ભૌતિક ક્ષેત્રોનું ગાણિતિક વર્ણન. મોસ્કો સ્ટેટ યુનિવર્સિટી ઓફ પ્રિન્ટીંગ આર્ટસ

ભૌતિક ક્ષેત્ર- આ પદાર્થનું એક વિશિષ્ટ સ્વરૂપ છે જે અવકાશમાં દરેક બિંદુએ અસ્તિત્વમાં છે અને તે પદાર્થને પ્રભાવિત કરીને પોતાને પ્રગટ કરે છે જેની પાસે આ ક્ષેત્ર બનાવનાર સાથે સંબંધિત મિલકત છે. મુખ્ય તફાવત એ સરળતા છે.

શરીર + ચાર્જ ક્ષેત્ર શરીર + ચાર્જ

ભૌતિક ક્ષેત્રોના ગુણધર્મો

દ્રવ્ય અને ક્ષેત્રના વર્તનમાં મૂળભૂત તફાવત છે. દ્રવ્ય હંમેશા તે કબજે કરેલા વોલ્યુમની તીક્ષ્ણ સીમા ધરાવે છે, પરંતુ સૈદ્ધાંતિક રીતે ક્ષેત્રને તીક્ષ્ણ સીમા હોઈ શકતી નથી.

અવકાશમાં એક બિંદુએ અસંખ્ય ભૌતિક ક્ષેત્રો અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે જે એકબીજાને પ્રભાવિત કરતા નથી.

ક્ષેત્ર અને પદાર્થ એકબીજાને પ્રભાવિત કરી શકે છે.

ક્ષેત્રોનું ગાણિતિક વર્ગીકરણ

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર- આ દ્રવ્યનું એક વિશિષ્ટ સ્વરૂપ છે, જે અવકાશમાં દરેક બિંદુ પર વેક્ટર E અને H ના મૂલ્ય દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

ક્ષેત્રોને વિભાજિત કરવામાં આવે છે: સ્કેલર, વેક્ટર, ટેન્સર.

સ્કેલર ક્ષેત્રોઅવકાશમાં દરેક બિંદુએ સતત વિતરિત વ્યાખ્યાના ડોમેન સાથેનું ચોક્કસ સ્કેલર ફંક્શન છે.

સ્કેલર ક્ષેત્ર એ સ્તરની સપાટી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જે સમીકરણ દ્વારા આપવામાં આવે છે:

(1.1)

વેક્ટર ક્ષેત્રઅવકાશમાં દરેક બિંદુ પર નિર્દિષ્ટ વ્યાખ્યાના ડોમેન સાથેનો સતત વેક્ટર જથ્થો છે.

વિશે આ ક્ષેત્રની મુખ્ય લાક્ષણિકતા વેક્ટર રેખા છે. આ દરેક બિંદુ પર એક રેખા છે જેમાંથી ક્ષેત્ર વેક્ટર સ્પર્શક રીતે નિર્દેશિત થાય છે.

પાવર લાઇનોનું ભૌતિક રેકોર્ડિંગ:

(1.2)

ટેન્સર ક્ષેત્રઅવકાશમાં વિતરિત સતત ટેન્સર જથ્થો છે.

ટેન્સર
(1.3)

ભૌતિક ક્ષેત્રોની વિભેદક લાક્ષણિકતાઓ

ઢાળસ્કેલર ફીલ્ડની વેક્ટર લાક્ષણિકતા છે. સ્કેલર ફંક્શનનો ઢાળ એ એક વેક્ટર છે જે સામાન્યથી સ્તરની સપાટીની દિશામાં આ ફંક્શનના વ્યુત્પન્ન સમાન છે અને આ સામાન્ય સાથે નિર્દેશિત છે.

(1.4)

ગ્રેડિયન્ટ ગુણધર્મો:

ઢાળ ફંક્શનના ફેરફારના મહત્તમ દરની સંખ્યાત્મક રીતે સમાન છે.

ડી રેન્ડરીંગ

(1.5)

ઢાળની દિશા કાર્યમાં સૌથી ઝડપી ફેરફારની દિશા સાથે એકરુપ છે.

(1.6)

વિચલનવેક્ટર ફિલ્ડની સ્કેલર લાક્ષણિકતા છે. વેક્ટર ફીલ્ડ ડાયવર્જન્સ બંધ સપાટી દ્વારા પ્રવાહ ગુણોત્તરની મર્યાદા છે એસઆ સપાટીની અંદર સમાયેલ વોલ્યુમ સુધી.

(1.7)

- ચોક્કસ પ્રવાહ

(1.8)

ડી અવિભાજ્યતા એ ક્ષેત્રમાં અમુક બિંદુએ સ્ત્રોતોની હાજરી અથવા ગેરહાજરી દર્શાવે છે (જ્યાં ક્ષેત્ર શરૂ થાય છે અથવા સમાપ્ત થાય છે).

જો કોઈપણ સમયે
, તો પછી આ બિંદુએ ક્ષેત્રનો સ્ત્રોત છે, એટલે કે તેની શરૂઆત, અને જ્યાં ક્ષેત્ર સમાપ્ત થાય છે
, અને આ બિંદુને ડ્રેઇન કહેવામાં આવે છે. એવા બિંદુએ જ્યાં કોઈ સ્ત્રોત નથી
.

તેમની હિલચાલના પરિમાણો (ગતિ, વેગ, કોણીય વેગ), તેમની ઊર્જા બદલો, કામ કરો, વગેરે. અને આ, સામાન્ય રીતે, સ્પષ્ટ અને સમજી શકાય તેવું હતું. જો કે, વીજળી અને ચુંબકત્વની પ્રકૃતિના અભ્યાસ સાથે, એક સમજણ ઊભી થઈ કે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સીધા સંપર્ક વિના એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે. આ કિસ્સામાં, અમે ટૂંકા-શ્રેણીની ક્રિયાના ખ્યાલથી બિન-સંપર્ક લાંબા-અંતરની ક્રિયા તરફ આગળ વધી રહ્યા હોવાનું જણાય છે. આનાથી ક્ષેત્રનો ખ્યાલ આવ્યો.

આ ખ્યાલની ઔપચારિક વ્યાખ્યા નીચે મુજબ છે: ભૌતિક ક્ષેત્ર એ પદાર્થનું એક વિશિષ્ટ સ્વરૂપ છે જે પદાર્થના કણો (વસ્તુઓ) ને એકીકૃત પ્રણાલીમાં જોડે છે અને મર્યાદિત ગતિએ એક કણની ક્રિયાને બીજામાં પ્રસારિત કરે છે. સાચું, આપણે પહેલેથી જ નોંધ્યું છે તેમ, આવી વ્યાખ્યાઓ ખૂબ સામાન્ય છે અને હંમેશા ખ્યાલના ઊંડા અને નક્કર વ્યવહારુ સારને નિર્ધારિત કરતી નથી. ભૌતિકશાસ્ત્રીઓને શરીરના ભૌતિક સંપર્કની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના વિચારને છોડી દેવામાં મુશ્કેલી પડી હતી અને વિવિધ ઘટનાઓને સમજાવવા માટે ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય "પ્રવાહી" જેવા મોડેલો રજૂ કર્યા હતા, તેઓએ માધ્યમના કણોના યાંત્રિક સ્પંદનોના વિચારનો ઉપયોગ કર્યો હતો. ઇથર, ઓપ્ટિકલ પ્રવાહી, કેલરી, થર્મલ ઘટનામાં ફ્લોજિસ્ટન, તેમને યાંત્રિક દૃષ્ટિકોણથી પણ વર્ણવે છે, અને જીવવિજ્ઞાનીઓએ પણ જીવંત જીવોમાં પ્રક્રિયાઓને સમજાવવા માટે "મહત્વપૂર્ણ બળ" રજૂ કર્યું હતું. આ બધું સામગ્રી ("મિકેનિકલ") માધ્યમ દ્વારા ક્રિયાના પ્રસારણનું વર્ણન કરવાના પ્રયાસો સિવાય બીજું કંઈ નથી.

જો કે, ફેરાડે (પ્રાયોગિક રીતે), મેક્સવેલ (સૈદ્ધાંતિક રીતે) અને અન્ય ઘણા વૈજ્ઞાનિકોએ દર્શાવ્યું હતું કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રો અસ્તિત્વમાં છે (વેક્યુમ સહિત) અને તે જ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઓસિલેશનને પ્રસારિત કરે છે. તે બહાર આવ્યું છે કે દૃશ્યમાન પ્રકાશ એ વાઇબ્રેશન ફ્રીક્વન્સીની ચોક્કસ શ્રેણીમાં સમાન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સ્પંદનો છે. એવું જાણવા મળ્યું હતું કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોને કંપન સ્કેલ પર ઘણા પ્રકારોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે: રેડિયો તરંગો (10 3 - 10 -4), પ્રકાશ તરંગો (10 -4 - 10 -9 મીટર), IR (5 × 10 -4 - 8 × 10 -7 મીટર), યુવી (4 ×10 -7 - 10 -9 મી), એક્સ-રે રેડિયેશન (2 ×10 -9 - 6 ×10 -12 મી), γ-રેડિયેશન (< 6 ×10 -12 м).

એવું માનવામાં આવે છે કે ગુરુત્વાકર્ષણ અને વિદ્યુત ક્ષેત્રો સ્વતંત્ર રીતે કાર્ય કરે છે અને એકબીજાને અસર કર્યા વિના અવકાશમાં કોઈપણ બિંદુએ એકસાથે રહી શકે છે. ચાર્જ q અને દળ m સાથેના પરીક્ષણ કણ પર કાર્ય કરતું કુલ બળ વેક્ટર સરવાળો અને દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે. વેક્ટર્સનો સરવાળો કરવાનો કોઈ અર્થ નથી, કારણ કે તેમના પરિમાણો અલગ છે. અવકાશ દ્વારા તરંગોના પ્રસાર દ્વારા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અને ઊર્જાના સ્થાનાંતરણ સાથે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રની વિભાવનાના ક્લાસિકલ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સમાં પરિચયથી ઈથરની યાંત્રિક રજૂઆતથી દૂર જવાનું શક્ય બન્યું. જૂના દૃષ્ટિકોણમાં, દળોની સંપર્ક ક્રિયાના પ્રસારણને સમજાવતા ચોક્કસ માધ્યમ તરીકે ઈથરની વિભાવનાને માઇકલસનના પ્રકાશની ગતિને માપવાના પ્રયોગો દ્વારા અને મુખ્યત્વે આઈન્સ્ટાઈનના સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંત દ્વારા બંને પ્રાયોગિક રીતે રદિયો આપવામાં આવ્યો હતો. ક્ષેત્રો દ્વારા ભૌતિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું વર્ણન કરવું શક્ય બન્યું, જેના માટે, હકીકતમાં, વિવિધ પ્રકારનાં ક્ષેત્રોમાં સામાન્ય લાક્ષણિકતાઓ, જેની આપણે અહીં ચર્ચા કરી છે, ઘડવામાં આવી હતી. જો કે, એ નોંધવું જોઈએ કે હવે ભૌતિક શૂન્યાવકાશની વિભાવનાના આધારે કેટલાક વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા ઈથરના વિચારને આંશિક રીતે પુનર્જીવિત કરવામાં આવી રહ્યો છે.

તેથી, યાંત્રિક ચિત્ર પછી, વિશ્વનું એક નવું ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ચિત્ર રચાયું. આધુનિક કુદરતી વિજ્ઞાનના સંબંધમાં તેને મધ્યવર્તી ગણી શકાય. ચાલો આ દાખલાની કેટલીક સામાન્ય લાક્ષણિકતાઓની નોંધ લઈએ. કારણ કે તેમાં ફક્ત ક્ષેત્રો વિશેના વિચારો જ નહીં, પણ ઇલેક્ટ્રોન, ફોટોન, અણુના પરમાણુ મોડેલ, પદાર્થોના રાસાયણિક બંધારણના નિયમો અને મેન્ડેલીવના સામયિક કોષ્ટકમાં તત્વોની ગોઠવણી વિશે તે સમય સુધીમાં દેખાયા નવા ડેટાનો પણ સમાવેશ થાય છે. કુદરતના જ્ઞાનના માર્ગ સાથે અન્ય સંખ્યાબંધ પરિણામો, પછી, અલબત્ત, આ ખ્યાલમાં ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના વિચારો અને સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંતનો પણ સમાવેશ થાય છે, જેની આગળ ચર્ચા કરવામાં આવશે.

