7.1. Воздействие и взаимодействие

Около 60 лет назад считалось, что существует только четыре элементарные частицы – протон, нейтрон, электрон и фотон. Однако с тех пор в течение довольно короткого времени были открыты не только новые элементарные частицы, но и многочисленные процессы их взаимных превращений. Элементарные частицы образуют одно тесное неразделимое сообщество. Существование одной частицы, так или иначе, связано с наличием другой.

Для обозначения всех этих многообразных связей физики используют понятие «взаимодействие». Этот термин достаточно конкретный, но, с другой стороны, весьма широкий. Независимо от того, притягиваются ли частицы между собой, отталкиваются или распадаются на другие частицы, – они «взаимодействуют» друг с другом.

Современная физика знает четыре силы, существующие в природе, и, соответственно, четыре типа взаимодействия. Первая, которая порождает так называемое сильное взаимодействие, действует на крайне коротких расстояниях (около 10^-15 м) между частицами в атомных ядрах и обеспечивает «склейку» ядер. Другая, более слабая сила (в 10¹⁴ раз, чем сильная), вызывающая слабое взаимодействие, также возникает между субатомными частицами (обуславливает бета-распад). Электромагнитное взаимодействие примерно в 100 раз слабее сильного, зато радиус его практически не ограничен. Наконец, гравитация – наиболее слабый вид взаимодействия: его интенсивность составляет всего лишь 10^-43 от интенсивности электромагнитного взаимодействия. Это взаимодействие, по-видимому, не играет никакой роли в мире элементарных частиц. Однако не исключено, что его истинное значение нам просто неизвестно.

Смысловое различие между «воздействием» и «взаимодействием» заключается в следующем: в первом случае подразумевается определенное неравноправие объекта и окружения (например, большое различие в их массах). Во втором же подразумевается равноправие объекта и окружения. Так что воздействие можно интерпретировать как частный случай более общего понятия «взаимодействия».

До сих пор сам механизм взаимодействия (и воздействия) оставался как бы в тени – даже в системе со столкновениями он не рассматривался, считая, что частицы свободно прилетают из бесконечности, вступают в короткие взаимоотношения и затем вновь разлетаются на бесконечность, продолжая снова быть свободными. Между тем, последовательное описание взаимодействия и воздействия – одна из центральных задач всей физики. На протяжении столетий в ней сформировались два принципиально различных взгляда на механизм взаимодействия материальных объектов.

Один из них воплощен в принципе «близкодействия». По концепции близкодействия любое воздействие на материальные объекты может быть передано только между соседними точками пространства за конечный промежуток времени. Оно проявляется в том, что при этом абсолютно твердые объекты передают один другому некоторую долю импульса, энергии и т.п.

Таким образом, согласно наиболее общим положениям концепции единого пространства-времени, взаимодействие подчиняется принципу близкодействия, т.е. осуществляется с запаздыванием. Однако во многих задачах с медленно движущимися объектами его с успехом можно описывать приближенно, считая время запаздывания чрезвычайно малым.