një nga kryesore konceptet e fizikës që lindën në gjysmën e dytë. shekulli i 17-të [edhe pse termi "P.f." u fut në fizikë shumë më vonë se anglezët. fizikan J.C. Maxwell; në paraqitjen e matematikës; termi "fushë" lidhet me punën e anglishtes. matematikani W. R. Hamilton "On quaternions" (W. R. Hamilton, Lectures on fournions, Dublin, 1853)]. Që nga ajo kohë, koncepti i P. f. ndryshoi vazhdimisht kuptimin e tij, duke ruajtur, megjithatë, në të gjitha fazat e këtij ndryshimi lidhje e ngushtë me konceptin e hapësirës, të shprehur në përdorimin e konceptit të P. f. për të karakterizuar një shpërndarje të vazhdueshme hapësinore të fizike. sasive Përfaqësimet moderne fizikanët rreth P. f. shpalosen përgjatë dy linjave dukshëm të ndryshme - klasike dhe kuantike. Linja klasike zhvillimi i konceptit të P. f. Kjo linjë fillon me ligjin e Njutonit graviteti universal (1687), i cili bëri të mundur llogaritjen e P. f. forcat e gravitetit. Vazhdon në hidrodinamikë. veprat e Euler (vitet 50 të shekullit të 18-të), i cili konsideroi shpërndarjen e shpejtësive në hapësirë të mbushur me një lëng ideal lëvizës (fusha e shpejtësisë). Meritat më të mëdha në zhvillimin e konceptit të P. f. i përkasin anglishtes fizikani M. Faraday (vitet 30 të shekullit të 19-të), i cili zhvilloi në detaje konceptin e linjave fushore të fizikës. Klasike vija e zhvillimit të konceptit të P. f. degëzohet në dysh. Dega kryesore lidhet me studimin e P. f. forcat elektrike dhe magnetike (ligji i Kulombit, 1785), të cilat fillimisht u konsideruan të pavarura, por falë punës së datave. fizikë nga H. Oersted (1821), frëngjisht. fizikantët A. Ampere (1826) dhe Faraday (1831), ata filluan të konsiderohen së bashku - si përbërës të një fizike të vetme elektromagnetike. Gjatë kësaj periudhe, kuptimi i konceptit të P. f. varej nga idetë për natyrën e veprimit të forcave. Në konceptin e veprimit me rreze të gjatë, që daton që nga Njutoni, koncepti i P. f. luajtur aux. roli, ai shërbeu vetëm si një përcaktim i shkurtuar për një rajon të hapësirës boshe në të cilën forcat me rreze të gjatë mund të shfaqen. Duke ditur potencialin e një funksioni fizik, ishte e mundur të llogaritet në çdo pikë të hapësirës forca që vepron në një trup të vendosur atje, pa iu drejtuar ligjit të bashkëveprimit të trupave. Bartës të atributeve fizike. realiteti (masa, energjia, momenti, ngarkesa, forca) në këtë koncept ishin trupa që ndërveprojnë në distancë pa ndihmën e k.-l. agjentë ndërmjetësues. Në mungesë të të paktën një prej trupave ndërveprues, nuk kishte forca, d.m.th. P. f. nuk kishte pavarësi. ekzistencës. Në konceptin e veprimit me rreze të shkurtër, me origjinë nga Descartes, ndërveprimi u krye duke ndryshuar gjendjen e mediumit të ndërmjetëm - eterit, duke mbushur të gjithë hapësirën. Bartësit e energjisë në këtë koncept nuk ishin vetëm ndërveprimet. trupat, por edhe eteri që i rrethon, kështu që krahas fushës së fuqisë mund të flitet edhe për fushën e energjisë. Në të njëjtën kohë, si në inxhinierinë mekanike. teoritë që shpjeguan shfaqjen e forcave mekanike. lëvizja dhe tensioni elastik i eterit, dhe në teoritë thjesht elektromagnetike, të cilat e lanë eterin të palëvizshëm dhe jo të deformueshëm, P. f. ishte ende i privuar nga pavarësia. ekzistencës. Duke qenë karakteristikë e ndryshimeve në gjendjen e eterit - një substancë që kishte realitet parësor, P. f. kishte një ontologjike statusi i atributit të tij, d.m.th. zotëronte vetëm një realitet dytësor. Ky ndryshim u shkaktua nga burime diskrete të P. f. – rrymat dhe ngarkesat, në mënyrë që P. f., e lidhur pazgjidhshmërisht me to, të jetë e lirë nga burimet P.. f. eteri nuk ekzistonte. Hapi tjetër në zhvillimin e klasikes. konceptet e P. f. lidhur me arritjet e teorisë së dinamikës së lirë. elektromagnetike P. f. ( valët elektromagnetike , një rast i veçantë i së cilës është drita), e cila, pasi të krijohet, mund të ekzistojë pavarësisht nga burimet që e kanë gjeneruar atë (Maxwell, 1864; Hertz, 1888). Falë kësaj, u bë e mundur të atribuohej P. f. pulsi. Megjithatë, meqenëse eteri vazhdoi të shërbente si një bartës material për dinamikën. P.f., këtij të fundit i ishte hequr ende pavarësia. ekzistenca, pra impulsi i P. f. (si dhe energjia e tij) ishte në fakt një karakteristikë jo e P. f., por e eterit. Si rezultat, shprehja "energji e fushës" duhet të kuptohet jo në kuptimin e saj të mirëfilltë, por si një "fushë energjie". Klasike teoria e elektromagnetike Pf. u përfundua nga puna e A. Ajnshtajnit mbi speciale. teoria e relativitetit (1905). Privimi i eterit nga funksioni i të qenit abs. sistemi i referencës krijoi mundësinë e atribuimit të P. f. i vetë-mjaftueshëm ekzistencës. Edhe pse ky vendim nuk u diktua nga nevoja, megjithatë ai u pranua nga shumica e fizikantëve. Duke u shndërruar nga gjendja e një lënde materiale (eteri) në një të pavarur. substanca materiale, elektromagnetike P. f. ndante me materien funksionet e bartësit