આ રજૂઆતમાં મુખ્ય વસ્તુ એ ક્ષેત્રની વિભાવનાના આધારે મોટી સંખ્યામાં ઘટનાઓનું વર્ણન કરવાની ક્ષમતા છે. તે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું હતું, યાંત્રિક ચિત્રથી વિપરીત, તે પદાર્થ માત્ર પદાર્થના સ્વરૂપમાં જ નહીં, પણ એક ક્ષેત્ર પણ છે. તરંગ ખ્યાલો પર આધારિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા તદ્દન વિશ્વાસપૂર્વક માત્ર ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો જ નહીં, પણ ઓપ્ટિકલ, રાસાયણિક, થર્મલ અને યાંત્રિક ઘટનાઓનું પણ વર્ણન કરે છે. દ્રવ્યના ક્ષેત્રની રજૂઆતની પદ્ધતિનો ઉપયોગ અલગ પ્રકૃતિના ક્ષેત્રોને સમજવા માટે પણ થઈ શકે છે. સૂક્ષ્મ પદાર્થોની કોર્પસ્ક્યુલર પ્રકૃતિને પ્રક્રિયાઓની તરંગ પ્રકૃતિ સાથે જોડવાનો પ્રયાસ કરવામાં આવ્યો છે. એવું જાણવા મળ્યું હતું કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો "વાહક" ​​એ ફોટોન છે, જે પહેલેથી જ ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના નિયમોનું પાલન કરે છે. ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રના વાહક તરીકે ગુરુત્વાકર્ષણને શોધવાનો પ્રયાસ કરવામાં આવી રહ્યો છે.

જો કે, આપણી આસપાસના વિશ્વને સમજવામાં નોંધપાત્ર પ્રગતિ હોવા છતાં, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ચિત્ર ખામીઓથી મુક્ત નથી. આમ, તે સંભવિત અભિગમોને ધ્યાનમાં લેતું નથી, અનિવાર્યપણે સંભવિત પેટર્નને મૂળભૂત તરીકે ઓળખવામાં આવતી નથી, વ્યક્તિગત કણોના વર્ણન માટે ન્યૂટનનો નિર્ણાયક અભિગમ અને કારણ-અને-અસર સંબંધોની કડક અસ્પષ્ટતા સચવાય છે (જે હવે સિનર્જેટિક્સ દ્વારા વિવાદિત છે), પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ અને તેમના ક્ષેત્રો માત્ર ચાર્જ થયેલ કણો વચ્ચે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા જ સમજાવવામાં આવતા નથી. સામાન્ય રીતે, આ પરિસ્થિતિ સમજી શકાય તેવી અને સમજાવી શકાય તેવી છે, કારણ કે વસ્તુઓની પ્રકૃતિની દરેક આંતરદૃષ્ટિ આપણી સમજને વધુ ઊંડી બનાવે છે અને નવા પર્યાપ્ત ભૌતિક મોડલ્સ બનાવવાની જરૂર છે.

ભૌતિક ક્ષેત્ર

પ્રદેશ જગ્યા , જ્યાં ભૌતિક, વિશ્વસનીય રીતે નોંધાયેલ અને સચોટ રીતે માપેલા દળો પોતાને પ્રગટ કરે છે, તેને ભૌતિક ક્ષેત્ર કહેવામાં આવે છે. આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્રના માળખામાં, ચાર પ્રકારો ગણવામાં આવે છે: ગુરુત્વાકર્ષણ(અહીં જુઓ); મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ(અહીં જુઓ) - પરમાણુ; નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ(અહીં જુઓ) અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક(અહીં જુઓ) - ચુંબકીય અને ઇલેક્ટ્રિક.ક્વોન્ટમ દૃષ્ટિકોણથી સિદ્ધાંતો અંતર પર ભૌતિક પદાર્થોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા તેમના પરસ્પર વિનિમય દ્વારા સુનિશ્ચિત થાય છે ક્વોન્ટા દરેક સૂચિબદ્ધ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની લાક્ષણિકતા ક્ષેત્રો. કોઈપણ ભૌતિક ક્ષેત્રના ગુણધર્મો કડક ગાણિતિક અભિવ્યક્તિઓ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે.

છેલ્લા કેટલાક દાયકાઓમાં, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ સામાન્ય, એકીકૃત ક્ષેત્ર સિદ્ધાંત બનાવવાનો પ્રયાસ કરવાનું બંધ કર્યું નથી. એવી અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે કે તેણી આ તમામ ક્ષેત્રોને એક - "એક ભૌતિક ક્ષેત્ર" ના વિવિધ અભિવ્યક્તિઓ તરીકે વર્ણવશે.

ઉપર સૂચિબદ્ધ સિવાયના કોઈપણ બળ ક્ષેત્રોના અસ્તિત્વને ધારણ કરવા માટે કોઈ સૈદ્ધાંતિક અથવા પ્રાયોગિક આધારો નથી.

ગુરુત્વાકર્ષણ

ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર એકબીજા પર કોઈપણ ભૌતિક પદાર્થોના બળપૂર્વક પ્રભાવ દ્વારા પોતાને પ્રગટ કરે છે. ગુરુત્વાકર્ષણીય ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું બળ તેમના દળના સીધા પ્રમાણસર હોય છે અને તેમની વચ્ચેના અંતરને બીજી શક્તિ સુધી વધારીને વિપરીત પ્રમાણમાં હોય છે. તે માત્રાત્મક રીતે વર્ણવેલ છે ન્યુટનનો નિયમ . ગુરુત્વાકર્ષણ બળ પદાર્થો વચ્ચેના કોઈપણ અંતરે પોતાને પ્રગટ કરે છે.

ક્વોન્ટા ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના ક્ષેત્રો ગુરુત્વાકર્ષણ છે. તેમનો બાકીનો સમૂહ શૂન્ય છે. એ હકીકત હોવા છતાં કે તેઓ હજી સુધી મુક્ત સ્થિતિમાં શોધાયા નથી, ગુરુત્વાકર્ષણના અસ્તિત્વની આવશ્યકતા સૌથી સામાન્ય સૈદ્ધાંતિક પરિસરમાંથી અનુસરે છે અને તે શંકાની બહાર છે.

ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર મોટાભાગની પ્રક્રિયાઓમાં મોટી ભૂમિકા ભજવે છે બ્રહ્માંડ .

ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રની પ્રકૃતિ પર, પણ જુઓ સાપેક્ષતા સિદ્ધાંત, સામાન્ય .

મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ (પરમાણુ)

મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું ક્ષેત્ર ન્યુક્લિયન્સ પર બળવાન પ્રભાવ તરીકે પોતાને મેનીફેસ્ટ કરે છે - પ્રાથમિક કણો જે અણુ ન્યુક્લી બનાવે છે. તે સમાન ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સાથે પ્રોટોનને જોડવામાં સક્ષમ છે, એટલે કે. તેમના વિકારના વિદ્યુત દળો પર કાબુ મેળવો.

આ ક્ષેત્ર સાથે સંકળાયેલ આકર્ષક બળ ચોથી ઘાત સુધી વધેલા ન્યુક્લિયન્સ વચ્ચેના અંતરના વિપરિત પ્રમાણસર છે, એટલે કે. તે માત્ર ટૂંકા અંતર પર અસરકારક છે. કણો વચ્ચેના 10 -15 મીટરથી ઓછા અંતરે, મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું ક્ષેત્ર પહેલેથી જ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર કરતાં દસ ગણું વધુ શક્તિશાળી છે.

ક્વોન્ટા મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના ક્ષેત્રો પ્રાથમિક કણો છે - ગ્લુઓન્સ. ગ્લુઓનનું સામાન્ય જીવનકાળ લગભગ 10 -23 સેકન્ડ છે.

દરમિયાન મેક્રોપ્રોસેસ માટે મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના ક્ષેત્રની ક્રિયા પણ મહત્વપૂર્ણ છે બ્રહ્માંડ, જો માત્ર કારણ કે આ ક્ષેત્ર વિના અણુઓના મધ્યવર્તી કેન્દ્ર, અને તેથી અણુઓ પોતે જ અસ્તિત્વમાં ન હોઈ શકે.

નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ

નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું ક્ષેત્ર - નબળા પ્રવાહોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા - તેમની વચ્ચે 10 -18 મીટરના અંતરે પ્રાથમિક કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દરમિયાન પોતાને પ્રગટ કરે છે.

ક્વોન્ટા નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ક્ષેત્રો એ પ્રાથમિક કણો છે - મધ્યવર્તી બોસોન. મધ્યવર્તી બોસોનનું સામાન્ય જીવનકાળ લગભગ 10 -25 સેકન્ડ છે.

અંદર એકીકૃત બનાવવાના પ્રયાસો સિદ્ધાંતો ક્ષેત્રોતે હવે સાબિત થયું છે કે નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું ક્ષેત્ર અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક(અહીં જુઓ) ક્ષેત્રોને એકસાથે વર્ણવી શકાય છે, જેનો અર્થ છે કે તેઓ સંબંધિત પ્રકૃતિ ધરાવે છે.

નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના ક્ષેત્રનો પ્રભાવ સડો અને પ્રાથમિક કણોની રચનાની પ્રક્રિયાના સ્તરે ભૂમિકા ભજવે છે, જેના વિના બ્રહ્માંડ તેના વર્તમાન સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વમાં નથી. આ ભૌતિક ક્ષેત્રે પ્રારંભિક સમયગાળામાં વિશેષ ભૂમિકા ભજવી હતી મોટા ધડાકા .

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક

વિદ્યુતચુંબકીય ક્ષેત્ર વિદ્યુત ચાર્જની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં પોતાને પ્રગટ કરે છે, બાકીના સમયે - ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર - અથવા ગતિશીલ - ચુંબકીય ક્ષેત્ર. તે ચાર્જ થયેલ સંસ્થાઓ વચ્ચેના કોઈપણ અંતરે શોધી શકાય છે. ક્વોન્ટા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના ક્ષેત્રો ફોટોન છે. તેમનો બાકીનો સમૂહ શૂન્ય છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ તરીકે ઓળખાતી ચોક્કસ મિલકત ધરાવતા પદાર્થોના એકબીજા પર બળપૂર્વક પ્રભાવ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર પોતાને પ્રગટ કરે છે. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની પ્રકૃતિ અજ્ઞાત છે, પરંતુ તેમના મૂલ્યો ઉલ્લેખિત મિલકત ધરાવતા લોકો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના માપદંડના પરિમાણો છે, એટલે કે. ચાર્જ થયેલ રચનાઓ.

ન્યૂનતમ ચાર્જ મૂલ્યોના વાહકો ઇલેક્ટ્રોન છે - તેમની પાસે નકારાત્મક ચાર્જ છે, પ્રોટોન છે - તેમની પાસે સકારાત્મક ચાર્જ છે - અને કેટલાક અન્ય ખૂબ જ અલ્પજીવી પ્રાથમિક કણો છે. ભૌતિક પદાર્થો હકારાત્મક વિદ્યુત ચાર્જ મેળવે છે જ્યારે તેમાં રહેલા પ્રોટોનની સંખ્યા ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યા કરતા વધી જાય છે, અથવા, વિપરીત કિસ્સામાં, નકારાત્મક ચાર્જ થાય છે.

