Электромагнитная сущность Вселенной
Сегодня большинство ученых считают, что Вселенная возникла в результате так называемого Большого Взрыва (Big Bang). Согласно этой концепции, галактики вместе со всеми звездами и планетами произошли из так называемой точки сингулярности. В ней было сконцентрировано все протовещество Вселенной. Существуют и оценки физических параметров, существовавших в сингулярности: температура – 1032 К, а плотность потенциальной энергии – 1098 эрг/см3. (Для сравнения: самые высокие температуры в недрах звезд имеют порядок 108 К, а плотность вещества нейтронных звезд – 1015 г/см3.)
Трудно даже помыслить, что из себя представляла Вселенная в точке сингулярности, не говоря уже — описать это состояние математически! Например, самая популярная на сегодня космологическая теория суперструн предполагает существование миниатюрных черных дыр, образовавшихся вскоре после Большого Взрыва и рассеянных по всей Вселенной.
Размеры этих черных дыр не должны превышать размера атомного ядра при массе, равной небольшому астероиду. Недавно поступило сообщение, что в 2007 г. Американское космическое агентство планирует запустить в космос мощный рентгеновский телескоп GLAST (Gamma-ray Large Space Telescope). По расчетам астрофизиков, его чувствительности должно быть достаточно для обнаружения пульсации миниатюрных черных дыр. Так что, возможно, не за горами то время, когда теория суперструн получит серьезное экспериментальное подтверждение. Или появятся свидетельства ее ошибочности.
Но главный недостаток теории Большого Взрыва в том, что она не отвечает на вопрос: откуда взялась эта сингулярность, содержащая всю массу Вселенной?
Теория Большого Взрыва существует уже более ста лет. И самое удивительное, что ее развитие приводит к представлениям начала и конца света и не исключает божественного происхождения Вселенной. Не случайно Папа Иоанн Павел II в специальном послании отмечал, что современная космология согласуется с библейскими истинами.
Разработанная в последние годы гипотеза электромагнитной Вселенной отвечает на эти и многие другие вопросы. В основе гипотезы электромагнитной Вселенной лежат три постулата.
1. Вселенная существует вечно.
2. Между всеми объектами Вселенной происходит обмен энергией во всем диапазоне частот – от ультранизких до сверхвысоких.
3. Все события имеют цикличность (галактики рождаются из черных дыр, а затем опять коллапсируют в черную дыру) и подчиняются законам сохранения (энергии, заряда, массы).
В основе модели электромагнитной Вселенной лежит тороидальная система («бублик»), в которой множество галактик объединены общим магнитным полем Вселенной (Фвс). Спиральное тороидальное магнитное поле Вселенной охватывается токами галактик (Iг). Группы галактик разделены областями черных дыр, где схлопываются и рождаются галактики. (астрономы даже называют эти зоны – «родильные дома».)
Согласно гипотезе электромагнитной Вселенной, черные дыры дают жизнь двум типам галактик. В одном из них мир устроен из отрицательных электронов и положительных протонов, а в другом (антимир) – из положительных электронов (позитронов) и отрицательных протонов (антипротонов). Разность потенциалов между огромными массами и зарядами и есть та энергия, дающая жизнь и развитие Вселенной.
Рождение и жизнь галактик происходят в присутствии магнитного поля Вселенной, поэтому положительные и отрицательные заряды обтекают магнитное поле, образуя мир и антимир. Токи Вселенной – это движение звездных систем и межзвездного вещества галактик.
Подобно грозовым разрядам в атмосфере Земли, вселенские разряды между черными дырами создают грандиозную картину рождения жизни и смерти галактик. Если разряды молний на Земле происходят мгновенно, то вселенские разряды длятся десятки миллиардов лет и определяют существование окружающего нас мира. (Заметим, кстати, что мощность разряда молнии – 1 млрд. кВт: примерно столько же дают все электрические мощности землян; но из-за кратковременности разряда (1–2 микросекунды) выделяемая молнией энергия очень мала – около 1 кВт-ч).
