PhilosofFine

1. Гравитация. Понятие о силе притяжения появляется еще в античности (Аристотель), однако первое корректное математическое представление гравитационного взаимодействия дал только Исаак Ньютон в начале

XVIII в. Ньютоновское представление о гравитации подверглось существенному пересмотру после создания общей теории относительности -теории гравитации Эйнштейна. Согласно этой теории пространственно-временной континуум СТО «живет собственной жизнью», сила гравитации «отождествляется» с кривизной пространства-времени, причем эта кривизна является следствием распределения в пространстве гравити-рующих масс и может динамически изменяться в зависимости от изменения энергетических характеристик движущегося тела. Отметим, что эйнштейновская теория гравитации является классической, в том смысле, что к ней не применимы квантовые представления (см. дополнение А).

2. Электромагнитное взаимодействие. Как отмечено выше, электромагнитное взаимодействие описано Максвеллом еще в 1865 г. В настоящее время электромагнетизм, теория Максвелла, формулируется как классическая теория электромагнитного поля. Однако в отличие от классической механики Ньютона, которая в свое время была ограничена СТО (см. дополнение А), теория Максвелла является полностью совместимой с СТО, т. е., как было показано позднее, в основе теории Максвелла «лежит» кинематика СТО, другими словами, именно кинематика СТО является основанием для объединения самой СТО и теории Максвелла, что и приводит к теории электромагнетизма.

3. Слабое взаимодействие. Впервые слабое взаимодействие было обнаружено в реакции бета-распада, когда нейтрон распадается на протон, электрон и электронное антинейтрино. В общем случае все физические процессы, включающие превращения нейтрино, связаны со слабым взаимодействием. Несмотря на то что бета-распад был известен еще в конце

XIX в. (испускание бета-лучей, т. е. свободных электронов, обнаружил Анри Беккерель в 1898 г.), осознание того, что здесь «замешано» новое фундаментальное взаимодействие, пришло не сразу, фактически это произошло только в середине ХХ в. В 1933 г. Энрико Ферми создал теорию бета-распада ядер и ввел в физику понятие о новом типе взаимодействия - слабом. Отметим, что слабое взаимодействие является намного менее «слабым», чем электромагнитное.

4. Сильное взаимодействие (или, как иногда говорят, цветовое или ядерное). Это взаимодействие ответственно за стабильность ядра атома и в конечном счете за стабильность самих протонов, нейтронов и других субатомных частиц, частицы-составляющие которых - кварки - связаны сильным взаимодействием. Сильное взаимодействие - самое сильное и самое короткодействующее из четырех фундаментальных взаимодействий, мы даже не можем говорить о существовании «свободных» кварков (гипотеза конфайнмента). За счет сильного взаимодействия кварки удерживаются внутри протонов и нейтронов, а протоны и нейтроны, собравшись вместе, образуют атомные ядра. Отметим, что и сильное, и слабое взаимодействия отличаются от открытых ранее сил: гравитация и электромагнетизм имеют неограниченный радиус действия, сильное же взаимодействие эффективно только на расстояниях, не превышающих размеры атомного ядра, а слабое взаимодействие - на еще меньших расстояниях.

Вернемся к анализу попыток объединения электромагнитного и слабого взаимодействий в конце 1960-х гг. Модель Вайнберга - Салама предусматривает наличие электрослабого взаимодействия, которое является представлением электромагнитного и слабого взаимодействий в едином «объединяющем» ключе. Отметим, что это единое «унифицированное» представление не было продиктовано или обосновано только соображениями простоты или элегантности представления. Оно было продиктовано, в первую очередь, необходимостью построения предсказательно успешной и согласованной теории слабого взаимодействия.