પ્રાથમિક કણો સહિત ચાર્જ થયેલ ભૌતિક વસ્તુઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું બળ તેમના વિદ્યુત ચાર્જના સીધા પ્રમાણસર છે અને બીજી શક્તિ સુધી તેમની વચ્ચેના અંતરના વિપરિત પ્રમાણસર છે. કુલોમ્બના કાયદા દ્વારા તેનું માત્રાત્મક રીતે વર્ણન કરવામાં આવ્યું છે. સંભવતઃ ચાર્જ થયેલ વસ્તુઓ ભગાડે છે, વિપરીત રીતે ચાર્જ કરેલ વસ્તુઓ આકર્ષે છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્ર એકબીજા પર શરીર અથવા રચનાઓના બળપૂર્વક પ્રભાવ દ્વારા પોતાને પ્રગટ કરે છે, ઉદાહરણ તરીકે, પ્લાઝ્મા, જેમાં ચુંબકીય ગુણધર્મો છે. આ ગુણધર્મો તેમનામાં વહેતા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહો દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે - ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ કેરિયર્સની આદેશિત હિલચાલ. ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માપનના પરિમાણો વર્તમાન ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહોની તીવ્રતા છે, જે એકમ દીઠ ખસેડવામાં આવતા ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની સંખ્યા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. સમય કંડક્ટરના ક્રોસ સેક્શન દ્વારા. સ્થાયી ચુંબક પણ તેમનામાં ઉદ્ભવતા આંતરિક રિંગ પરમાણુ પ્રવાહોને તેમની અસરને આભારી છે. આમ, ચુંબકીય દળો પ્રકૃતિમાં વિદ્યુત છે. પદાર્થોની ચુંબકીય ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની તીવ્રતા - ચુંબકીય ઇન્ડક્શન - તેમાં વહેતા વિદ્યુત પ્રવાહોની તીવ્રતાના સીધા પ્રમાણસર છે અને બીજી શક્તિ સુધી તેમની વચ્ચેના અંતરના વિપરિત પ્રમાણસર છે. તેનું વર્ણન બાયોટ-સાવર્ટ-લાપ્લેસ કાયદા દ્વારા કરવામાં આવ્યું છે.

દરમિયાન થતી કોઈપણ પ્રક્રિયાઓમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે બ્રહ્માંડ સાથે પ્લાઝમા .

જ્યાં G એ ગુરુત્વાકર્ષણીય સ્થિરાંક છે, અને આ શરીર અને ઇન્ડેક્સ j સાથેના શરીર વચ્ચેનું અંતર છે.
આ અભિવ્યક્તિમાં પસંદ કરેલા શરીરના સમૂહને અલગ કરીને, આપણે લખી શકીએ છીએ

તીવ્રતા ક્યાં છે

અભ્યાસ હેઠળના શરીરની લાક્ષણિકતાઓ (સામૂહિક) પર આધારિત નથી.
વેક્ટર ક્ષેત્ર,

વેક્ટર ફિલ્ડ ક્યાં છે, જેને ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ સ્ટ્રેન્થ કહેવાય છે અને તેની બરાબર છે

.

આ કિસ્સામાં, ક્રિયાપ્રતિક્રિયા બળને અભ્યાસ હેઠળના શરીર (ચાર્જ) ની લાક્ષણિકતાઓના ઉત્પાદન તરીકે પણ લખવામાં આવે છે, અને અન્ય શુલ્ક વિશેની તમામ માહિતી એક જ વેક્ટર જથ્થા - ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની શક્તિના પરિચયમાં ઘટાડવામાં આવે છે.
ક્ષેત્રોની ઉપરોક્ત વ્યાખ્યાઓ લાંબા અંતરની ક્રિયાના સિદ્ધાંત પર આધારિત છે અને તે માત્ર શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્ર માટે માન્ય છે. જો કણો જે ક્ષેત્રને નિર્ધારિત કરે છે, તો પછી શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્રના માળખામાં, અભ્યાસ હેઠળના કણો તરત જ તેમની સ્થિતિમાં ફેરફાર અનુભવશે.
જો કે, સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંતના માળખામાં માન્ય, ટૂંકા-શ્રેણીની ક્રિયાના સિદ્ધાંતને લાગુ કરતી વખતે, શરીરની હિલચાલ વિશેની માહિતી તરત જ પ્રસારિત થતી નથી અને તેને મધ્યસ્થીની જરૂર પડે છે, તેથી ક્ષેત્રની વિભાવનાનો અર્થ અલગ પડે છે. એન્ટિટી, જેની અવકાશમાં હિલચાલ તેના વર્ણન માટે અલગ સમીકરણોની જરૂર છે.
તેથી, ટૂંકા અંતરની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને ધ્યાનમાં લેતા, ચાર્જ પર કાર્ય કરતું બળ ફરીથી લખવામાં આવે છે

જો કે, મેક્સવેલના સમીકરણોમાંથી વિદ્યુત ક્ષેત્રની તાકાત જોવા મળે છે. તે માત્ર સ્થિર શુલ્કના કિસ્સામાં ઉપરોક્ત અભિવ્યક્તિ સમાન છે.
તમે લેખમાં આ વિષય પર વિગતવાર માહિતી મેળવી શકો છો લેગ.

ક્ષેત્ર- પદાર્થના અસ્તિત્વના સ્વરૂપોમાંનું એક અને, કદાચ, સૌથી મહત્વપૂર્ણ. "ક્ષેત્ર" ની વિભાવના એ હકીકતને પ્રતિબિંબિત કરે છે કે ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય દળો એક અંતર પર મર્યાદિત ગતિએ કાર્ય કરે છે, પરસ્પર અને સતત એકબીજાને ઉત્પન્ન કરે છે. ક્ષેત્ર ઉત્સર્જિત થાય છે, અવકાશમાં મર્યાદિત ગતિએ પ્રચાર કરે છે અને દ્રવ્ય સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. ફેરાડેએ દ્રવ્યના નવા સ્વરૂપ તરીકે ક્ષેત્રના વિચારો ઘડ્યા, અને નોંધોને સીલબંધ પરબિડીયુંમાં મૂકી, તેના મૃત્યુ પછી તેને ખોલવા માટે વસિયતનામું આપ્યું (આ પરબિડીયું ફક્ત 1938 માં જ મળી આવ્યું હતું). ફેરાડેએ (1840) ઊર્જાના સાર્વત્રિક સંરક્ષણ અને રૂપાંતરણના વિચારનો ઉપયોગ કર્યો હતો, જોકે કાયદો પોતે હજુ સુધી શોધાયો ન હતો.

તેમના પ્રવચનો (1845), ફેરાડેએ માત્ર એક સ્વરૂપમાંથી બીજા સ્વરૂપમાં ઊર્જાના સમકક્ષ રૂપાંતરણો વિશે જ વાત કરી ન હતી, પરંતુ તેમણે લાંબા સમયથી "પ્રકાશ અને વીજળી વચ્ચેનો સીધો જોડાણ શોધવાનો" પ્રયાસ કર્યો હતો અને "તેઓ ચુંબકીકરણ અને વિદ્યુતીકરણ કરવામાં સફળ થયા હતા. પ્રકાશનો કિરણ અને ચુંબકીય બળ રેખાને પ્રકાશિત કરે છે." તેની પાસે ટેસ્ટ બોડીનો ઉપયોગ કરીને ચાર્જ્ડ બોડીની આસપાસની જગ્યાનો અભ્યાસ કરવાની ટેકનિક છે, ફિલ્ડ ઈમેજનો પરિચય વિજળીના તાર.તેમણે ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા પ્રકાશના ધ્રુવીકરણના પ્લેનને ફેરવવાના તેમના પ્રયોગોનું વર્ણન કર્યું. પદાર્થોના વિદ્યુત અને ચુંબકીય ગુણધર્મો વચ્ચેના સંબંધનો અભ્યાસ ફેરાડેને માત્ર પેરા- અને ડાયમેગ્નેટિઝમની શોધ તરફ જ નહીં, પણ એક મૂળભૂત વિચારની સ્થાપના તરફ પણ દોરી ગયો - ક્ષેત્રનો વિચાર. તેમણે લખ્યું (1852): "તેની આસપાસનું વાતાવરણ અથવા અવકાશ વાસ્તવિક અને સંપૂર્ણ ચુંબકીય પ્રણાલીનો ભાગ હોવાને કારણે ચુંબકની જેમ જ આવશ્યક ભૂમિકા ભજવે છે."

ફેરાડેએ બતાવ્યું કે ઇન્ડક્શનનું ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ ઇજ્યારે ચુંબકીય પ્રવાહ બદલાય છે ત્યારે થાય છે એફ(ખોલવું, બંધ કરવું, કંડક્ટરમાં વર્તમાન બદલવું, ચુંબકની નજીક આવવું અથવા દૂર કરવું વગેરે). મેક્સવેલે આ હકીકત નીચે પ્રમાણે વ્યક્ત કરી: ઇ = -dએફ/તા.ફેરાડે અનુસાર, પ્રવાહોને પ્રેરિત કરવાની ક્ષમતા ચુંબકીય પરિણામની આસપાસના વર્તુળમાં પોતાને પ્રગટ કરે છે. મેક્સવેલ મુજબ, વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર વમળ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડથી ઘેરાયેલું છે, અને બાદબાકીનું ચિહ્ન લેન્ઝના નિયમ સાથે સંકળાયેલું છે: પ્રેરિત પ્રવાહ એવી દિશામાં ઉદભવે છે કે જે તેને પેદા કરતા ફેરફારને અટકાવે છે. હોદ્દો રોટ - અંગ્રેજીમાંથી. રોટર -વમળ 1846માં, એફ. ન્યુમેનને જાણવા મળ્યું કે ઇન્ડક્શન કરંટ બનાવવા માટે ચોક્કસ માત્રામાં ઉર્જા ખર્ચવી જોઈએ.

સામાન્ય રીતે, વેક્ટર સ્વરૂપમાં મેક્સવેલ દ્વારા લખાયેલ સમીકરણોની સિસ્ટમ કોમ્પેક્ટ સ્વરૂપ ધરાવે છે:

આ સમીકરણોમાં સમાવિષ્ટ વિદ્યુત અને ચુંબકીય ઇન્ડક્શન વેક્ટર્સ (D અને B) અને ઇલેક્ટ્રિક અને મેગ્નેટિક ફિલ્ડ સ્ટ્રેન્થ વેક્ટર્સ (E અને H) ડાઇલેક્ટ્રિક અચળ e અને માધ્યમ μની ચુંબકીય અભેદ્યતા સાથે દર્શાવેલ સરળ સંબંધો દ્વારા સંબંધિત છે. આ ઓપરેશનનો ઉપયોગ કરવાનો અર્થ એ છે કે ચુંબકીય ક્ષેત્રની તાકાત વેક્ટર વર્તમાન ઘનતા વેક્ટરની આસપાસ ફરે છે j.