По теории электромагнитной Вселенной, Большие Взрывы связаны с рождением галактик. А так как галактик во Вселенной множество, то логично предположить, что в Мегавселенной большие взрывы происходят непрерывно. То есть рождение и смерть галактик во Вселенной происходят ежесекундно. Возможно, экспериментальное подтверждение этому было получено в разгар холодной войны.
Тогда для обнаружения испытаний атомных бомб в атмосфере американцы разработали чувствительный прибор, разместив его на орбитальном спутнике. Атомные взрывы всегда сопровождаются излучением нейтронов. К удивлению ученых, прибор фиксировал непрерывные всплески нейтронного излучения, а не единичные, как это должно было бы быть при одиночных атомных взрывах.
Вначале астрономы предположили, что источник глобальных мощнейших энергетических событий находится в нашей галактике. Но дальнейшие исследования показали, что сигналы о мощных взрывах идут из всех участков Вселенной.
Логично было бы соотнести обнаруженный эффект с процессом рождения галактик в результате постоянно следующих друг за другом Больших Взрывов. Таким образом, в концепции электромагнитной Вселенной не находится места для Большого Взрыва, с которого начинается отсчет времени, если не считать, что взрывы при схлопывании и рождении галактик и есть большие взрывы, когда соединяются мир и антимир. Таким образом, энергия и масса непрерывно преобразуются, и отсчет времени от одного события до другого вечен, и в этом круговороте жизни нет ни начала, ни конца.
Развиваясь по замкнутой спирали, эволюция достигает вершин и снова начинает новый виток, сохраняя массу и энергию и связанные с ними пространство и время.
Источник
Электромагнитное взаимодействие
Для начала введем основное определение.
Электромагнитное взаимодействие – это взаимодействие, осуществляемое между заряженным телом (или несколькими телами) и электромагнитным полем.
Электромагнитное поле в данном случае выступает основным проводником между заряженными частицами.
Электромагнитное взаимодействие относится к так называемым фундаментальным взаимодействиям (наряду с сильным, слабым и гравитационным). Его проявления видны повсюду в окружающем нас мире. Электромагнитная природа характерна для многих сил в механике, например, сил упругости, натяжения и других.
Источником электромагнитного поля служат заряженные частицы. Взаимодействие нейтральных (лишенных заряда) частиц осуществляется благодаря квантовым эффектам или особенностям их сложной внутренней структуры. Именно это является основным отличием электромагнитного поля от гравитационного, сила воздействия которого распространяется на все частицы без исключения. Однако именно электромагнитное взаимодействие обеспечивает существование молекул и атомов, потому что они связаны между собой электромагнитными силами. Таким образом, именно этот тип взаимодействия лежит в основе всех явлений на нашей планете.
Электромагнитную природу имеют и химические силы, поскольку они объединяют атомы в молекулы. Сила воздействия электромагнитного поля значительно больше, чем гравитационного. В отличие от сильного и слабого взаимодействия радиусом его действия является бесконечность. Такую особенность можно объяснить тем, что главным переносчиком электромагнитного поля является фотон, не имеющий массы.
От слабого взаимодействия электромагнитные силы также отличаются тем, что по отношению к заряду и пространству они всегда сохраняют свою четность. Однако в отличие от сильного взаимодействия, в нем не происходит сохранения изотопического спина.
Сравнение сил электромагнитного взаимодействия с гравитационными
Попробуем сравнить электромагнитное взаимодействие с гравитационным на основе их отношения к протону. Он является стабильной частицей с массой m p = 1 , 67 · 10 — 27 к г и зарядом q p = 1 , 6 · 10 — 19 К л .
| № | Параметр сравнения | Электромагнитное взаимодействие | Гравитационное взаимодействие |
| 1 | Источник | Электрический заряд | Тензор энергии-импульса |
| 2 | Продолжительность | 10 — 21 c | 10 16 с |
| 3 | Тип проявления | Существование молекул, атомов и химических сил | Универсальное с участием всех частиц |
| 4 | Радиус распространения | Бесконечный | Бесконечный |
| 5 | Переносчик | Фотон | Гравитон |
| 6 | Какие частицы взаимодействуют | Заряженные частицы, нейтральные частицы с определенной структурой | Все без исключения |
| 7 | Статическая сила взаимодействия между протонами | F e = q p 2 4 π ε ε 0 r 2 , где ε 0 = 8 , 8 · 10 — 12 Ф м является электрической постоянной, ε — диэлектрической проницаемостью среды, а r – расстоянием между частицами. | F g = G m p 2 r 2 где показатель G равен 6 , 67 · 10 — 11 м 3 к г с 2 , а r означает расстояние между частицами. |
Что такое постоянная электромагнитного взаимодействия
Существует важная величина, называемая постоянной электромагнитного взаимодействия, которая выражается так:
a = e 2 4 π ε 0 h c .