të energjisë, momentit dhe masës. Energjia dhe momenti vazhdojnë të jenë karakteristika të lëvizjes. [Ndonjëherë statusi i një lënde materiale nuk i atribuohet P. f., por energjisë. Kështu, lëvizja (energjia) (shih F. Engels, Dialectics of Nature, 1964, fq. 45, 78, 168) kthehet nga një atribut në një substancë. Në këtë rast, P.f. ende nuk ka pavarësi. ekzistencës, por shërben si karakteristikë e shpërndarjes së vazhdueshme të energjisë në hapësirë, gjë që e bën përsëri më të saktë shprehjen "fushë energjie" sesa "energji fushore". Drejtimi që ia atribuon energjisë statusin e substancës identifikohet ndonjëherë me energjitikën).] Dega e dytë e klasikes. linjat e zhvillimit të konceptit të P. f. lidhur me përparimet në fushën e teorisë hulumtim P. f. forcat gravitacionale (fizika gravitacionale). Duke filluar nga Njutoni dhe deri te puna e Ajnshtajnit mbi teorinë e përgjithshme të relativitetit (vitet 10 të shekullit të 20-të), graviteti u interpretua në bazë të idesë së forcave me rreze të gjatë dhe nuk mund të përfshihej në kuadrin e konceptit të veprim me rreze të shkurtër. Bazuar në faktin e barazisë së masës inerciale dhe të rëndë, Ajnshtajni formuloi teorinë relativiste të gravitacionit. P. f., e cila përfshin si P. f. gravitacionale ashtu edhe gjeometrike. Vetitë e hapësirës përshkruhen me të njëjtën sasi. Kjo na lejon të hedhim një hap të ri në zhvillimin e konceptit të P. f. krahasuar me atë që u arrit në klasike teoria relativiste e elektromagnetizmit. Specialist. Teoria e relativitetit zbuloi për herë të parë rolin themelor të energjisë elektromagnetike. f. në përcaktimin e karakteristikave metrike të hapësirës dhe kohës, të cilat, siç doli, varen nga shpejtësia e dritës. Por në të mbeti ende vazhdimësia hapësirë-kohore element i pavarur fizike realitet, duke shërbyer vetëm si një arenë për ndërveprimin e P. f. dhe substancave. Mund të konsiderohet si diçka absolute, sepse P. f. dhe materia ekzistonte në hapësirë-kohë. Në teorinë e përgjithshme të relativitetit, aspekti hapësirë-kohë i realitetit shprehet plotësisht nga graviteti. Pf, në varësi të katër parametrave të koordinatave (tre hapësinore dhe një kohore). “...Është një veti e kësaj fushe, nëse imagjinojmë se fusha është hequr, atëherë nuk do të mbetet “hapësirë”, pasi hapësira nuk ka ekzistencë të pavarur” (Einstein?., Thelbi i Teorisë së Relativitetit. , M., 1955, f. 147). E njëjta gjë mund të thuhet qartë për kohën. Disponueshmëria në klasike fizika e dy llojeve fizike. realitet, rrënjësisht i ndryshëm në të struktura hapësinore(P. f. dhe substanca), si dhe dy lloje të ndryshme cilësisht të P. f. (elektromagnetike dhe gravitacionale) lindën të shumta. përpjekjet për të ndërtuar një teori konsistente të unifikuar të P. f., në të cilën gravitacioni dhe elektromagnetizmi, nga njëra anë, nuk duhet të jenë logjikisht lloje të veçanta të P. f., por aspekte të ndryshme një, e vetme P. f.; nga ana tjetër, grimcat e materies duhet të interpretohen në të si rajone të veçanta të Pf., në mënyrë që Pf. dhe burimet e tij, të interpretuara si pika (singularitete) të veçanta të Pf., do të ishin uniteti. mjetet e përshkrimit fizik realitet. Megjithatë, mungesa e suksesit në vijim dhe do të bindë. zbatimi i një programi të tillë krijoi skepticizëm të fortë ndaj tij, kështu që aktualisht. Në atë kohë, ajo nuk ka shumë mbështetës. Linja kuantike e zhvillimit të konceptit të P. f. Kjo linjë vazhdon edhe sot e kësaj dite. koha, u ngrit në lidhje me nevojën për të interpretuar rezultatet e eksperimenteve që studiojnë efektin fotoelektrik. Deri në veprën e L. de Broglie (1924), ideja e dritës si një rrjedhë e grimcave diskrete hapësinore (fotone), e prezantuar nga Ajnshtajni në 1905 për të shpjeguar këto eksperimente, dukej e papajtueshme me teorinë klasike. ideja e dritës si një funksion fizik i vazhdueshëm hapësinor. De Broglie sugjeroi se çdo grimcë (dhe jo vetëm fotoni) ka një funksion valor të lidhur me të. Dualiteti valë-grimcë është bërë një tipar thelbësor në mekanikën kuantike jorelativiste. Megjithatë, fusha ? në të nuk është aq e drejtpërdrejtë e ontologjizuar sa tek de Broglie dhe idetë e E. Schrödinger (1926, 1952) dhe D. Bohm (1952) që zhvilluan idetë e tij. Sipas interpretimit të Kopenhagës të mekanikës kuantike, të përbashkët sot. kohë, shumica dërrmuese e shkencëtarëve, ?-fusha është e ashtuquajtura. Fusha e probabilitetit (shih Mikrogrimcat). Në relativist teoria kuantike në moderne Faza e zhvillimit të saj, teoria kuantike e funksioneve valore. është i vetmi. një mënyrë për të përshkruar grimcat elementare dhe ndërveprimet e tyre. Në kuadër të tij, koncepti i P. f. po kalon një zhvillim të mëtejshëm. Falë vetive valore të çdo grimce elementare dhe vetive kuantike (korpuskulare) të të gjithë P. f., çdo P. f. (në kuptimin e parë, klasik) është në të njëjtën kohë një grup grimcash, dhe çdo grup grimcash (në kuptimin e parë, klasik) përfaqëson një funksion funksional. Kështu, teoria kuantike relativiste në bazë të re i kthehet ontologjizimit të dualizmit valë-grimcë, duke e trajtuar fushën?