સમીકરણ (1) મુજબ, કોઈપણ વર્તમાન આસપાસની જગ્યામાં ચુંબકીય ક્ષેત્રના દેખાવનું કારણ બને છે, સીધો પ્રવાહ - એક સતત ચુંબકીય ક્ષેત્ર. આવા ક્ષેત્ર "આગામી" પ્રદેશોમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રનું કારણ બની શકતું નથી, કારણ કે, સમીકરણ (2) મુજબ, ફક્ત બદલાતા ચુંબકીય ક્ષેત્ર જ પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરે છે. વૈકલ્પિક પ્રવાહની આસપાસ એક વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર પણ બનાવવામાં આવે છે, જે અવકાશના "આગલા" તત્વમાં તરંગનું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર, એક અનડેમ્પ્ડ તરંગ બનાવવા માટે સક્ષમ છે - ખાલીપણામાં ચુંબકીય ક્ષેત્રની ઊર્જા સંપૂર્ણપણે ઇલેક્ટ્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે. , અને ઊલટું. કારણ કે પ્રકાશ ત્રાંસી તરંગોના સ્વરૂપમાં પ્રવાસ કરે છે, તેથી બે નિષ્કર્ષ દોરી શકાય છે: પ્રકાશ એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક વિક્ષેપ છે; ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડ ટ્રાંસવર્સ તરંગોના રૂપમાં અવકાશમાં ગતિ સાથે પ્રચાર કરે છે સાથે= 3 10 8 m/s, માધ્યમના ગુણધર્મો પર આધાર રાખીને, અને તેથી "ત્વરિત લાંબા અંતરની ક્રિયા" અશક્ય છે. તેથી, પ્રકાશ તરંગોમાં, વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોની તીવ્રતા દ્વારા ઓસિલેશન બનાવવામાં આવે છે, અને તરંગનું વાહક એ જગ્યા છે, જે તણાવની સ્થિતિમાં છે. અને વિસ્થાપન પ્રવાહને કારણે તે એક નવું ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવશે અને તેથી જાહેરાત અનંત .

સમીકરણો (3) અને (4) નો અર્થ સ્પષ્ટ છે - (3) ગૌસના ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક પ્રમેયનું વર્ણન કરે છે અને કુલોમ્બના કાયદાને સામાન્ય બનાવે છે, (4) ચુંબકીય ચાર્જની ગેરહાજરીની હકીકતને પ્રતિબિંબિત કરે છે. વિચલન (lat માંથી. અલગ થવું -વિસંગતતા શોધો) એ સ્ત્રોતનું માપ છે. જો, ઉદાહરણ તરીકે, પ્રકાશ કિરણો કાચમાં જન્મ્યા નથી, પરંતુ માત્ર તેમાંથી પસાર થાય છે, divD = 0. સૂર્ય, પ્રકાશ અને ગરમીના સ્ત્રોત તરીકે, સકારાત્મક વિચલન ધરાવે છે, અને અંધકાર નકારાત્મક છે. તેથી, વિદ્યુત ક્ષેત્ર રેખાઓ એવા ચાર્જ પર સમાપ્ત થાય છે જેની ઘનતા p હોય છે, અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ પોતાના પર બંધ હોય છે અને ક્યાંય સમાપ્ત થતી નથી.

મેક્સવેલના સમીકરણોનો આધાર બનાવતી દૃશ્યોની સિસ્ટમ કહેવામાં આવી હતી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રનો મેક્સવેલનો સિદ્ધાંત.જો કે આ સમીકરણો સરળ સ્વરૂપ ધરાવે છે, મેક્સવેલ અને તેના અનુયાયીઓએ તેના પર જેટલું વધારે કામ કર્યું, તેટલો જ વધુ ગહન અર્થ તેમને પ્રગટ થયો. જી. હર્ટ્ઝ, જેમના પ્રયોગો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડના ફેરાડે-મેક્સવેલ સિદ્ધાંતની માન્યતાનો પ્રથમ સીધો પુરાવો હતો, તેણે મેક્સવેલના સમીકરણોની અખૂટતા વિશે લખ્યું: “તમે ક્યારેક ગાણિતિક સૂત્રો જીવંત હોવાની લાગણી અનુભવ્યા વિના આ અદ્ભુત સિદ્ધાંતનો અભ્યાસ કરી શકતા નથી. તેમનું પોતાનું જીવન, તેમનું પોતાનું મન હોય છે - એવું લાગે છે કે "આ સૂત્રો આપણા કરતાં વધુ સ્માર્ટ છે, લેખક કરતાં પણ વધુ સ્માર્ટ છે, જાણે કે તેઓ આપણને મૂળમાં સમાયેલ કરતાં વધુ આપે છે."

ક્ષેત્રના પ્રસારની પ્રક્રિયા અનિશ્ચિત રૂપે એક અસ્પષ્ટ તરંગના સ્વરૂપમાં ચાલુ રહેશે - રદબાતલમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રની ઊર્જા સંપૂર્ણપણે ઇલેક્ટ્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે, અને ઊલટું. સમીકરણોમાં સમાવિષ્ટ સ્થિરાંકોમાં સ્થિર c હતો; મેક્સવેલને જાણવા મળ્યું કે તેનું મૂલ્ય પ્રકાશની ગતિ બરાબર છે. આ સંયોગ પર ધ્યાન ન આપવું અશક્ય હતું. તેથી, પ્રકાશ તરંગોમાં, વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોની તીવ્રતા દ્વારા ઓસિલેશન બનાવવામાં આવે છે, અને તરંગનું વાહક એ જગ્યા છે, જે તણાવની સ્થિતિમાં છે.

પ્રકાશ તરંગ એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ છે,"અવકાશમાં દોડવું અને તેને ઉત્સર્જિત કરતા ચાર્જથી અલગ" તરીકે વેઇસ્કોપ્ફે કહ્યું. તેમણે મેક્સવેલની મહત્વની શોધની તુલના ન્યૂટનના ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમની શોધ સાથે કરી. ન્યુટને પૃથ્વી પરના ગુરુત્વાકર્ષણ સાથે ગ્રહોની ગતિને જોડી અને દળોના પ્રભાવ હેઠળ લોકોના યાંત્રિક ચળવળને સંચાલિત કરતા મૂળભૂત નિયમોની શોધ કરી. મેક્સવેલ ઓપ્ટિક્સને વીજળી સાથે જોડે છે અને વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોની વર્તણૂક અને ચાર્જ અને ચુંબક સાથેની તેમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને સંચાલિત કરતા મૂળભૂત કાયદાઓ (મેક્સવેલના સમીકરણો) મેળવે છે. ન્યુટનના કાર્યોથી ગુરુત્વાકર્ષણના સાર્વત્રિક કાયદાની વિભાવના, મેક્સવેલના કાર્યો - ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રની વિભાવના અને તેના પ્રસારના નિયમોની સ્થાપના તરફ દોરી ગઈ. જો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર ભૌતિક વાહકથી સ્વતંત્ર રીતે અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે, તો લાંબા-અંતરની ક્રિયાએ ટૂંકા-અંતરની ક્રિયાને માર્ગ આપવો જોઈએ, ક્ષેત્રો મર્યાદિત ગતિએ અવકાશમાં પ્રસરે છે. વિસ્થાપન પ્રવાહ (1861), ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો અને પ્રકાશની ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પ્રકૃતિ (1865) ના વિચારો એટલા બોલ્ડ અને અસામાન્ય હતા કે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓની આગામી પેઢીએ પણ મેક્સવેલના સિદ્ધાંતને તરત જ સ્વીકાર્યો ન હતો. 1888 માં જી. હર્ટ્ઝની શોધ થઈ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો,પરંતુ ડબ્લ્યુ. થોમસન (કેલ્વિન) જેવા મેક્સવેલના સિદ્ધાંતના આવા સક્રિય વિરોધીને ફક્ત પી.એન પ્રકાશ દબાણ.

19મી સદીના મધ્યમાં. મેક્સવેલે વીજળી અને ચુંબકત્વને એકીકૃત ક્ષેત્ર સિદ્ધાંતમાં જોડ્યા. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ પ્રાથમિક કણો સાથે સંકળાયેલ છે, જેમાંથી સૌથી પ્રખ્યાત - ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન - સમાન ચાર્જ ધરાવે છે. e,તે કુદરતનો સાર્વત્રિક અચલ છે. SI = 1.6 10 -19 Cl માં. તેમ છતાં ચુંબકીય શુલ્ક હજુ સુધી શોધાયા નથી, સિદ્ધાંતમાં તેઓ પહેલેથી જ ઉદ્ભવતા હોય છે. ભૌતિકશાસ્ત્રી ડીરાક અનુસાર, ચુંબકીય ચાર્જની તીવ્રતા ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જના ગુણાંકમાં હોવી જોઈએ.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રના ક્ષેત્રમાં વધુ સંશોધનથી શાસ્ત્રીય મિકેનિક્સની વિભાવનાઓ સાથે વિરોધાભાસ થયો, જેને ડચ ભૌતિકશાસ્ત્રી X.A.એ સિદ્ધાંતોના ગાણિતિક સંકલન દ્વારા દૂર કરવાનો પ્રયાસ કર્યો. લોરેન્ઝ. તેમણે જડતા પ્રણાલીઓના કોઓર્ડિનેટ્સના પરિવર્તનો રજૂ કર્યા, જેમાં શાસ્ત્રીય ગેલિલિયન ટ્રાન્સફોર્મેશનથી વિપરીત, એક સ્થિર - ​​પ્રકાશની ગતિ છે, જે ક્ષેત્ર સિદ્ધાંત સાથે જોડાયેલી હતી. સમય અને લંબાઈના ભીંગડા પ્રકાશની ઝડપની નજીકની ઝડપે બદલાયા છે. આ લોરેન્ટ્ઝ રૂપાંતરણોનો ભૌતિક અર્થ ફક્ત એ. આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા 1905 માં તેમની કૃતિ "ઓન ધ ઈલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સ ઓફ મૂવિંગ બોડીઝ" માં સમજાવવામાં આવ્યો હતો, જેણે સાપેક્ષતાના વિશેષ સિદ્ધાંત (STR), અથવા સાપેક્ષ મિકેનિક્સનો આધાર બનાવ્યો હતો.

પ્રાકૃતિક વિજ્ઞાન બ્રહ્માંડમાં માત્ર ભૌતિક પદાર્થોના પ્રકારોને જ ઓળખતું નથી, પણ તેમની વચ્ચેના જોડાણોને પણ દર્શાવે છે. સાકલ્યવાદી પ્રણાલીમાં પદાર્થો વચ્ચેનું જોડાણ દરેક તત્વ અને બાહ્ય વાતાવરણના તત્વો વચ્ચેના જોડાણ કરતાં વધુ વ્યવસ્થિત, વધુ સ્થિર હોય છે. સિસ્ટમનો નાશ કરવા માટે, સિસ્ટમમાંથી એક અથવા બીજા તત્વને અલગ કરવા માટે, તમારે તેના પર ચોક્કસ ઊર્જા લાગુ કરવાની જરૂર છે. આ ઊર્જા વિવિધ મૂલ્યો ધરાવે છે અને તે સિસ્ટમના તત્વો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પ્રકાર પર આધારિત છે. મેગાવર્લ્ડમાં, આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવે છે, મેક્રોવર્લ્ડમાં, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ગુરુત્વાકર્ષણમાં ઉમેરવામાં આવે છે, અને તે વધુ મજબૂત બને છે. માઇક્રોકોઝમમાં, અણુના કદ પર, વધુ મજબૂત પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દેખાય છે, જે અણુ ન્યુક્લીની અખંડિતતાને સુનિશ્ચિત કરે છે. જ્યારે પ્રાથમિક કણો, આંતરિક બોન્ડ્સની ઊર્જા તરફ જઈએ છીએ, ત્યારે આપણે જાણીએ છીએ કે કુદરતી પદાર્થો એ અણુઓમાંથી બનેલા અને સામયિક કોષ્ટકમાં એકત્રિત કરાયેલા તત્વોના રાસાયણિક સંયોજનો છે. થોડા સમય માટે એવું માનવામાં આવતું હતું કે અણુ એ બ્રહ્માંડના પ્રાથમિક બિલ્ડીંગ બ્લોક્સ છે, પરંતુ તે પછી તે સ્થાપિત થયું કે અણુ "સમગ્ર બ્રહ્માંડ" નું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે અને તેમાં એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા વધુ મૂળભૂત કણોનો સમાવેશ થાય છે: પ્રોટોન, ઇલેક્ટ્રોન, ન્યુટ્રોન, મેસોન્સ , વગેરે પ્રાથમિક હોવાનો દાવો કરતા કણોની સંખ્યા વધી રહી છે, પરંતુ શું તે ખરેખર તે પ્રાથમિક છે?