Здесь заряд электрона будет равен e = — 1 , 6 · 10 — 19 К л , а скорость света, распространяющегося в вакууме, – h = h 2 π = 1 , 05 · 10 — 34 Д ж · c , c = 3 · 10 8 м с . Вычислим значение постоянной:
α = ( 1 , 6 · 10 — 19 ) 2 4 · 3 , 14 · 8 , 8 · 10 — 12 · 1 , 05 · 10 — 34 3 · 10 8 ≈ 2 , 56 · 10 — 38 348 , 15 · 10 — 38 ≈ 1 137 .
Разберем несколько примеров применения постоянной в решении задач.
Условие: в вакууме на расстоянии одного метра находятся два протона. Определите силу электростатического и гравитационного взаимодействия между ними.
Решение
Чтобы найти силу гравитации, нам нужно использовать формулу F g = G m p 2 r 2 . Здесь расстояние между частицами будет равно G = 6 , 67 · 10 — 11 м 3 к г с 2 , а m p = 1 , 67 · 10 — 27 к г .
Вычислим значение с учетом этих данных:
F g = 6 , 67 · 10 — 11 1 , 67 · 10 — 27 2 1 2 = 18 , 6 · 10 — 45 ( Н ) .
Для нахождения силы электростатического взаимодействия нам потребуется закон Кулона:
F e = q p 2 4 π ε ε 0 r 2 .
Здесь электрическая постоянная будет равна ε 0 = 8 , 8 · 10 — 12 Ф м . Буквой ε обозначена диэлектрическая проницаемость среды. В вакууме значение данного параметра будет равно единице. Заряд протона такой же, как у электрона, но с противоположным знаком: q p = 1 , 6 · 10 — 19 К л .
У нас есть все нужные данные для расчета. Вычислим ответ:
F e = 1 , 6 · 10 — 19 2 4 · 3 , 14 · 8 , 8 · 10 — 12 · 1 2 = 2 , 56 · 10 — 38 110 , 53 · 10 — 12 = 2 , 31 · 10 — 28 ( Н ) .
Ответ: итоги расчета говорят нам о том, что два протона будут испытывать силу гравитационного притяжения на заданном расстоянии, равную 18 , 6 · 10 — 45 Н . Электростатическое отталкивание в этом случае будет значительно больше: 2 , 31 · 10 — 28 Н .
Условие: найдите значение удельного заряда частицы, при котором сила гравитационного воздействия будет равна по модулю силе электростатического. Взаимодействующие частицы при этом будут одинаковы.
Решение
Решить эту задачу можно с помощью закона всемирной гравитации и закона Кулона.
F g = G m 2 r 2 , буквой m обозначена масса частицы, G – гравитационная постоянная, а r расстояние, на котором расположены частицы.
F e = q 2 4 π ε ε 0 r 2 , буквой q обозначен заряд каждой частицы, ε 0 – электрическая постоянная, а r расстояние между частицами.
Согласно первоначальным условиям, F g = F e , значит, G m 2 r 2 = q 2 4 π ε ε 0 r 2 и 4 π ε ε 0 G m 2 = q 2 → q m = 4 π ε ε 0 G .
Допустим, что данные частицы находятся в вакууме, тогда ε = 1 . Зная, что значение гравитационной постоянной G = 6 , 67 · 10 — 11 м 3 к г с 2 , а электрической – ε 0 = 8 , 8 · 10 — 12 Ф м , можем вычислить ответ:
q m = 4 · 3 , 14 · 8 , 8 · 10 — 12 · 6 , 67 · 10 — 11 ≈ 8 , 9 · 10 — 11 .