-të Shrodingerit si një klasik. P. f. materie (shih E. Henley dhe W. Thirring, Teoria e fushës kuantike elementare, Moskë, 1963, f. 19). Është domethënëse se ontologjike. barazia e grimcave dhe P. f. zhvillohet vetëm kur merret parasysh i ashtuquajturi v i r t u a l p a c t s. Nëse marrim parasysh vetëm pjesët reale, atëherë P.f. rezulton të jetë ontologjikisht më domethënës, sepse ka një gjendje vakum, në të cilën nuk ka grimca reale (por ka një sasi të pacaktuar të ndryshueshme grimcat virtuale, ekzistenca e të cilave manifestohet në luhatje të gjendjes së vakumit të Pf.). Shpesh bëhen dallime ndërmjet P. f. grimcat-burimet e bashkëveprimit dhe P. f. grimcat që transferohen në ndërveprime. Kjo është për shkak të interpretimit të ndërveprimit midis grimcave burimore si një shkëmbim i kuanteve virtuale të Pf, i cili shërben si një bartës i ndërveprimit. Me intensitet të mjaftueshëm të ndërveprimit (masa e intensitetit është energjia), kuantet virtuale mund të kthehen në reale, duke krijuar kështu ekzistencën e të ashtuquajturave. pa pagesë P. f. Funksionet e lira funksionale që përshkruajnë gjendjen e grimcave para dhe pas bashkëveprimit nuk janë të vëzhgueshme, sepse vëzhgimi në mekanikën kuantike është i pandashëm nga bashkëveprimi. E fundit, nga pikëpamja. teoria kuantike e P. f., nuk është gjë tjetër veçse transformimi i një përkufizimi. shteti i P. f. (një koleksion grimcash) në një tjetër. Ndërveprimi i P. f. zakonisht interpretohet në bazë të konceptit të përthithjes dhe emetimit të grimcave. Këto grimca mund të jenë reale ose virtuale. Për grimcat virtuale, energjia dhe momenti u binden ligjeve të ruajtjes vetëm deri në pasiguritë e marrëdhënies, prandaj, në distanca të vogla shumë një numër i madh grimcat virtuale. Kjo çon në faktin se në prani të ndërveprimeve, të lartpërmendurat lidhje e thjeshtë ndërmjet grimcave dhe P. f. Grimcat ndërvepruese (si dhe një grimcë reale, e cila në mungesë të të tjerave ndërvepron me vakumin, si dhe me PF-në e vet, burimi i së cilës është vetë) janë të rrethuara nga një re grimcash virtuale. Në mënyrë të rreptë, një pjesë nuk mund të krahasohet më me një grimcë reale. P. f. Dr. me fjalë, imazhi i saj përfshin, në një shkallë apo në një tjetër, P. f. të gjitha grimcat e tjera elementare. bazë vështirësitë e kohëve moderne teoria kuantike P. f. qëndron në mungesën e metodave për zgjidhjen e saktë të ekuacioneve të funksioneve funksionale ndërvepruese. Në elektrodinamikën kuantike (teoria e bashkëveprimit midis funksioneve elektromagnetike dhe elektron-pozitron), zgjidhja e përafërt e ekuacioneve të tilla lehtësohet nga vogëlsia e forcës së ndërveprimit, e cila bën të mundur përdorimin e një modeli të thjeshtuar ndërveprimi (teoria e shqetësimeve). Në teorinë e ndërveprimeve të forta, ku teoria kuantike e P. f. është vetëm një diagram, asnjë problem i vetëm nuk është zgjidhur rreptësisht pa supozimin se ndërveprimi është i vogël. Nevoja për të tërhequr të gjithë P. f. (përfshirë gravitacionin, për të cilin qasja kuantike është gjithashtu e zbatueshme) për një përshkrim të saktë të ndërveprimeve të grimcave elementare lindin dëshirën për të ndërtuar një teori të unifikuar kuantike. Pf nuk do të kishte marrë nga përvoja të gjithë spektrin e masave dhe rrotullimeve të grimcave elementare, por do ta kishte marrë atë automatikisht. Përpjekja më e famshme në këtë drejtim i përket Heisenberg (teoria e një fizike të vetme spiporike jolineare - "materia primare"), e cila, megjithatë, nuk ka sjellë ende rezultate fizike të prekshme. rezultatet. Vështirësitë e përmendura të teorisë kuantike të Pf. lindi idenë e zëvendësimit të përpjekjeve për zgjidhjen e ekuacioneve për operatorët P. f. ndërtimi i një sistemi të tillë ekuacionesh, i cili do të mbështetej vetëm në vetitë e përgjithshme të matricës shpërndarëse (S-matrica), e cila lidh drejtpërdrejt gjendjen e funksionit funksional të lirë. para dhe pas ndërveprimit dhe nuk do të pretendonte të ishte një përshkrim i detajuar hapësinor-kohor i proceseve të ndërveprimit. Në këtë rrugë drejt së tashmes. Në atë kohë, disa shkencëtarë parashtruan kërkesa radikale për të braktisur plotësisht përdorimin e konceptit të Pf. Kjo bëhet në bazë të supozimit se koncepti i vazhdimësisë hapësirë-kohë nuk ka një kuptim fizik. kuptimi në moderne mikrofizika dhe statusi i saj është i ngjashëm me konceptin e eterit në fizikën e shekullit të 19-të. (shih G. F. Chew, The dyshimous role of space-time continuum in microscopicphysics, në revistën: "Science Progress", 1963, v. 51, Nr. 204, f. 529). Në të njëjtën kohë, refuzimi për të përdorur konceptet hapësinore-kohore (dhe së bashku me të idetë për P. f. ) në mikrofizikë, natyrisht, në asnjë mënyrë nuk do të thotë një refuzim për t'i përdorur ato në makrofizikë (shih gjithashtu