ન્યુટોનિયન મિકેનિક્સ સ્વીકારવામાં આવ્યું હતું, પરંતુ પ્રવેગક પરિબળોના મૂળની ચર્ચા કરવામાં આવી ન હતી. ગુરુત્વાકર્ષણ બળો ખાલીપણું દ્વારા કાર્ય કરે છે, તે લાંબા અંતરની છે, જ્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક દળો માધ્યમ દ્વારા કાર્ય કરે છે. હાલમાં, પ્રકૃતિની તમામ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ ચાર પ્રકારની થઈ ગઈ છે: ગુરુત્વાકર્ષણ, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક, મજબૂત પરમાણુ અને નબળા પરમાણુ.

ગુરુત્વાકર્ષણ(lat માંથી. ગુરુત્વાકર્ષણ- ઉગ્રતા) એ ઐતિહાસિક રીતે અભ્યાસ કરાયેલ પ્રથમ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે. એરિસ્ટોટલને અનુસરીને, તેઓ માનતા હતા કે તમામ શરીર "તેમના સ્થાન" તરફ વલણ ધરાવે છે (ભારે - પૃથ્વીની નીચે, હળવા - ઉપર). XVII-XVIII સદીઓનું ભૌતિકશાસ્ત્ર. માત્ર ગુરુત્વાકર્ષણીય ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ જાણીતી હતી. ન્યૂટનના મતે, બે બિંદુઓના સમૂહ એકબીજાને જોડતી સીધી રેખા સાથે નિર્દેશિત બળ વડે આકર્ષે છે: માઈનસ ચિહ્ન સૂચવે છે કે આપણે આકર્ષણ સાથે કામ કરી રહ્યા છીએ, આર-શરીર વચ્ચેનું અંતર (એવું માનવામાં આવે છે કે શરીરનું કદ ઘણું નાનું છે r), t 1 અને t 2 -બોડી માસ તીવ્રતા જી- એક સાર્વત્રિક સ્થિરાંક જે ગુરુત્વાકર્ષણ દળોનું મૂલ્ય નક્કી કરે છે. જો 1 કિલો વજનવાળા શરીર એકબીજાથી 1 મીટરના અંતરે સ્થિત હોય, તો તેમની વચ્ચેનું આકર્ષણ બળ 6.67 10 -11 N જેટલું છે. ગુરુત્વાકર્ષણ સાર્વત્રિક છે, બધા શરીર તેને આધીન છે, અને કણ પોતે પણ ગુરુત્વાકર્ષણનો સ્ત્રોત છે. જો કિંમત જીવધારે હતું, તાકાત પણ વધશે, પરંતુ જીતે ખૂબ જ નાનું છે, અને સબએટોમિક કણોની દુનિયામાં ગુરુત્વાકર્ષણની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા નજીવી છે, અને મેક્રોસ્કોપિક સંસ્થાઓ વચ્ચે તે ભાગ્યે જ ધ્યાનપાત્ર છે. કેવેન્ડિશ મૂલ્ય માપવામાં સક્ષમ હતી જી,ટોર્સિયન બેલેન્સનો ઉપયોગ કરીને. વર્સેટિલિટી સતત છે જીમતલબ કે બ્રહ્માંડમાં ગમે ત્યાં અને સમયની કોઈપણ ક્ષણે, 1 કિગ્રા વજનવાળા શરીર વચ્ચેના આકર્ષણનું બળ, 1 મીટરના અંતરથી અલગ પડે છે, તેનું મૂલ્ય સમાન હશે. તેથી, આપણે કહી શકીએ કે મૂલ્ય જીગુરુત્વાકર્ષણ પ્રણાલીઓની રચના નક્કી કરે છે. ગુરુત્વાકર્ષણ, અથવા ગુરુત્વાકર્ષણ, નાના કણો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં ખૂબ નોંધપાત્ર નથી, પરંતુ તે ગ્રહો, સમગ્ર સૌરમંડળ અને તારાવિશ્વોને એકસાથે ધરાવે છે. આપણે આપણા જીવનમાં સતત ગુરુત્વાકર્ષણ અનુભવીએ છીએ. કાયદાએ ગુરુત્વાકર્ષણ બળની લાંબી-શ્રેણીની પ્રકૃતિ અને ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની મુખ્ય મિલકત - તેની સાર્વત્રિકતા સ્થાપિત કરી.

આઈન્સ્ટાઈનનો ગુરુત્વાકર્ષણ સિદ્ધાંત (GTR) મજબૂત ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રોમાં ન્યૂટનના નિયમથી અલગ પરિણામો આપે છે, નબળા ક્ષેત્રોમાં - બંને સિદ્ધાંતો એકરૂપ છે. જીટીઆર અનુસાર, ગુરુત્વાકર્ષણ- આ અવકાશ-સમયની વક્રતાનું અભિવ્યક્તિ છે.શરીર વક્ર માર્ગો સાથે ફરે છે એટલા માટે નહીં કે તેમના પર ગુરુત્વાકર્ષણ કાર્ય કરે છે, પરંતુ કારણ કે તેઓ વક્ર અવકાશ-સમયમાં આગળ વધે છે. તેઓ "ટૂંકા માર્ગ દ્વારા આગળ વધે છે, અને ગુરુત્વાકર્ષણ ભૂમિતિ છે." અવકાશ-સમયની વક્રતાનો પ્રભાવ માત્ર તૂટતા પદાર્થો જેમ કે ન્યુટ્રોન તારાઓ અથવા બ્લેક હોલની નજીક જ શોધી શકાય છે. આ છે, ઉદાહરણ તરીકે, બુધની ભ્રમણકક્ષાની અગ્રતા અથવા પૃથ્વીની સપાટી પર સમયનું વિસ્તરણ (જુઓ આકૃતિ. 2.3, વી).આઈન્સ્ટાઈને બતાવ્યું કે ગુરુત્વાકર્ષણને ત્વરિત ગતિના સમકક્ષ તરીકે વર્ણવી શકાય છે.

સ્વ-ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ બ્રહ્માંડના સંકોચનને ટાળવા અને તેની સ્થિરતાને સુનિશ્ચિત કરવા માટે, તેણે અસામાન્ય ગુણધર્મો સાથે ગુરુત્વાકર્ષણના સંભવિત સ્ત્રોતનો પરિચય કરાવ્યો, જે પદાર્થને તેની એકાગ્રતાને બદલે "વિખેરાઈ જવા" તરફ દોરી જાય છે, અને પ્રતિકૂળ બળ. વધતા જતા અંતર સાથે વધે છે. પરંતુ આ ગુણધર્મો ફક્ત બ્રહ્માંડના ખૂબ મોટા પાયે પોતાને પ્રગટ કરી શકે છે. પ્રતિકૂળ બળ અતિ નાનું છે અને પ્રતિકૂળ સમૂહ પર આધાર રાખતું નથી; તે ફોર્મમાં રજૂ થાય છે જ્યાં ટી - ભગાડેલા પદાર્થનો સમૂહ; આર-ભગાડનાર શરીરથી તેનું અંતર; L-સતત માટે હાલમાં ઉપલી મર્યાદા છે L= 10 -53 મીટર -2, એટલે કે. 1 મીટરના અંતરે સ્થિત દરેક 1 કિગ્રા વજનવાળા બે શરીર માટે, આકર્ષણનું બળ ઓછામાં ઓછા 10 25 ગણા કોસ્મિક પ્રતિકૂળ કરતાં વધી જાય છે. જો 10 41 કિગ્રા વજન ધરાવતી બે આકાશગંગાઓ 10 મિલિયન પ્રકાશના અંતરે સ્થિત છે. વર્ષ (લગભગ 10 22 મીટર), પછી તેમના માટે આકર્ષણના દળો લગભગ પ્રતિકૂળ દળો દ્વારા સંતુલિત હશે, જો મૂલ્ય એલખરેખર ઉલ્લેખિત ઉપલી મર્યાદાની નજીક છે. આ જથ્થો હજુ સુધી માપવામાં આવ્યો નથી, જો કે તે બ્રહ્માંડના મોટા પાયે માળખા માટે મૂળભૂત તરીકે મહત્વપૂર્ણ છે.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા,વિદ્યુત અને ચુંબકીય ચાર્જને કારણે, ફોટોન દ્વારા વહન કરવામાં આવે છે. ચાર્જ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના દળો ચાર્જની સ્થિતિ અને ગતિ પર જટિલ રીતે આધાર રાખે છે. જો બે ચાર્જ q 1 અને q 2ગતિહીન અને અંતર પરના બિંદુઓ પર કેન્દ્રિત આર,પછી તેમની વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વિદ્યુત છે અને કુલોમ્બના કાયદા દ્વારા નિર્ધારિત થાય છે: આધાર રાખે છે થીચાર્જ ચિહ્નો q 1અને q 2ચાર્જને જોડતી સીધી રેખા સાથે નિર્દેશિત વિદ્યુત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું બળ આકર્ષણ અથવા પ્રતિકૂળ બળ હશે. અહીં, ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની તીવ્રતા નિર્ધારિત કરે છે તે તેનું મૂલ્ય 8.85 10 -12 F/m છે; આમ, દરેક 1 C ના બે ચાર્જ, 1 મીટરથી અલગ, 8.99 10 9 N ના બળનો અનુભવ કરશે. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ હંમેશા પ્રાથમિક કણો સાથે સંકળાયેલો હોય છે. તેમાંના સૌથી પ્રખ્યાત - પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોન - ના ચાર્જનું સંખ્યાત્મક મૂલ્ય સમાન છે: આ સાર્વત્રિક સ્થિરાંક છે e = 1.6 10 -19 ગ્રેડ. પ્રોટોનનો ચાર્જ સકારાત્મક માનવામાં આવે છે, અને ઇલેક્ટ્રોનનો ચાર્જ નકારાત્મક માનવામાં આવે છે.

ચુંબકીય દળો ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહો દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે - ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની હિલચાલ. સપ્રમાણતાને ધ્યાનમાં લેતા સિદ્ધાંતોને એકીકૃત કરવાના પ્રયાસો છે, જે ચુંબકીય ચાર્જ (ચુંબકીય મોનોપોલ) ના અસ્તિત્વની આગાહી કરે છે, પરંતુ તે હજુ સુધી શોધાયા નથી. તેથી મૂલ્ય ઇચુંબકીય ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની તીવ્રતા નક્કી કરે છે. જો વિદ્યુત ચાર્જ પ્રવેગક સાથે આગળ વધે છે, તો તેઓ વિકિરણ કરે છે - તેઓ આવર્તન શ્રેણીના આધારે પ્રકાશ, રેડિયો તરંગો અથવા એક્સ-રેના સ્વરૂપમાં ઊર્જા આપે છે. આપણી ઇન્દ્રિયો દ્વારા જોવામાં આવતા લગભગ તમામ માહિતી વાહકો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પ્રકૃતિના હોય છે, જો કે તેઓ કેટલીકવાર જટિલ સ્વરૂપોમાં પોતાને પ્રગટ કરે છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ અણુઓની રચના અને વર્તનને નિર્ધારિત કરે છે, અણુઓને સડોથી બચાવે છે અને અણુઓ વચ્ચેના જોડાણો માટે જવાબદાર છે, એટલે કે, રાસાયણિક અને જૈવિક ઘટનાઓ માટે.

ગુરુત્વાકર્ષણ અને વિદ્યુતચુંબકત્વ એ લાંબા અંતરના દળો છે જે સમગ્ર બ્રહ્માંડમાં વિસ્તરે છે.

મજબૂત અને નબળા પરમાણુ દળો- ટૂંકી શ્રેણી અને માત્ર અણુ ન્યુક્લિયસના કદમાં જ દેખાય છે, એટલે કે 10 -14 મીટરના ક્રમના વિસ્તારોમાં.

