Єдина теорія полів і взаємодій

КУРСОВА РОБОТА

по теоретичній фізиці

Єдина теорія полів і взаємодій

ЗМІСТ

Введення

1. Єдина теорія полів і взаємодій у цей час

2. Докладніше про об'єднання взаємодій

3. Теорія всього

4. Мрія Ейнштейна

5. Теорія суперструн

Висновок

Література

ВВЕДЕННЯ

У своєму повсякденному житті людина зіштовхується з безліччю сил діючих на тіла: сила вітру або потоку води, тиск повітря, мускульна сила людини, вага предметів, тиск квантів світла, притягання й відштовхування електричних зарядів, сейсмічні хвилі. Зухвалі часом катастрофічні руйнування й т.д. одні сили діють безпосередньо при контакті з тілом, інші, наприклад, гравітація, діють на відстані, через простір. Але, як з'ясувалося в результаті розвитку природознавства, незважаючи на настільки велику розмаїтість, всі діючі в природі сили можна звести до чотирьох фундаментальних взаємодій: сильне, слабке, електромагнітне й гравітаційне. Саме ці взаємодії в остаточному підсумку відповідають за всі зміни у світі, саме вони є джерелом всіх матеріальних перетворень тіл, процесів. Вивчення властивостей взаємодій становить головне завдання сучасної фізики.

Метою курсової роботи є розгляд відомих типів взаємодій, виклад головних напрямків їхнього об'єднання, ознайомлення з основними положеннями й досягненнями сучасної фізики.

1. ЄДИНА ТЕОРІЯ ПОЛІВ І ВЗАЄМОДІЙ У ЦЕЙ ЧАС

Єдина теорія поля (ЕТП), фізична теорія, завданням якої є єдиний опис всіх елементарних часток (або хоча б групи часток), виведення властивостей цих часток, законів їхнього руху, їхніх взаємних перетворень із якихось універсальних законів, що описують єдину «матерію», різні стани якої й відповідають різним часткам.

Термін «Теорія поля» має багатогранне значення. Часто під ним розуміють математичний апарат, застосовуваний для опису фізичних полів. Нерідко під теорією поля мається на увазі електромагнетизм Фарадея-Максвелла, а іноді й загальна теорія відносності, присвячена опису гравітаційних полів. Є ще термін «єдина теорія поля», під яким розуміється якась єдина парадигма, що дозволить об'єднати опис всіх полів і взаємодій у рамках загальної логічної платформи.

Поняття «Фізичне поле» сходить до основоположників електромагнетизму Фарадею й Максвеллові. Під цим терміном розуміють деякого посередника, завдяки якому дія від одного тіла передається до іншого на відстані.

При цьому саме поняття поля трансформувалося згодом. Основоположники електромагнетизму скоріше розуміли під полем якесь середовище, що піддана динаміці, може перетікати й обертатися, звідки й з'явилися такі поняття теорії поля як дивергенція й ротор. Багато в чому такі уявлення про поле привели до появи поняття ефіру. Важливо, що саме побудова наочних моделей невидимого поля посприяли успішному створенню класичної електродинаміки.

Інша школа, що опирається на математичний формалізм, була більше схильна розглядати поле як задану в просторі й часі математичну функцію. Цей підхід не вимагав побудови умоглядних моделей і здавався більше строгим з математичної точки зору. Однак він сприяв відомості наукового мислення до примітивного перебору математичних варіантів, найпоширенішому в рамках принципу найменшої дії.

В XX столітті на зміну класичного поняття поля прийшло ще дві концепції. Перша з них - підміна фізичного поняття поля математичним простором. Це так званий шлях геометризації фізики, найбільш відомим прикладом якого є загальна теорія відносності. Друга - модель обмінної взаємодії, втілена у квантовій теорії. У цьому випадку у зв'язку з необхідністю одержати дискретні характеристики часток і процесів замість безперервного поля використовуються віртуальні частки - переносники взаємодії.

У польовій фізиці багато в чому відбувається повернення до уявлень про поле в дусі Фарадея-Максвелла, тільки на сучасному рівні. Для цього використовується поняття «Польове середовище». Це співзвучна поняттю фізичного поля реальна сутність, піддана власній динаміці, за допомогою якої й відбувається взаємодія вилучених об'єктів. Так взаємодія часток у польовому середовищі описується польовим рівнянням руху, а побудована на основі цієї концепції польова механіка як свої наслідки містить класичну механіку, електродинаміку, частково теорію відносності, квантову і ядерну фізику й чимало інших наслідків.

Поняття «Взаємодія» або «Фізичні взаємодії» є у фізику одним з основних. Звичайно під ними розуміється властивість тіл впливати один на одного. У класичній механіці взаємні дії об'єктів описувалися мовою сил. У теорії поля з'явилося поняття посередника, через яке здійснюється дія на відстані. У різні часи цьому посередникові привласнювалися різні імена - фізичне поле, ефір, простір, фізичний вакуум, віртуальні частки, польове середовище.

У сучасній фізиці (у ХХ столітті) розвиток ідеї посередника пішло по двох принципово різних шляхах. У рамках загальної теорії відносності замість ефіру роллю посередника наділили простір як таке, а причина взаємодії, зокрема гравітаційного, була приписана скривленню простору. У рамках квантової фізики роль посередника перейшла до особливих часток - переносникам взаємодій. Відповідно до цієї концепції, називаної обмінна взаємодія, об'єкти діють один на одного випускаючи й поглинаючи віртуальні частки, а джерелом для народження таких часток служить фізичний вакуум. Загалом кажучи, ці частки можуть бути цілком реал