E. I. Zimmerman, The macroscopio nature of space-time, në revistën: "American Journal of Physics", 1962, v. 30, f. 97). Sidoqoftë, shumica e shkencëtarëve ende e konsiderojnë të nevojshme përdorimin e konceptit të P. f. (dhe bashkë me të, natyrshëm, përfaqësimi hapësinor-kohor) si ontologjik. bazë për përshkrimin e bashkëveprimit të grimcave elementare. Në këtë rrugë në teorinë e P. f. lind, në veçanti, ide interesante për ekzistencën në natyrë të të ashtuquajturit. kompensiruyuschih P.f., secila prej të cilave është përgjegjëse për ruajtjen e një ose një tjetër fizike themelore. sasitë gjatë ndërveprimeve. Metodologjike komplekse problemet që lindin në lidhje me modernen idetë për P. f., jashtëzakonisht të shumëanshme. Ai përfshin problemin e interpretimit të matematikës shumë abstrakte. pajisje moderne teoria e P. f. (në veçanti, kjo përfshin çështjen e statusit ontologjik të grimcave virtuale) dhe problemin e metodave për përshkrimin e ndërveprimit (formalizmi hamiltonian apo matrica S?). Problemi i fundit është i ngjashëm problem i vjetër shprehjet e lëvizjes në logjikën e koncepteve, të fiksuara në aporinë e Zenonit të Eleas: si të përshkruajmë ndërveprimin - përmes rezultateve të tij (matrica S) ose përmes kursit të tij hapësinor-kohor (formalizmi hamilton). Këtu përfshihet edhe problemi i përshtatshmërisë së përshkrimit të ndërveprimit bazuar në dep. ide rreth P.f. dhe për burimin e saj, të paraqitur nga Pauli në vitet '30. Diskutime për të gjitha këto dhe shumë çështje të tjera metodologjike. problemet e teorisë së P. f. janë në vazhdim dhe janë ende larg përfundimit. Lit.: Maxwell D.K., Izbr. op. sipas teorisë elektro fushë magnetike, përkth. [nga anglishtja], M., 1954; Einstein?., Infeld L., Evolution of Physics, trans. nga anglishtja, botimi i dytë, M., 1956; Ovchinnikov?. ?., Koncepti i masës dhe energjisë në termat e tyre historikë. zhvillimin dhe filozofinë rëndësi, M., 1957, f. 177; Markovs. ?., Hiperonet dhe K-mesonët, M., 1958; ai, o modern. forma e atomizmit, "VF", 1960, nr. 3, 4; Steinman R. Ya., Hapësirë dhe Koha, M., 1962, f. 68, 143; Kuznetsov B.G., Zhvillimi i fizikës. ide nga Galileo te Ajnshtajni në dritën e kohëve moderne. Shkenca, M., 1963, ch. 2, 3, 4; Whittaker?., Historia e teorive të eterit dhe elektricitetit. Teoritë klasike, L.–, 1951.
Fusha fizike- kjo është një formë e veçantë e materies që ekziston në çdo pikë të hapësirës dhe manifestohet duke ndikuar në një substancë që ka një veti të lidhur me atë që krijoi këtë fushë. Dallimi kryesor është butësia.
trup + fushë ngarkese trup + ngarkesë
Vetitë e fushave fizike
Ekziston një ndryshim thelbësor në sjelljen e materies dhe fushës. Materia ka gjithmonë një kufi të mprehtë të vëllimit që zë, por fusha në parim nuk mund të ketë një kufi të mprehtë ajo ndryshon pa probleme nga pika në pikë.
Në një pikë të hapësirës mund të ekzistojë një numër i pafund fushash fizike që nuk ndikojnë njëra-tjetrën.
Fusha dhe lënda mund të ndikojnë reciprokisht në njëra-tjetrën.
Klasifikimi matematik i fushave
Fusha elektromagnetike- kjo është një formë e veçantë e materies, e karakterizuar nga vlera e vektorëve E dhe H në çdo pikë të hapësirës.
Fushat ndahen në: skalar, vektor, tensor.
Fushat skalareështë një funksion i caktuar skalar me një domen përcaktimi të shpërndarë vazhdimisht në çdo pikë të hapësirës.
Fusha skalare karakterizohet nga sipërfaqja e nivelit, e cila jepet nga ekuacioni:
(1.1)
Fusha vektorialeështë një sasi vektoriale e vazhdueshme me një fushë përcaktimi të specifikuar në çdo pikë të hapësirës.
RRETH 
Karakteristika kryesore e kësaj fushe është një vijë vektoriale. Kjo është një vijë në secilën pikë të së cilës vektori i fushës drejtohet në mënyrë tangjenciale.
Regjistrimi fizik i linjave të energjisë:
(1.2)
Fusha tensoreështë një madhësi tensore e vazhdueshme e shpërndarë në hapësirë.
tensor 
(1.3)
Karakteristikat diferenciale të fushave fizike
Gradientështë një karakteristikë vektoriale e një fushe skalare. Gradienti i një funksioni skalar është një vektor që numerikisht është i barabartë me derivatin e këtij funksioni në drejtim të normales në sipërfaqen e nivelit dhe i drejtuar përgjatë kësaj normale.
(1.4)
Karakteristikat e gradientit:
gradienti është numerikisht i barabartë shpejtësi maksimale ndryshimet e funksionit.
D 
duke dhënë:
(1.5)
drejtimi i gradientit përkon me drejtimin e ndryshimit më të shpejtë të funksionit.
(1.6)
Divergjencaështë një karakteristikë skalare e një fushe vektoriale. Divergjenca e fushës vektoriale 
është kufiri i raportit të rrjedhjes nëpër një sipërfaqe të mbyllur S në vëllimin që përmban kjo sipërfaqe.
(1.7)
- një rrjedhë e caktuar
(1.8)
D 
Ivergjenca karakterizon praninë ose mungesën e burimeve në një pikë të fushës (ku fillon ose mbaron fusha).
Nëse në ndonjë moment 
, atëherë në këtë pikë është burimi i fushës, pra fillimi i saj dhe ku përfundon fusha 
, dhe kjo pikë quhet kullim. Në një pikë ku nuk ka burime 
.