નબળા પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ઘણી પ્રક્રિયાઓ માટે જવાબદાર છે જે પ્રાથમિક કણોના અમુક પ્રકારના પરમાણુ ક્ષયનું કારણ બને છે. તેની ચળવળ કરતાં કણોના પરિવર્તન પર વધુ મજબૂત અસર પડે છે, તેથી તેની અસરકારકતા સડોના દરથી સંબંધિત સ્થિરતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે - સાર્વત્રિક સતત જોડાણ g(W),ન્યુટ્રોન સડો જેવી પ્રક્રિયાઓનો દર નક્કી કરવો. નબળા પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કહેવાતા નબળા બોસોન્સ દ્વારા કરવામાં આવે છે, અને કેટલાક સબએટોમિક કણો અન્યમાં ફેરવી શકે છે. અસ્થિર સબન્યુક્લિયર કણોની શોધથી જાણવા મળ્યું કે નબળા બળ ઘણા પરિવર્તનનું કારણ બને છે. સુપરનોવા અવલોકન કરાયેલી નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના થોડા કેસોમાંથી એક છે.

મજબૂત પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અણુના મધ્યવર્તી કેન્દ્રના ક્ષયને અટકાવે છે, અને તેના વિના, પ્રોટોનના વિદ્યુત વિસર્જનના દળોને કારણે ન્યુક્લિયસનું વિઘટન થશે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, મૂલ્ય તેની લાક્ષણિકતા માટે રજૂ કરવામાં આવે છે g(S),ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ જેવું જ છે, પરંતુ ઘણું મોટું. ગ્લુઓન્સ દ્વારા કરવામાં આવતી મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા લગભગ 10 -15 મીટરની ત્રિજ્યાવાળા પ્રદેશની બહાર ઝડપથી શૂન્ય પર આવે છે તે પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને અન્ય સમાન કણો બનાવે છે જેને હેડ્રોન કહેવાય છે. તેઓ કહે છે કે પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા તેમની આંતરિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું પ્રતિબિંબ છે, પરંતુ અત્યાર સુધી આ ઊંડા બેઠેલી ઘટનાઓનું ચિત્ર આપણાથી છુપાયેલું છે. તે સૂર્ય અને તારાઓ દ્વારા છોડવામાં આવતી ઊર્જા, પરમાણુ રિએક્ટરમાં પરિવર્તન અને ઊર્જાના પ્રકાશન સાથે સંકળાયેલું છે. ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના સૂચિબદ્ધ પ્રકારો દેખીતી રીતે અલગ સ્વભાવ ધરાવે છે. આજની તારીખે, તે સ્પષ્ટ નથી કે પ્રકૃતિની બધી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ તેમના દ્વારા થાકેલી છે કે કેમ. સૌથી મજબૂત એ ટૂંકા-શ્રેણીની મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા તીવ્રતાના 2 ઓર્ડર દ્વારા નબળી છે, નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા તીવ્રતાના 14 ઓર્ડર દ્વારા નબળી છે, અને ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા તીવ્રતાના 39 ઓર્ડર દ્વારા નબળી છે. ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દળોની તીવ્રતા અનુસાર, તેઓ જુદા જુદા સમયે થાય છે. મજબૂત પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ થાય છે જ્યારે કણો પ્રકાશની નજીકની ઝડપે અથડાય છે. પ્રતિક્રિયા સમય, પ્રકાશની ગતિ દ્વારા દળોની ક્રિયાના ત્રિજ્યાને વિભાજીત કરીને નક્કી કરવામાં આવે છે, તે 10 -23 સેકન્ડના ક્રમનું મૂલ્ય આપે છે. નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયાઓ 10 -9 સેકન્ડમાં થાય છે, અને ગુરુત્વાકર્ષણ પ્રક્રિયાઓ - 10 16 સેકન્ડ અથવા 300 મિલિયન વર્ષોના ક્રમમાં થાય છે.

"વિપરીત ચોરસ કાયદો," જે બિંદુ અનુસાર ગુરુત્વાકર્ષણ સમૂહ અથવા ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ એકબીજા પર કાર્ય કરે છે, તે અનુસરે છે, જેમ કે P. Ehrenfest બતાવ્યું, અવકાશની ત્રિ-પરિમાણીયતા (1917). અવકાશ મા પીમાપન, બિંદુ કણો વ્યસ્ત શક્તિના કાયદા અનુસાર ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરશે ( n- 1). માટે n = 3, વ્યસ્ત ચોરસ કાયદો માન્ય છે, કારણ કે 3 - 1 = 2. અને u = 4 સાથે, જે વ્યસ્ત ઘન નિયમને અનુરૂપ છે, ગ્રહો સર્પાકારમાં આગળ વધશે અને ઝડપથી સૂર્યમાં આવી જશે. ત્રણથી વધુ પરિમાણવાળા અણુઓમાં પણ કોઈ સ્થિર ભ્રમણકક્ષા હશે નહીં, એટલે કે ત્યાં કોઈ રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ હશે નહીં અને જીવન નહીં હોય. કાન્તે અવકાશની ત્રિ-પરિમાણીયતા અને ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમ વચ્ચેના જોડાણ પર પણ ધ્યાન દોર્યું.

વધુમાં, તે બતાવી શકાય છે કે તરંગોનો તેમના શુદ્ધ સ્વરૂપમાં પ્રસાર એ પરિમાણોની સમાન સંખ્યા સાથે અવકાશમાં અશક્ય છે - વિકૃતિઓ દેખાય છે જે તરંગ દ્વારા વહન કરાયેલી રચના (માહિતી) ને વિક્ષેપિત કરે છે. આનું ઉદાહરણ રબર કોટિંગ (પરિમાણની સપાટી પર) પર તરંગનું પ્રસાર છે પી= 2). 1955 માં, ગણિતશાસ્ત્રી એચ.જે. વિથ્રોએ તારણ કાઢ્યું હતું કે જીવંત સજીવોને માહિતીના પ્રસારણ અને પ્રક્રિયાની જરૂર હોવાથી, જીવનના ઉચ્ચ સ્વરૂપો સમ-પરિમાણીય જગ્યાઓમાં અસ્તિત્વમાં નથી. આ નિષ્કર્ષ આપણા માટે જાણીતા જીવનના સ્વરૂપો અને પ્રકૃતિના નિયમોને લાગુ પડે છે અને અન્ય વિશ્વોના અસ્તિત્વને બાકાત રાખતું નથી, એક અલગ પ્રકૃતિના.

ન્યુટન અને પી. લેપ્લેસ તરફથી, એક સાર્વત્રિક ભૌતિક સિદ્ધાંત તરીકે મિકેનિક્સનો વિચાર સાચવવામાં આવ્યો છે. 19મી સદીમાં આ સ્થાન વિશ્વના યાંત્રિક ચિત્ર દ્વારા લેવામાં આવ્યું હતું, જેમાં મિકેનિક્સ, થર્મોડાયનેમિક્સ અને પદાર્થના ગતિ સિદ્ધાંત, પ્રકાશ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમના સ્થિતિસ્થાપક સિદ્ધાંતનો સમાવેશ થાય છે. ઇલેક્ટ્રોનની શોધથી વિચારોના પુનરાવર્તનને ઉત્તેજન મળ્યું. સદીના અંતમાં, એચ. લોરેન્ત્ઝે તમામ કુદરતી ઘટનાઓને આવરી લેવા માટે તેની ઇલેક્ટ્રોન થિયરી બનાવી, પરંતુ તે હાંસલ કરી શક્યું નહીં. ચાર્જની સ્વતંત્રતા અને ક્ષેત્રની સાતત્ય સાથે સંકળાયેલી સમસ્યાઓ અને કિરણોત્સર્ગના સિદ્ધાંતમાં સમસ્યાઓ ("અલ્ટ્રાવાયોલેટ આપત્તિ") વિશ્વ અને ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સનું ક્વોન્ટમ ફિલ્ડ પિક્ચર બનાવવા તરફ દોરી ગઈ. SRT ની રચના પછી, એવી અપેક્ષા રાખવામાં આવી હતી કે વિશ્વનું ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ચિત્ર, સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંત, મેક્સવેલના સિદ્ધાંત અને મિકેનિક્સને સંયોજિત કરીને, કુદરતી વિશ્વનું સાર્વત્રિક કવરેજ પ્રદાન કરી શકે છે, પરંતુ આ ભ્રમ ટૂંક સમયમાં દૂર થઈ ગયો.

ઘણા સિદ્ધાંતવાદીઓએ ગુરુત્વાકર્ષણ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમને એકીકૃત સમીકરણો સાથે આવરી લેવાનો પ્રયાસ કર્યો છે. આઈન્સ્ટાઈનના પ્રભાવ હેઠળ, જેમણે ચાર-પરિમાણીય અવકાશ-સમયની રજૂઆત કરી, અવકાશના ભૌમિતિક ગુણધર્મોમાં ઘટનાને ઘટાડવાના પ્રયાસોમાં બહુપરિમાણીય ક્ષેત્ર સિદ્ધાંતો બનાવવામાં આવ્યા હતા.

બાહ્ય દળોની ગેરહાજરીમાં ખાલી જગ્યામાં ફરતા વિવિધ નિરીક્ષકો માટે પ્રકાશની ગતિની સ્થાપિત સ્વતંત્રતાના આધારે એકીકરણ હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. આઈન્સ્ટાઈન ચિત્રિત વિશ્વ રેખાપ્લેન પરનો ઑબ્જેક્ટ જ્યાં અવકાશી અક્ષ આડા દિશામાન થાય છે અને ટેમ્પોરલ અક્ષ ઊભી રીતે નિર્દેશિત થાય છે. પછી ઊભી રેખા એ ઑબ્જેક્ટની વિશ્વ રેખા છે જે આપેલ સંદર્ભની ફ્રેમમાં આરામ કરે છે, અને વલણવાળી રેખા એ સતત ગતિએ આગળ વધતા ઑબ્જેક્ટની વિશ્વ રેખા છે. વક્ર વિશ્વ રેખા પ્રવેગ સાથે આગળ વધતા પદાર્થને અનુરૂપ છે. આ પ્લેન પરનો કોઈપણ બિંદુ આપેલ સમયે આપેલ સ્થાનની સ્થિતિને અનુરૂપ હોય છે અને તેને કહેવામાં આવે છે ઘટનાઆ કિસ્સામાં, ગુરુત્વાકર્ષણ હવે અવકાશ અને સમયની નિષ્ક્રિય પૃષ્ઠભૂમિ પર કાર્ય કરતું બળ નથી, પરંતુ અવકાશ-સમયની વિકૃતિનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. છેવટે, ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર એ અવકાશ-સમયનું "વક્રતા" છે.

એકબીજાની સાપેક્ષમાં ગતિશીલ સંદર્ભ પ્રણાલીઓ વચ્ચે જોડાણ સ્થાપિત કરવા માટે, અવકાશી અંતરાલોને સમયની જેમ સમાન એકમોમાં માપવા જરૂરી છે. આવી પુનઃ ગણતરી માટે ગુણક હોઈ શકે છે પ્રકાશની ગતિ,આ અંતરની મુસાફરી કરવા માટે પ્રકાશ લાગે તે સમય સાથે સંબંધિત અંતર. આવી સિસ્ટમમાં, 1 m બરાબર 3.33 not (1 not = 10 -9 s). પછી ફોટોનની વિશ્વ રેખા 45° ના ખૂણા પર અને કોઈપણ ભૌતિક પદાર્થની - નાના ખૂણા પર પસાર થશે (કારણ કે તેની ગતિ હંમેશા પ્રકાશની ગતિ કરતા ઓછી હોય છે). અવકાશી અક્ષ ત્રણ કાર્ટેશિયન અક્ષોને અનુરૂપ હોવાથી, ભૌતિક શરીરની વિશ્વ રેખાઓ ફોટોન વિશ્વ રેખા દ્વારા વર્ણવેલ શંકુની અંદર સ્થિત હશે. 1919ના સૂર્યગ્રહણના અવલોકનોના પરિણામોએ આઈન્સ્ટાઈનને વિશ્વવ્યાપી ખ્યાતિ આપી. તારાઓનું વિસ્થાપન, જે માત્ર ગ્રહણ દરમિયાન સૂર્યની નજીકમાં જ જોઈ શકાય છે, તે આઈન્સ્ટાઈનના ગુરુત્વાકર્ષણના સિદ્ધાંતની આગાહીઓ સાથે સુસંગત હતું. તેથી ગુરુત્વાકર્ષણના સિદ્ધાંતના નિર્માણ માટેના તેમના ભૌમિતિક અભિગમને પ્રભાવશાળી પ્રયોગો દ્વારા પુષ્ટિ મળી હતી.

