₀ — масса покоя тела. Полная энергия движущегося тела определяется соотношением Эйнштейна E= mc²; покоящееся тело обладает энергией E= m₀ c². Все эти закономерности теории относительности надежно подтверждены на опыте. Теория относительности выявила ограниченность представлений классической физики об «абсолютных» пространстве и времени, неправомерность их обособления от движущейся материи; она дает более точное, по сравнению с классической механикой, отображение объективных процессов реальной действительности.

17 ЛОРЕНЦА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ (в относительности теории), преобразования координат и времени какого-либо события при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой. Получены в 1904 Х. А. Лоренцом.

18 ЛОРЕНЦ (Лорентц) (Lorentz) Хендрик Антон (1853-1928), нидерландский физик, иностранный член-корреспондент Петербургской АН (1910) и иностранный почетный член АН СССР, (1925). Труды по теоретической физике. Создал классическую электронную теорию, с помощью которой объяснил многие электрические и оптические явления, в т. ч. эффект Зеемана. Разработал электродинамику движущихся сред. Вывел преобразования, названные его именем. Близко подошел к созданию теории относительности. Нобелевская премия (1902, совместно с П. Зееманом).

19 МАЙКЕЛЬСОНА ОПЫТ доказал независимость скорости света от движения Земли (А. А. Майкельсон, 1881). В классической физике опыт Майкельсона не нашел объяснения; в относительности теории постоянство скорости света во всех инерциальных системах отсчета принимается как постулат.

СВЕТ, в узком смысле — электромагнитные волны в интервале частот, воспринимаемых человеческим глазом (4,0 х10¹⁴—7,5 х 10¹⁴ Гц). Длина волн от 760 нм (красный) до 380 нм (фиолетовый). В широком смысле — то же, что и оптическое излучение.

НАНО... (от греч. nanos — карлик), приставка для образования наименования дольных единиц, равных одной миллиардной доле исходных единиц. Обозначения: н, n. Пример: 1 нм = 10^-9 м.

СКОРОСТЬ СВЕТА, скорость распространения электромагнитных волн. В вакууме скорость света c = 299 792 458 ±1,2 м/с (на 1980). Это — предельная скорость распространения любых физических воздействий (см. Относительности теория). В среде скорость света зависит от его частоты (длины волны). Различают фазовую скорость = c/n² ( — показатель преломления) и групповую — скорость распространения энергии в квазимонохроматической волне.

СКОРОСТЬ, характеристика движения точки (тела), численно равная при равномерном движении отношению пройденного пути s к промежутку времени t, т. е.  = s / t. При вращательном движении тела пользуются понятием угловой скорости. Вектор скорости направлен по касательной к траектории тела. Термин «скорость» применяется также для характеристики изменения во времени различных процессов, напр. скорости химических реакций, скорости рекомбинации, релаксации.

20 СИММЕТРИЯ (от греч. symmetria — соразмерность), в широком смысле — инвариантность (неизменность) структуры, свойств, формы материального объекта относительно его преобразований (т. е. изменений ряда физических условий). Симметрия лежит в основе законов сохранения.

СОХРАНЕНИЯ ЗАКОНЫ, законы, согласно которым численные значения некоторых физических величин не изменяются с течением времени при различных процессах. Важнейшие законы сохранения — законы сохранения энергии, импульса, момента количества движения, электрического заряда. Кроме этих строгих законов сохранения существуют приближенные законы сохранения, которые справедливы лишь для определенного круга процессов; напр., сохранение четности нарушается лишь слабыми взаимодействиями.

21 СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (частная теория относительности), см. Относительности теория.

22 ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ (поле тяготения), поле физическое, создаваемое любыми физическими объектами; через гравитационное поле осуществляется гравитационное взаимодействие тел.

ПОЛЕ ФИЗИЧЕСКОЕ, особая форма материи, система с бесконечным числом степеней свободы. К полям физическим относятся электромагнитные и гравитационные поля, поле ядерных сил, а также волновые (квантованные) поля, соответствующие различным частицам (напр., электрон-позитронное поле). Источниками поля физического являются частицы (напр., для электромагнитного поля — заряженные частицы). Создаваемые частицами поля физические переносят (с конечной скоростью) взаимодействие между соответствующими частицами (в квантовой теории взаимодействие обусловлено обменом квантами поля между частицами).

СТЕПЕНИ СВОБОДЫ, 1) в механике — независимые между собой возможные перемещения механической системы. Число степеней свободы зависит от числа материальных частиц, образующих систему, и числа и характера наложенных на систему связей механических. Так, свободное твердое тело имеет 6 степеней свободы: 3 поступательных — вдоль трех осей декартовой системы координат, и 3 вращательных — вокруг этих осей.

2) В термодинамике — параметры термодинамической системы (обычно температура, давление и др.), изменение которых (в определенных пределах) не нарушает термодинамического равновесия системы.

ВОЗМОЖНЫЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (виртуальные перемещения), бесконечно малые перемещения, которые могут совершать точки механической системы из занимаемого ими в данный момент времени положения, не нарушая наложенных на систему связей (см. Связи механические).