M. Faraday hyri në shkencë vetëm falë talentit dhe zellit të tij në vetë-edukim. Duke ardhur nga familje e varfër, punoi në një libërlidhje, ku u njoh me veprat e shkencëtarëve dhe filozofëve. Fizikani i famshëm anglez G. Davy (1778-1829), i cili kontribuoi në hyrjen e M. Faradeit në komunitetin shkencor, një herë tha se arritja e tij më e madhe në shkencë ishte "zbulimi" i tij i M. Faraday. M. Faraday shpiku një motor elektrik dhe një gjenerator elektrik, pra makina për prodhimin e energjisë elektrike. Ai doli me idenë se elektriciteti ka një natyrë të vetme fizike, domethënë, pavarësisht se si fitohet: nga lëvizja e një magneti ose kalimi i grimcave të ngarkuara elektrikisht në një përcjellës. Për të shpjeguar ndërveprimin midis ngarkesave elektrike në distancë, M. Faraday prezantoi konceptin e një fushe fizike. Fusha fizike ai përfaqësonte vetinë e vetë hapësirës rreth një trupi të ngarkuar elektrikisht për të ushtruar ndikim fizik në një trup tjetër të ngarkuar të vendosur në këtë hapësirë. Duke përdorur grimcat metalike, ai tregoi vendndodhjen dhe praninë e forcave që veprojnë në hapësirë rreth një magneti (forcat magnetike) dhe një trupi të ngarkuar elektrikisht (elektrik). M. Faraday shpalosi idetë e tij për fushën fizike në një letër-testament, i cili u hap vetëm në vitin 1938 në prani të anëtarëve të Londrës. Shoqëria Mbretërore. Në këtë letër, u zbulua se M. Faraday zotëronte një teknikë për studimin e vetive të fushës dhe në teorinë e tij, valët elektromagnetike përhapen me një shpejtësi të kufizuar. Arsyet pse ai i përshkroi idetë e tij për fushën fizike në formën e një letre testamenti janë ndoshta si më poshtë. Përfaqësuesit e shkollës franceze të fizikës kërkuan prej tij një provë teorike të lidhjes midis forcave elektrike dhe magnetike. Për më tepër, koncepti i një fushe fizike, sipas M. Faraday, nënkuptonte që përhapja e forcave elektrike dhe magnetike ndodh në mënyrë të vazhdueshme nga një pikë e fushës në tjetrën dhe, për rrjedhojë, këto forca kanë karakter të shkurtër. forcat e rrezes, dhe jo ato me rreze të gjatë, siç besonte C. Coulomb. M. Faraday ka një ide tjetër të frytshme. Gjatë studimit të vetive të elektroliteve, ai zbuloi se ngarkesa elektrike e grimcave që formojnë elektricitetin nuk është e pjesshme. Kjo ide u konfirmua
përcaktimi i ngarkesës së një elektroni tashmë në fundi i XIX V.
Teoria e forcave elektromagnetike të D. Maksuellit
Ashtu si I. Newton, D. Maxwell dha të gjitha rezultatet e kërkimit në forcat elektrike dhe magnetike formë teorike. Kjo ndodhi në vitet '70 vitet XIX V. Ai formuloi teorinë e tij bazuar në ligjet e komunikimit midis bashkëveprimit të forcave elektrike dhe magnetike, përmbajtja e së cilës mund të përfaqësohet si më poshtë:
1. Çdo rrymë elektrike shkakton ose krijon një fushë magnetike në hapësirën që e rrethon. Një rrymë elektrike konstante krijon një fushë magnetike konstante. Por një fushë magnetike konstante (magnet fiks) nuk mund të krijojë fare një fushë elektrike (as konstante dhe as alternative).
2. Fusha magnetike e alternuar që rezulton krijon një fushë elektrike alternative, e cila, nga ana tjetër, krijon një fushë magnetike alternative,
3. Linjat e fushës elektrike mbyllen nga ngarkesat elektrike.
4. Linjat e fushës magnetike mbyllen në vetvete dhe nuk mbarojnë kurrë, d.m.th., ngarkesat magnetike nuk ekzistojnë në natyrë.
Në ekuacionet e D. Maxwell-it kishte disa konstante C, që tregonte se shpejtësia e përhapjes së valëve elektromagnetike në një fushë fizike është e fundme dhe përkon me shpejtësinë e përhapjes së dritës në vakum, e barabartë me 300 mijë km/s.
Konceptet dhe parimet themelore të elektromagnetizmit.
Teoria e D. Maxwell u perceptua nga disa shkencëtarë me shumë dyshim. Për shembull, G. Helmholtz (1821-1894) iu përmbajt këndvështrimit sipas të cilit energjia elektrike është një "lëng pa peshë" që përhapet me shpejtësi të pafundme. Me kërkesën e tij, G. Hertz (1857-
1894) filloi një eksperiment që vërtetonte natyrën fluide të elektricitetit.
Në këtë kohë, O. Fresnel (1788-1827) tregoi se drita përhapet jo si gjatësore, por si valë tërthore. Në 1887, G. Hertz arriti të ndërtojë një eksperiment. Drita në hapësirën midis ngarkesave elektrike përhapet në valë tërthore me një shpejtësi prej 300 mijë km/s. Kjo e lejoi atë të thoshte se eksperimenti i tij eliminon dyshimet për identitetin e dritës, rrezatimi termik dhe lëvizje elektromagnetike valore.
Ky eksperiment u bë baza për krijimin e një pamje fizike elektromagnetike të botës, një nga adhuruesit e së cilës ishte G. Helmholtz. Ai besonte se gjithçka forca fizike, me natyrë dominuese, duhet të shpjegohet në bazë të tërheqjes dhe zmbrapsjes. Megjithatë, krijimi i një tabloje elektromagnetike të botës ka hasur në vështirësi.
1. Koncepti kryesor i mekanikës Galileo-Njuton ishte koncepti i substancës,
duke pasur masë, por rezulton se materia mund të ketë një ngarkesë.
Ngarkesa është vetia fizike e një lënde për të krijuar një fushë fizike rreth vetes që ka një efekt fizik në trupa dhe substanca të tjera të ngarkuara (tërheqje, zmbrapsje).
2. Ngarkesa dhe masa e një lënde mund të ketë madhësive të ndryshme, pra janë sasi diskrete. Në të njëjtën kohë, koncepti i një fushe fizike presupozon transmetimin ndërveprimi fizik vazhdimisht nga një pikë në tjetrën. Kjo do të thotë se forcat elektrike dhe magnetike janë forca me rreze të shkurtër, sepse nuk ka hapësirë boshe në fushën fizike që nuk është e mbushur me valë elektromagnetike.