તે જ 1919 માં, જ્યારે સામાન્ય સાપેક્ષતા દેખાઈ, ત્યારે કોનિગ્સબર્ગ યુનિવર્સિટીના ખાનગી સહયોગી પ્રોફેસર ટી. કાલુઝાએ આઈન્સ્ટાઈનને તેમનું કાર્ય મોકલ્યું, જ્યાં તેમણે પ્રસ્તાવ મૂક્યો. પાંચમું પરિમાણ.તમામ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના મૂળભૂત સિદ્ધાંતને શોધવાનો પ્રયાસ કરતા (તે સમયે બે જાણીતા હતા - ગુરુત્વાકર્ષણ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમ), કાલુઝાએ બતાવ્યું કે તેઓ પંચ-પરિમાણીય સામાન્ય સાપેક્ષતામાં સમાન રીતે મેળવી શકાય છે. એકીકરણની સફળતા માટે પાંચમા પરિમાણનું કદ કોઈ વાંધો ન હતો અને, કદાચ, તે એટલું નાનું છે કે તેને શોધી શકાતું નથી. આઈન્સ્ટાઈન સાથેના બે વર્ષના પત્રવ્યવહાર પછી જ લેખ પ્રકાશિત થયો. સ્વીડિશ ભૌતિકશાસ્ત્રી ઓ. ક્લેઈને ચાર (1926) ને બદલે પાંચ ચલ સાથે ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના મૂળભૂત સમીકરણમાં ફેરફારની દરખાસ્ત કરી. તેણે અવકાશના પરિમાણોને "ભંગી" કર્યા જે આપણે ખૂબ જ નાના કદમાં સમજી શકતા નથી (બેદરકારીથી ફેંકવામાં આવેલી સિંચાઈની નળીનું ઉદાહરણ આપીને, જે દૂરથી વિન્ડિંગ લાઇન લાગે છે, પરંતુ નજીકથી, તેના દરેક બિંદુઓ બહાર આવે છે. વર્તુળ બનો). આ વિલક્ષણ લૂપ્સના પરિમાણો અણુ ન્યુક્લિયસના કદ કરતાં 10-20 ગણા નાના હોય છે. તેથી, પાંચમું પરિમાણ અવલોકનક્ષમ નથી, પરંતુ તે શક્ય છે.

સોવિયેત વૈજ્ઞાનિકો જી.એ.એ પાંચ-પરિમાણીય સિદ્ધાંતના વિકાસમાં ફાળો આપ્યો. મેન્ડેલ અને વી.એ. ફોક. તેઓએ બતાવ્યું કે પાંચ-પરિમાણીય અવકાશમાં ચાર્જ થયેલ કણના માર્ગને જીઓડેસિક રેખા તરીકે સખત રીતે વર્ણવી શકાય છે (ગ્રીકમાંથી. જીઓડેસીયા- જમીન વિભાજન), અથવા સપાટી પરના બે બિંદુઓ વચ્ચેનો સૌથી ટૂંકો રસ્તો, એટલે કે પાંચમું પરિમાણ ભૌતિક રીતે વાસ્તવિક હોઈ શકે છે. તે હેઈઝનબર્ગ અનિશ્ચિતતા સંબંધને કારણે શોધી શકાયું નથી, જે દરેક કણને અવકાશમાં એક પ્રદેશ પર કબજો કરતા તરંગ પેકેટના રૂપમાં રજૂ કરે છે, જેનું કદ કણની ઉર્જા પર આધારિત છે (ઉર્જા જેટલી વધારે છે, તેટલું ઓછું કદ પ્રદેશ). જો પાંચમું પરિમાણ નાના વર્તુળમાં ફોલ્ડ કરવામાં આવે છે, તો તેને શોધવા માટે, તેને પ્રકાશિત કરતા કણોમાં ઉચ્ચ ઊર્જા હોવી આવશ્યક છે. પ્રવેગક કણોના બીમ બનાવે છે જે 10 -18 મીટરનું રિઝોલ્યુશન પૂરું પાડે છે તેથી, જો પાંચમા પરિમાણમાં વર્તુળ નાના પરિમાણો ધરાવે છે, તો તે હજુ સુધી શોધી શકાતું નથી.

સોવિયેત પ્રોફેસર યુ.બી. રુમેરે તેના પાંચ-પરિમાણીય સિદ્ધાંતમાં બતાવ્યું કે પાંચમા પરિમાણને અર્થ આપી શકાય છે. ક્રિયાઓઆઈન્સ્ટાઈન દ્વારા રજૂ કરાયેલ અગાઉના ચાર-પરિમાણીય અવકાશ-સમયની જેમ, આ પાંચ-પરિમાણીય અવકાશની કલ્પના કરવાનો પ્રયાસ તરત જ દેખાયો. આ પ્રયાસોમાંથી એક "સમાંતર" વિશ્વોના અસ્તિત્વની પૂર્વધારણા છે. બોલની ચાર-પરિમાણીય છબીની કલ્પના કરવી મુશ્કેલ ન હતી: તે દરેક સમયે તેની છબીઓનો સમૂહ છે - દડાનો "પાઇપ" જે ભૂતકાળથી ભવિષ્ય સુધી લંબાય છે. અને પાંચ-પરિમાણીય બોલ પહેલેથી જ એક ક્ષેત્ર છે, એકદમ સમાન વિશ્વનું વિમાન. ત્રણથી પાંચ પરિમાણ ધરાવતા તમામ વિશ્વોમાં, એક કારણ પણ, ભલે રેન્ડમ હોય, તે અનેક પરિણામોને જન્મ આપી શકે છે. છ-પરિમાણીયઉત્કૃષ્ટ સોવિયેત એરક્રાફ્ટ ડિઝાઇનર એલ.આર. દ્વારા બનાવવામાં આવેલ બ્રહ્માંડ. બાર્ટિની, ત્રણ અવકાશી પરિમાણો અને ત્રણ ટેમ્પોરલનો સમાવેશ કરે છે. બાર્ટિની માટે, સમયની લંબાઈ એ સમયગાળો છે, પહોળાઈ એ વિકલ્પોની સંખ્યા છે, ઊંચાઈ એ દરેક સંભવિત વિશ્વમાં સમયની ગતિ છે.

ક્વોન્ટમ ગુરુત્વાકર્ષણ સિદ્ધાંતસામાન્ય સાપેક્ષતા અને ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સને જોડવાનું હતું. ક્વોન્ટમ ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમોને આધીન બ્રહ્માંડમાં, અવકાશ-સમયની વક્રતા અને તેની રચનામાં વધઘટ થવી જોઈએ. અને આવા વિશ્વમાં ભૂતકાળ અને ભવિષ્યના ખ્યાલો, ઘટનાઓનો ક્રમ પણ અલગ હોવો જોઈએ. આ ફેરફારો હજુ સુધી શોધી શકાયા નથી, કારણ કે ક્વોન્ટમ અસરો અત્યંત નાના સ્કેલ પર દેખાય છે.

50 ના દાયકામાં XX સદી આર. ફેનમેન, વાય. શ્વિંગર અને એસ. ટોમોગાવાએ સ્વતંત્ર રીતે ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સ બનાવ્યું, ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સને સાપેક્ષવાદી ખ્યાલો સાથે જોડ્યું અને અણુઓ અને તેમના કિરણોત્સર્ગના અભ્યાસમાં મેળવેલી ઘણી અસરો સમજાવી. પછી નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનો સિદ્ધાંત વિકસાવવામાં આવ્યો હતો અને તે દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમ માત્ર નબળા બળ સાથે ગાણિતિક રીતે એકીકૃત થઈ શકે છે. તેના લેખકોમાંના એક, પાકિસ્તાની સૈદ્ધાંતિક ભૌતિકશાસ્ત્રી એ. સલામે લખ્યું: “આઈન્સ્ટાઈનની સિદ્ધિનું રહસ્ય એ છે કે તેમને ગુરુત્વાકર્ષણની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં ચાર્જનું મૂળભૂત મહત્વ સમજાયું. અને જ્યાં સુધી આપણે ઈલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક, નબળા અને મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં ચાર્જની પ્રકૃતિને આઈન્સ્ટાઈને ગુરુત્વાકર્ષણની જેમ ઊંડાણપૂર્વક સમજીએ નહીં, ત્યાં સુધી અંતિમ એકીકરણમાં સફળતાની આશા ઓછી છે... અમે આઈન્સ્ટાઈનના પ્રયાસો ચાલુ રાખવાનું જ નહીં ઈચ્છીએ જેમાં તે નિષ્ફળ ગયો. , પરંતુ આ પ્રોગ્રામમાં અન્ય શુલ્ક પણ સામેલ કરો.”

બહુપરિમાણીય સિદ્ધાંતોમાં રસ પુનઃજીવિત થયો, અને આઈન્સ્ટાઈન, બર્ગમેન, કાલુઝા, રુમર અને જોર્ડનના કાર્યો ફરીથી ચાલુ થવા લાગ્યા. સોવિયેત ભૌતિકશાસ્ત્રીઓના કાર્યો (L.D. Landau, I.Ya. Pomeranchuk, E.S. Fradkin) દર્શાવે છે કે 10 -33 સે.મી.ના અંતરે, ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સમાં અફર વિરોધાભાસ દેખાય છે (વિવિધતા, વિસંગતતાઓ, તમામ ચાર્જ શૂન્ય બની જાય છે). ઘણા વૈજ્ઞાનિકોએ એકીકૃત સિદ્ધાંત બનાવવા માટેના વિચારો પર કામ કર્યું. એસ. વેઇનબર્ગ, એ. સલામ અને એસ. ગ્લેશોએ દર્શાવ્યું હતું કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમ અને નબળા પરમાણુ બળને ચોક્કસ "ઇલેક્ટ્રોવીક" બળનું અભિવ્યક્તિ ગણી શકાય અને તે મજબૂત બળના સાચા વાહકો ક્વાર્ક છે. થિયરી બનાવી - ક્વોન્ટમ ક્રોમોડાયનેમિક્સ- ક્વાર્કમાંથી પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન બનાવ્યા અને પ્રાથમિક કણોના કહેવાતા પ્રમાણભૂત મોડેલની રચના કરી.