Ответ: искомый заряд частицы будет равен 8 , 9 · 10 — 11 К л к г .
Источник
Фундаментальные взаимодействия – то, на чём держится Вселенная (относительно просто)
Наверняка любой человек задавался вопросами: какие же силы управляют всей Вселенной? Какие процессы поддерживают жизнь и всё, что существует вокруг нас? Что движет всеми нами, к чему мы так привыкли и чего совершенно не замечаем?
Мы знаем, что всё в мире взаимосвязано, начиная от элементарных частиц и заканчивая такими огромными и сложными системами, как, например, галактики, да и они – ещё не предел всему.
Везде, чуть ли не каждый день, мы слышим слово «сила» в самых разных его значениях: сила духа, сила воли, сила характера; сила трения, сила упругости, сила притяжения, но ни одна из приведённых примеров не является фундаментальной – первичной силой, на которой строится всё остальное. Например, сила трения – это вторичная сила, основанная на молекулярном взаимодействии. Следовательно, нужно смотреть глубже и «копать» до самых частиц и даже ещё дальше.
Итак, фундаментальные взаимодействия – это качественно различающиеся типы взаимодействия элементарных частиц и составленных из них тел. Фундаментальные взаимодействия вместе с их переносчиками – элементарными частицами являются основой основ всего сущего. Они определяют то, из чего мы состоим и всё нас окружающее, и почему весь мир до сих пор не рассыпался на части.
Любое взаимодействие между телами происходит благодаря обмену элементарными частицами.
Разберём каждое из взаимодействий.
Гравитационное взаимодействие – это самое слабое из всех четырёх видов и является универсальным между всеми материальными телами. Нет таких объектов, на которых гравитация не оказывала бы никакого влияния.
Гравитационное взаимодействие проявляется во взаимном притяжении всех тел Вселенной друг к другу.
Как говорится, всё большое начинается с малого, и именно гравитация (явление, из-за которого все объекты, имеющие массу, притягиваются друг к другу) является не только причиной существования Земли, но и она же ответственна за существование вообще всего, что мы видим. Если бы не было силы притяжения, то вещество не собралось бы в более массивные объекты по типу звезд и планет. Гравитационное притяжение всегда приводит к притяжению тел и является дальнодействующим.
Переносчиками гравитационного взаимодействия являются кванты гравитационного поля – гравитоны.
И хотя гравитация является слабейшей силой, она, тем не менее, носит глобальный характер и отвечает за все: за притяжение тел к поверхности Земли, за орбиты планет, за существование галактик, черных дыр и даже за расширение Вселенной.
Источник
Свет физики: электромагнитное взаимодействие
В основном любой из нас владеет смартфоном, кто – то любит смотреть телевизор, а у кого-то рабочий день протекает за компьютером. Но почти никто не задумывается о той силе, которая нам позволяет пользоваться всеми этими благами.
Кроме этих самых очевидных вещей, мы должны помнить, что электромагнитное взаимодействие держит атомы всех тел вместе, образуя молекулы, а из них – вещества; и без него мы бы, и все, то нас окружает, не могло бы собраться в единое целое. Без него не было бы также и магнитного поля Земли, защищающего нас от солнечной радиации.
Электромагнитное взаимодействие – одно из четырех фундаментальных взаимодействий, возникающее между частицами, у которых имеется электрический заряд.
Оно может осуществляться только при наличии электромагнитного поля.
Когда мы рассуждаем об электромагнетизме, то подразумеваем взаимодействие двух электрически заряженных частиц (например, два протона, два электрона, электрон и протон). Противоположно заряженные частицы притягиваются друг к другу, а частицы с одинаковым зарядом, наоборот, отталкиваются. Такие взаимодействия происходят у любых заряженных частиц при помощи электрического поля.
Есть и другая вещь, известная любому человеку, — магнит. У магнитов есть зоны положительного и отрицательного зарядов. Если попытаться такой магнит сломать пополам, то, как бы парадоксально это не звучало, мы не получим два разных магнита – один положительно заряженный, а другой – отрицательный. У нас снова в руках окажутся два магнита с теми же самыми разными зонами зарядов.
Источник