3. Në mekanikën Galileo-Njutoniane, shpejtësia pafundësisht e lartë është e mundur
ndërveprim fizik, këtu thuhet edhe se elektromagnetike
valët përhapen me shpejtësi të lartë por të kufizuar.
4. Pse forca e rëndesës dhe forca e bashkëveprimit elektromagnetik veprojnë në mënyrë të pavarur nga njëra-tjetra? Ndërsa largohemi nga Toka, graviteti zvogëlohet dhe dobësohet, dhe sinjalet elektromagnetike veprojnë anije kozmike pikërisht në të njëjtën mënyrë si në Tokë. Në shekullin e 19-të një shembull po aq bindës mund të jepet pa një anije kozmike.
5. Hapja në vitin 1902 P. Lebedev (1866-1912) - një profesor në Universitetin e Moskës - presioni i dritës mprehte pyetjen e natyrës fizike të dritës: është një rrymë grimcash apo vetëm valë elektromagnetike me një gjatësi të caktuar? Presioni, si dukuri fizike, lidhet me konceptin e materies, me diskretitetin - më saktë. Kështu, presioni i dritës tregoi natyrën diskrete të dritës si një rrjedhë grimcash.
6. Ngjashmëria e uljes së forcave gravitacionale dhe elektromagnetike - sipas ligjit
"në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës" - ngriti një pyetje legjitime: pse katrori i distancës, dhe, për shembull, jo një kub? Disa shkencëtarë filluan të flasin për fushën elektromagnetike si një nga gjendjet e "eterit" që mbush hapësirën midis planetëve dhe yjeve.
Të gjitha këto vështirësi kanë ndodhur për shkak të mungesës së njohurive për strukturën e atomit në atë kohë, por M. Faraday kishte të drejtë kur tha se, pa ditur se si është i strukturuar atomi, ne mund të studiojmë dukuritë në të cilat ai shprehet. natyra fizike. Në të vërtetë, valët elektromagnetike mbartin informacion të rëndësishëm në lidhje me proceset që ndodhin brenda atomeve elementet kimike dhe molekulat e materies. Ato japin informacion për të kaluarën e largët dhe të tashmen e Universit: për temperaturën trupat kozmikë, përbërja e tyre kimike, largësia prej tyre etj.
7. Aktualisht përdoret shkalla e mëposhtme e valëve elektromagnetike:
valët e radios me një gjatësi vale nga 104 në 10 -3 m;
valët infra të kuqe- nga 10-3 në 810-7 m;
drita e dukshme - nga 8 10-7 në 4 10-7 m;
valët ultravjollcë - nga 4 10-7 në 10-8 m;
Valët e rrezeve X (rrezet) - nga 10-8 në 10-11 m;
rrezatimi gama - nga 10-11 në 10-13 m.
8. Për sa i përket aspekteve praktike të studimit të forcave elektrike dhe magnetike, ai u krye në shek. ritmi i shpejtë: së pari linjë telegrafike midis qyteteve (1844), vendosja e një kablloje transatlantike (1866), telefoni (1876), llamba inkandeshente (1879), radio (1895).
Pjesa minimale e energjisë elektromagnetike është foton. Kjo është sasia më e vogël e pandashme e rrezatimit elektromagnetik.
sensacionale fillimi i shekullit XXI V. është krijimi nga shkencëtarët rusë nga Troitsk (rajoni i Moskës) i një polimeri të bërë nga atomet e karbonit, i cili ka vetitë e një magneti. Në përgjithësi besohej se prania e metaleve në një substancë ishte përgjegjëse për vetitë magnetike. Testimi i këtij polimeri për metalicitet tregoi se nuk ka prani të metaleve në të.
Fusha- një nga format e ekzistencës së materies dhe, ndoshta, më e rëndësishmja. Koncepti i "fushës" pasqyron faktin se forcat elektrike dhe magnetike veprojnë me një shpejtësi të kufizuar në një distancë, duke gjeneruar reciprokisht dhe vazhdimisht njëra-tjetrën. Fusha lëshohet, përhapet me një shpejtësi të kufizuar në hapësirë dhe ndërvepron me materien. Faraday formuloi idetë e fushës si formë e re materies dhe i vendosi shënimet në një zarf të mbyllur, duke lënë trashëgim që të hapej pas vdekjes së tij (ky zarf u zbulua vetëm në vitin 1938). Faraday përdori (1840) idenë e ruajtjes dhe transformimit universal të energjisë, megjithëse vetë ligji nuk ishte zbuluar ende.
Në leksionet e tij (1845), Faraday foli jo vetëm për transformimet ekuivalente të energjisë nga një formë në tjetrën, por gjithashtu se ai ishte përpjekur prej kohësh të "zbulonte një lidhje të drejtpërdrejtë midis dritës dhe elektricitetit" dhe se "ai arriti të magnetizonte dhe të elektrizonte një rrezja e dritës dhe ndriçimi i vijës së forcës magnetike." Ai zotëron një teknikë për të studiuar hapësirën rreth një trupi të ngarkuar duke përdorur trupa testues, një hyrje në imazhin e fushës linjat e energjisë. Ai përshkroi eksperimentet e tij mbi rrotullimin e planit të polarizimit të dritës nga një fushë magnetike. Studimi i marrëdhënieve midis vetive elektrike dhe magnetike të substancave e çoi Faradein jo vetëm në zbulimin e para- dhe diamagnetizmit, por edhe në krijimin e një ideje themelore - idenë e një fushe. Ai shkroi (1852): "Mjedisi ose hapësira që e rrethon luan një rol thelbësor sa vetë magneti, duke qenë pjesë e një sistemi magnetik real dhe të plotë".
Faradei tregoi se forca elektromotore e induksionit E ndodh kur fluksi magnetik ndryshon F(hapja, mbyllja, ndryshimi i rrymës në përcjellës, afrimi ose heqja e një magneti, etj.). Maxwell e shprehu këtë fakt si më poshtë: E = -dF/dt. Sipas Faradeit, aftësia për të nxitur rryma shfaqet në një rreth rreth rezultantit magnetik. Sipas Maxwell, një fushë magnetike e alternuar është e rrethuar nga një fushë elektrike vorbull dhe shenja minus lidhet me rregullin e Lenz-it: një rrymë e induktuar lind në një drejtim të tillë që të parandalojë ndryshimin që e gjeneron atë. Emërtimi kalb - nga anglishtja. rotor - vorbull. Në 1846, F. Neumann zbuloi se një sasi e caktuar energjie duhet shpenzuar për të krijuar një rrymë induksioni.