પ્લાન્કે મૂળભૂત સિદ્ધાંતો - STR (પ્રકાશ c ની ઝડપ), ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ (પ્લાન્કનું અચલ ક)અને ન્યુટનનો ગુરુત્વાકર્ષણ સિદ્ધાંત (ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિર જી).તેમના સંયોજનમાંથી તમે ત્રણ જથ્થા મેળવી શકો છો (પ્લાન્કિયન)સાથે

સમૂહ, સમય અને લંબાઈના પરિમાણો

5 10 93 ગ્રામ/સેમી 3 . પ્લાન્ક લંબાઈ નિર્ણાયક અંતર સાથે એકરુપ છે કે જેના પર ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સ અર્થહીન બની જાય છે. હવે ભૂમિતિ માત્ર 10 - 16 સે.મી.થી વધુના અંતરે જ નિર્ધારિત કરવામાં આવી છે, જે પ્લાન્ક કરતાં વધુ તીવ્રતાના 17 ઓર્ડર છે! સિદ્ધાંતમાં વિસંગતતાઓ અને વિસંગતતાઓને દૂર કરવા માટે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું એકીકરણ જરૂરી છે - સમસ્યા બિંદુ તરીકે કણોની વ્યાખ્યા અને અવકાશ-સમયની તેમની વિકૃતિ હતી. અને તેઓએ ઉચ્ચ સમપ્રમાણતાના વિચારોની મદદથી તેને શોધવાનું શરૂ કર્યું. આ વિચારોને 80 ના દાયકામાં "બીજો પવન" મળ્યો. XX સદી GUT અને સુપરગ્રેવિટીના ભવ્ય એકીકરણ સિદ્ધાંતોમાં. GUT એ એક સિદ્ધાંત છે જે આપણને ગુરુત્વાકર્ષણ સિવાયની તમામ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને એકીકૃત કરવાની મંજૂરી આપે છે. જો આપણે તેની સાથે ગુરુત્વાકર્ષણની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને જોડવાનું મેનેજ કરીએ, તો આપણને એવરીથિંગ ધેટ એક્સિસ્ટ્સ (TVS)નો સિદ્ધાંત મળશે. ત્યારે જગતનું એકસરખું વર્ણન થશે. આવી “સુપર પાવર” ની શોધ ચાલુ છે.

સુપરગુરુત્વાકર્ષણના સિદ્ધાંતો સામાન્ય સાપેક્ષતાનું નિર્માણ કરતી વખતે ભૌમિતિક અભિગમમાં સહજ બહુપરીમાણીય બાંધકામોનો ઉપયોગ કરે છે. તમે વિવિધ પરિમાણોથી વિશ્વ બનાવી શકો છો (તેઓ 11- અને 26-પરિમાણીય મોડેલોનો ઉપયોગ કરે છે), પરંતુ 11-પરિમાણીય લોકો ગાણિતિક દૃષ્ટિકોણથી સૌથી વધુ રસપ્રદ અને સુંદર છે: 7 એ છુપાયેલા પરિમાણોની ન્યૂનતમ સંખ્યા છે. અવકાશ-સમય જે સિદ્ધાંતમાં ત્રણ બિન-ગુરુત્વાકર્ષણીય દળોનો સમાવેશ કરવાની મંજૂરી આપે છે, અને 4 એ અવકાશ-સમયના સામાન્ય પરિમાણો છે. ચાર જાણીતી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને પાંચ કરતાં વધુ પરિમાણ ધરાવતા ભૌમિતિક માળખા તરીકે ગણવામાં આવે છે.

સુપરસ્ટ્રિંગ થિયરી 80 ના દાયકાના મધ્યભાગથી વિકસાવવામાં આવી છે. XX સદી સુપરગ્રેવિટી સાથે. આ સિદ્ધાંત અંગ્રેજ વૈજ્ઞાનિક એમ. ગ્રીન અને અમેરિકન વૈજ્ઞાનિક જે. શ્વાર્ટ્ઝ દ્વારા વિકસાવવાનું શરૂ થયું. બિંદુને બદલે, તેઓ બહુપરિમાણીય જગ્યામાં મૂકવામાં આવેલા એક-પરિમાણીય શબ્દમાળા સાથે કણોને સાંકળે છે. આ સિદ્ધાંતે, પોઈન્ટ કણોને નાના ઉર્જા લૂપ્સ સાથે બદલીને, ગણતરીમાં ઉદ્ભવતી વાહિયાતતાને દૂર કરી. કોસ્મિક તાર -આ પ્રારંભિક કણોના સિદ્ધાંત દ્વારા પેદા થતી વિચિત્ર અદ્રશ્ય રચનાઓ છે. આ સિદ્ધાંત વિશ્વની અધિક્રમિક સમજને પ્રતિબિંબિત કરે છે - એવી સંભાવના છે કે ભૌતિક વાસ્તવિકતા માટે કોઈ અંતિમ આધાર નથી, પરંતુ માત્ર નાના અને નાના કણોનો ક્રમ છે. ત્યાં ખૂબ જ વિશાળ કણો છે, અને લગભગ એક હજાર કણો દળ વિના. પ્લાન્ક સાઈઝ (10 -33 સે.મી.) ધરાવતી દરેક સ્ટ્રીંગમાં અનંત રીતે અનેક પ્રકારના કંપનો (અથવા મોડ્સ) હોઈ શકે છે. જેમ વાયોલિનના તારોના કંપનથી વિવિધ અવાજો ઉત્પન્ન થાય છે, તેમ આ તારોના કંપનથી તમામ દળો અને કણો ઉત્પન્ન થાય છે. સુપરસ્ટ્રિંગ્સઅમને ચિરાલિટી સમજવાની મંજૂરી આપો (ગ્રીકમાંથી. ચેયર- હાથ), જ્યારે સુપરગુરુત્વાકર્ષણ ડાબે અને જમણે વચ્ચેના તફાવતને સમજાવી શકતું નથી - તે દરેક દિશાના કણોના સમાન ભાગો ધરાવે છે. સુપરસ્ટ્રિંગ થિયરી, સુપરગ્રેવિટીની જેમ, અનુભવ સાથે સંકળાયેલ નથી, પરંતુ વિસંગતતાઓ અને વિચલનોને દૂર કરવા સાથે, જે ગણિતની વધુ લાક્ષણિકતા છે.

અમેરિકન ભૌતિકશાસ્ત્રી ઇ. વિટન એ તારણ કાઢ્યું હતું કે સુપરસ્ટ્રિંગ થિયરી એ ભૌતિકશાસ્ત્રના ભવિષ્ય માટે મુખ્ય આશા છે, તે માત્ર ગુરુત્વાકર્ષણની શક્યતાને ધ્યાનમાં લેતું નથી, પરંતુ તેના અસ્તિત્વનો પણ દાવો કરે છે, અને ગુરુત્વાકર્ષણ એ સુપરસ્ટ્રિંગ સિદ્ધાંતનું પરિણામ છે. તેની ટેક્નોલોજી, ટોપોલોજી અને ક્વોન્ટમ ફિલ્ડ થિયરીમાંથી ઉછીના લીધેલી, ઉચ્ચ-પરિમાણીય ફસાઈ ગયેલી ગાંઠો વચ્ચે ઊંડા સમપ્રમાણતા શોધવાની મંજૂરી આપે છે. પ્રમાણમાં સુસંગત સિદ્ધાંતને અનુરૂપ પરિમાણ નિશ્ચિત કરવામાં આવ્યું હતું, તે 506 ની બરાબર છે.

સુપરસ્ટ્રિંગ થિયરીનો ઉપયોગ કરીને, બ્રહ્માંડમાં દ્રવ્યના "રેગ્ડ" વિતરણને સમજાવવું શક્ય છે. સુપરસ્ટ્રિંગ્સ એ નવા જન્મેલા બ્રહ્માંડની બાબતમાંથી બાકી રહેલા થ્રેડો છે. તેઓ અવિશ્વસનીય રીતે મોબાઇલ અને ગાઢ છે, તેમની આસપાસની જગ્યાને વાળે છે, દડાઓ અને આંટીઓ બનાવે છે, અને વિશાળ લૂપ્સ પ્રાથમિક કણો, તારાવિશ્વો અને તારાવિશ્વોના ક્લસ્ટરોને જન્મ આપવા માટે પૂરતું મજબૂત ગુરુત્વાકર્ષણ આકર્ષણ બનાવી શકે છે. 1986 સુધીમાં, કોસ્મિક સ્ટ્રીંગ્સ પર ઘણા પેપર્સ પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યા હતા, જો કે તેઓ પોતે હજુ સુધી શોધાયા ન હતા. એવું માનવામાં આવે છે કે સુપરસ્ટ્રિંગ્સ તેમના કારણે થતા અવકાશના વળાંક દ્વારા, ગુરુત્વાકર્ષણના લેન્સ તરીકે કામ કરીને અથવા તેઓ જે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો બહાર કાઢે છે તેના દ્વારા શોધી શકાય છે. સુપરસ્ટ્રિંગ્સની ઉત્ક્રાંતિ કમ્પ્યુટર્સ પર ચલાવવામાં આવે છે, અને ચિત્રો ડિસ્પ્લે સ્ક્રીન પર દેખાય છે જે અવકાશમાં અવલોકન કરેલા ચિત્રોને અનુરૂપ છે - ફિલામેન્ટ્સ, સ્તરો અને વિશાળ ખાલી જગ્યાઓ પણ ત્યાં રચાય છે, જેમાં વ્યવહારીક રીતે કોઈ તારાવિશ્વો નથી.

છેલ્લા 30 વર્ષોમાં બ્રહ્માંડવિજ્ઞાન અને કણ ભૌતિકશાસ્ત્રના આ અસાધારણ સંકલનથી પ્રાથમિક એકલતા પછી 10 -43 થી 10 -35 સેકંડના ટૂંકા અંતરાલમાં અવકાશ-સમય અને પદાર્થના જન્મની પ્રક્રિયાના સારને સમજવાનું શક્ય બન્યું છે, કહેવાય છે બિગ બેંગ.પરિમાણ 10 (સુપરગ્રેવિટી) અથવા 506 (સુપરસ્ટ્રિંગ થિયરી) અંતિમ નથી, વધુ જટિલ ભૌમિતિક છબીઓ દેખાઈ શકે છે, પરંતુ ઘણા વધારાના પરિમાણો સીધા શોધી શકાતા નથી. બ્રહ્માંડની સાચી ભૂમિતિમાં કદાચ ત્રણ અવકાશી પરિમાણ નથી, જે ફક્ત આપણા મેટાગાલેક્સી માટે જ લાક્ષણિક છે - બ્રહ્માંડનો અવલોકનક્ષમ ભાગ.

અને તે બધા, ત્રણ સિવાય, બિગ બેંગ સમયે (10-15 અબજ વર્ષો પહેલા) પ્લાન્કના કદ સુધી વળાંકવાળા હતા. મોટા અંતરે (મેટાગાલેક્સી 10 28 સે.મી.ના કદ સુધી) ભૂમિતિ યુક્લિડિયન અને ત્રિ-પરિમાણીય છે, અને પ્લાન્ક અંતર પર તે બિન-યુક્લિડિયન અને બહુપરિમાણીય છે. એવું માનવામાં આવે છે કે હાલમાં વિકસિત થિયરી ઓફ એવરીથિંગ ધેટ એક્સિસ્ટ (TEC) એ કણો વચ્ચેની તમામ મૂળભૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના વર્ણનને જોડવા જોઈએ.

સંશોધનના વિષયના સંયોગે વિજ્ઞાનની સ્થાપિત પદ્ધતિ બદલી નાખી. ખગોળશાસ્ત્રને નિરીક્ષણ વિજ્ઞાન માનવામાં આવતું હતું, અને પ્રવેગકને કણ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં એક સાધન માનવામાં આવતું હતું. હવે તેઓએ બ્રહ્માંડવિજ્ઞાનમાં કણોના ગુણધર્મો અને તેમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ વિશે ધારણાઓ બનાવવાનું શરૂ કર્યું, અને વર્તમાન પેઢીના વૈજ્ઞાનિકો માટે તેમનું પરીક્ષણ કરવું શક્ય બન્યું. આમ, તે બ્રહ્માંડશાસ્ત્રમાંથી અનુસરે છે કે મૂળભૂત કણોની સંખ્યા ઓછી હોવી જોઈએ. આ આગાહી ન્યુક્લિઅન્સના પ્રાથમિક ફ્યુઝનની પ્રક્રિયાના વિશ્લેષણ સાથે સંબંધિત છે, જ્યારે બ્રહ્માંડની ઉંમર લગભગ 1 સેકન્ડ હતી, અને તે એવા સમયે કરવામાં આવી હતી જ્યારે એવું લાગતું હતું કે પ્રવેગક પર વધુ શક્તિ પ્રાપ્ત કરવાથી સંખ્યામાં વધારો થશે. પ્રાથમિક કણોનું. જો ત્યાં ઘણા કણો હોત, તો બ્રહ્માંડ હવે અલગ હોત.