СВЯЗИ МЕХАНИЧЕСКИЕ, ограничения, налагаемые на положение или движение механической системы. Обычно механические связи осуществляются с помощью каких-нибудь тел; примеры механических связей — поверхность, по которой скользит или катится тело; нить, на которой подвешен груз, и т. п. Если механические связи налагают ограничения только на положения (или перемещения за время движения) точек и тел системы, они называются геометрическими. Механические связи, для которых сумма элементарных работ всех реакций связей на любом возможном перемещении системы равна нулю, называются идеальными (напр., поверхность, лишенная трения).

23 См. сноску 14.

24 МАКСВЕЛЛА УРАВНЕНИЯ, основные уравнения классической макроскопической электродинамики, описывающие электромагнитные явления в произвольных средах и в вакууме. Уравнения Максвелла получены Дж. К. Максвеллом в 60-х гг. 19 в. в результате обобщения найденных из опыта законов электрических и магнитных явлений.

МАКСВЕЛЛ (Maxwell) Джеймс Клерк (Clerk) (1831-79), английский физик, создатель классической электродинамики, один из основоположников статистической физики, организатор и первый директор (с 1871) Кавендишской лаборатории. Развивая идеи М. Фарадея, создал теорию электромагнитного поля (уравнения Максвелла); ввел понятие о токе смещения, предсказал существование электромагнитных волн, выдвинул идею электромагнитной природы света. Установил статистическое распределение, названное его именем. Исследовал вязкость, диффузию и теплопроводность газов. Показал, что кольца Сатурна состоят из отдельных тел. Труды по цветному зрению и колориметрии (диск Максвелла), оптике (эффект Максвелла), теории упругости (теорема Максвелла, диаграмма Максвелла — Кремоны), термодинамике, истории физики и др.

25 КОНТИНУУМ (от лат. continuum — непрерывное) в математике, непрерывная совокупность, напр. совокупность всех точек отрезка на прямой или всех точек прямой, эквивалентная совокупности всех действительных чисел.

26 АННИГИЛЯЦИЯ пары (от позднелат. annihilatio — уничтожение, исчезновение), один из видов превращений элементарных частиц, происходящий при столкновении частицы с античастицей. При аннигиляции частица и античастица исчезают, превращаясь в др. частицы, число и сорт которых лимитируются сохранения законами. Напр., при малых энергиях столкновения в процессе аннигиляции пары электрон-позитрон возникают фотоны, а пары нуклон-антинуклон — в основном пи-мезоны. Процесс, обратный аннигиляции, — пары рождение.

АНТИЧАСТИЦЫ, элементарные частицы, имеющие те же массу, спин, время жизни и некоторые другие внутренние характеристики, что и их «двойники»-частицы, но отличающиеся от частиц знаками электрического заряда и магнитного момента, барионного заряда, лептонного заряда, странности и др. Все элементарные частицы, кроме абсолютно нейтральных, имеют свои античастицы. При столкновении частицы и античастицы происходит их аннигиляция.

27 ЕДИНАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ, квантовая теория поля, в которой различные формы материи (элементарные частицы) должны выступать как разные проявления единого поля. Построена теория электрослабого взаимодействия; существуют модели великого объединения; предпринимаются попытки включения в схему и гравитационного взаимодействия на основе суперсимметрии.

ЭЛЕКТРОСЛАБОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ, единая теория слабого и электромагнитного взаимодействий кварков и лептонов, осуществляемых посредством обмена четырьмя частицами: безмассовыми фотонами (электромагнитное взаимодействие) и тяжелыми промежуточными векторными бозонами (слабое взаимодействие). Создана в кон. 60-х гг. С. Вайнбергом, Ш. Глэшоу, А. Саламом.

ВЕЛИКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ, теоретические модели квантовой теории поля, в которых делаются попытки описания на единой основе слабого, электромагнитного и сильного взаимодействий. Объединение взаимодействий происходит при энергиях (в системе центра инерции частиц) 10¹⁴ ГэВ (или на расстояниях 10^-28 см). Ряд моделей предсказывает нестабильность протона со временем жизни 10³² лет.

СУПЕРСИММЕТРИЯ (от супер... и симметрия), гипотетическая симметрия, объединяющая в одну группу (супермультиплет) частицы с разными спинами, как с целыми (бозоны), так и с полуцелыми (фермионы), т. е. подчиняющиеся разным квантовым статистикам. Должна проявляться при сверхвысоких энергиях. По современным представлениям является основой для построения единой теории всех взаимодействий, включая гравитационное.

28 ТАХИОНЫ (от греч. tachys — быстрый), гипотетические частицы, всегда движущиеся со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. Формально существование тахионов не противоречит теории относительности, но приводит к затруднениям с выполнением причинности принципа. Экспериментально тахионы не обнаружены.

ПРИЧИННОСТИ ПРИНЦИП в физике, устанавливает допустимые пределы влияния физических событий друг на друга; причинности принцип исключает влияние данного события на все прошедшие, а также требует отсутствия взаимного влияния событий, пространственное расстояние между которыми столь велико, а временной интервал между ними столь мал, что они не могут быть связаны световым (или каким-нибудь другим) сигналом.