Në përgjithësi, sistemi i ekuacioneve i shkruar nga Maxwell në forma vektoriale, ka një formë kompakte:
Vektorët e induksionit elektrik dhe magnetik (D dhe B) dhe vektorët e fuqisë së fushës elektrike dhe magnetike (E dhe H) të përfshira në këto ekuacione lidhen nga marrëdhëniet e thjeshta të treguara me konstantën dielektrike e dhe përshkueshmërinë magnetike të mediumit μ. Përdorimi i këtij operacioni do të thotë që vektori i forcës së fushës magnetike rrotullohet rreth vektorit të densitetit të rrymës j.
Sipas ekuacionit (1), çdo rrymë shkakton shfaqjen e një fushe magnetike në hapësirën përreth, rryma e drejtpërdrejtë - një fushë magnetike konstante. Një fushë e tillë nuk mund të shkaktojë një fushë elektrike në rajonet "e ardhshme", pasi, sipas ekuacionit (2), vetëm një fushë magnetike në ndryshim gjeneron një rrymë. Rreth AC krijohet gjithashtu një fushë magnetike alternative, e aftë të krijojë në elementin "tjetër" të hapësirës një fushë elektrike të një vale, një valë të vazhdueshme - energjia e fushës magnetike në zbrazëti shndërrohet plotësisht në energji elektrike, dhe anasjelltas. Meqë drita udhëton në formë valë tërthore, mund të nxirren dy përfundime: drita është një shqetësim elektromagnetik; fusha elektromagnetike përhapet në hapësirë në formën e valëve tërthore me një shpejtësi Me= 3 10 8 m/s, në varësi të vetive të mediumit, dhe për këtë arsye "veprimi i menjëhershëm me rreze të gjatë" është i pamundur. Pra, në valët e dritës, lëkundjet bëhen nga intensiteti i fushave elektrike dhe magnetike, dhe bartës i valës është vetë hapësira, e cila është në gjendje tensioni. Dhe për shkak të rrymës së zhvendosjes do të krijojë një fushë të re magnetike dhe kështu me radhë ad infinitum .
Kuptimi i ekuacioneve (3) dhe (4) është i qartë - (3) përshkruan teorema elektrostatike Gausit dhe përgjithëson ligjin e Kulombit, (4) pasqyron faktin e mungesës së ngarkesave magnetike. Divergjenca (nga lat. divergjenca - zbuloj mospërputhjen) është një masë e burimit. Nëse, për shembull, rrezet e dritës nuk lindin në xhami, por vetëm kalojnë nëpër të, divD = 0. Dielli, si burim drite dhe nxehtësie, ka divergjencë pozitive dhe errësira negative. Prandaj, linjat e fushës elektrike përfundojnë me ngarkesa, dendësia e të cilave është p, dhe linjat e fushës magnetike mbyllen në vetvete dhe nuk mbarojnë askund.
Sistemi i pikëpamjeve që përbënin bazën e ekuacioneve të Maksuellit u quajt Teoria e Maxwell-it për fushën elektromagnetike. Megjithëse këto ekuacione kanë një formë të thjeshtë, sa më shumë që Maxwell dhe ndjekësit e tij punonin mbi to, aq më i thellë u zbulohej kuptimi i tyre. G. Hertz, eksperimentet e të cilit ishin prova e parë e drejtpërdrejtë e vlefshmërisë së teorisë Faraday-Maxwell të fushës elektromagnetike, shkroi për pashtershmërinë e ekuacioneve të Maxwell: "Ju nuk mund ta studioni këtë teori të mahnitshme pa përjetuar ndonjëherë ndjenjën se formulat matematikore jetojnë jetën e vet, kanë mendjen e tyre - duket se këto formula janë më të zgjuara se ne, më të zgjuara edhe se vetë autori, sikur të na japin më shumë se sa përmbahej fillimisht në to.”
Procesi i përhapjes në terren do të vazhdojë pafundësisht në formë valë e pamposhtur- energjia e fushës magnetike në zbrazëti shndërrohet plotësisht në energji elektrike dhe anasjelltas. Ndër konstantet e përfshira në ekuacione ishte konstanta c; Maxwell zbuloi se vlera e tij ishte saktësisht e barabartë me shpejtësinë e dritës. Ishte e pamundur të mos i kushtohej vëmendje kësaj rastësie. Pra, në valët e dritës, lëkundjet bëhen nga intensiteti i fushave elektrike dhe magnetike, dhe bartës i valës është vetë hapësira, e cila është në gjendje tensioni.
valë e lehtë- kjo është një valë elektromagnetike,"duke vrapuar në hapësirë dhe i ndarë nga akuzat që e emetuan atë", siç tha Weiskopf. Ai e krahasoi zbulimin e Maxwell-it për nga rëndësia me zbulimin e ligjit të gravitetit të Njutonit. Njutoni lidhi lëvizjen e planetëve me gravitetin në Tokë dhe zbuloi ligjet themelore që rregullojnë lëvizjen mekanike të masave nën ndikimin e forcave. Maxwell lidhi optikën me energjinë elektrike dhe nxori ligjet themelore (ekuacionet e Maxwell-it) që rregullojnë sjelljen e fushave elektrike dhe magnetike dhe ndërveprimin e tyre me ngarkesat dhe magnetet. Punimet e Njutonit çuan në prezantimin e konceptit të ligjit universal të gravitetit, veprat e Maxwell - konceptin e fushës elektromagnetike dhe vendosjen e ligjeve të përhapjes së saj. Nëse një fushë elektromagnetike mund të ekzistojë e pavarur nga një bartës materiali, atëherë veprimi me rreze të gjatë duhet t'i lërë vendin veprimit me rreze të shkurtër, fusha që përhapen në hapësirë me një shpejtësi të kufizuar. Idetë e rrymës së zhvendosjes (1861), valëve elektromagnetike dhe natyrës elektromagnetike të dritës (1865) ishin aq të guximshme dhe të pazakonta sa që edhe gjenerata e ardhshme e fizikantëve nuk e pranoi menjëherë teorinë e Maxwell. Në vitin 1888 zbuloi G. Hertz valët elektromagnetike, por një kundërshtar i tillë aktiv i teorisë së Maxwell si W. Thomson (Kelvin) mund të bindet vetëm nga eksperimentet e P.N. Lebedev, i cili zbuloi ekzistencën e presion i lehtë.
NË mesi i 19-të V. Maxwell kombinoi elektricitetin dhe magnetizmin në teori e unifikuar fusha. Ngarkesa elektrike shoqërohet me grimca elementare, nga të cilat më të famshmit - elektroni dhe protoni - kanë të njëjtën ngarkesë. e,është një konstante universale e natyrës. Në SI = 1,6 10 -19 Cl. Megjithëse ngarkesat magnetike nuk janë zbuluar ende, në teori ato tashmë po lindin. Sipas fizikanit Dirac, madhësia e ngarkesave magnetike duhet të jetë një shumëfish i ngarkesës së elektronit.
Hulumtimet e mëtejshme në fushën e fushës elektromagnetike çuan në kontradikta me idetë mekanika klasike, të cilin fizikani holandez X.A. u përpoq ta eliminonte përmes koordinimit matematikor të teorive. Lorenz. Ai prezantoi transformimet e koordinatave të sistemeve inerciale, të cilat, ndryshe nga transformimet klasike të Galilesë, përmbanin një konstante - shpejtësinë e dritës, e cila ishte e lidhur me teorinë e fushës. Shkallët e kohës dhe gjatësisë kanë ndryshuar me shpejtësi afër shpejtësisë së dritës. Kuptimi fizik Këto transformime të Lorencit u shpjeguan vetëm nga A. Ajnshtajni në vitin 1905 në veprën e tij "Mbi elektrodinamikën e trupave në lëvizje", e cila formoi bazën e teorisë speciale të relativitetit (STR), ose mekanikës relativiste.
Shkenca natyrore jo vetëm që identifikon llojet e objekteve materiale në Univers, por gjithashtu zbulon lidhjet midis tyre. Lidhja midis objekteve në një sistem integral është më e rregullt, më e qëndrueshme sesa lidhja e secilit prej elementeve me elementet nga mjedisi i jashtëm. Për të shkatërruar një sistem, për të izoluar një ose një element tjetër nga sistemi, duhet të aplikoni një energji të caktuar në të. Kjo energji ka vlera të ndryshme dhe varet nga lloji i ndërveprimit midis elementeve të sistemit. Në megabotën, këto ndërveprime sigurohen nga graviteti, në makrobotën, ndërveprimi elektromagnetik i shtohet gravitetit, dhe ai bëhet kryesori, sa më i fortë. Në mikrokozmos, në madhësinë e një atomi, shfaqet një ndërveprim edhe më i fortë bërthamor, duke siguruar integritetin e bërthamave atomike. Kur lëvizni te grimcat elementare, energjia lidhjet e brendshme ne e dimë atë substancave natyrore- Kjo komponimet kimike Elementet e ndërtuara nga atomet dhe të montuara në tabela periodike. Për ca kohë besohej se atomet janë blloqet elementare të ndërtimit të universit, por më pas u vërtetua se atomi përfaqëson "të gjithë universin" dhe përbëhet nga grimca edhe më themelore që ndërveprojnë me njëra-tjetrën: protonet, elektronet, neutronet, mezonet. , etj. Numri i grimcave që pretendojnë se janë elementare po rritet, por a janë ato vërtet kaq elementare?
Mekanika Njutoniane u pranua, por origjina e forcave që shkaktojnë nxitime nuk u diskutua. Forcat gravitacionale veprojnë përmes zbrazëtirës, ato janë me rreze të gjatë, ndërsa forcat elektromagnetike veprojnë përmes një mediumi. Aktualisht, të gjitha ndërveprimet në natyrë janë reduktuar në katër lloje: gravitacionale, elektromagnetike, bërthamore të forta dhe bërthamore të dobëta.
Graviteti(nga lat. gravitas- ashpërsia) është historikisht ndërveprimi i parë i studiuar. Pas Aristotelit, ata besonin se të gjithë trupat priren në "vendin e tyre" (të rëndë - deri në Tokë, ato të lehta - lart). Fizika e shekujve XVII-XVIII. njiheshin vetëm ndërveprimet gravitacionale. Sipas Njutonit, dy masa pikash tërheqin njëra-tjetrën me një forcë të drejtuar përgjatë vijës së drejtë që i lidh ato: 
Shenja minus tregon se kemi të bëjmë me tërheqje, r- distanca midis trupave (besohet se madhësia e trupave është shumë më e vogël r), t 1 dhe t 2 - masë trupore Madhësia G- konstante universale që përcakton vlerën forcat gravitacionale. Nëse trupat me peshë 1 kg ndodhen në një distancë prej 1 m nga njëri-tjetri, atëherë forca e tërheqjes midis tyre është e barabartë me 6,67 10 -11 N. Graviteti është universal, të gjithë trupat i nënshtrohen, madje edhe vetë grimca është burimi i gravitetit. Nëse vlera G ishte më e madhe, do të rritej edhe forca, por G shumë i vogël dhe ndërveprimi gravitacional në botën e grimcave nënatomike është e parëndësishme dhe midis trupave makroskopikë mezi vërehet. Cavendish ishte në gjendje të matë vlerën G, duke përfituar peshore përdredhjeje. Shkathtësia është konstante G do të thotë se kudo në Univers dhe në çdo moment në kohë, forca e tërheqjes midis trupave me peshë 1 kg, të ndarë me një distancë prej 1 m, do të ketë të njëjtën vlerë. Prandaj, mund të themi se vlera G përcakton strukturën e sistemeve gravituese. Graviteti, ose gravitacioni, nuk është shumë domethënës në ndërveprimin midis grimcave të vogla, por ai mban së bashku planetët, të gjithë sistemin diellor dhe galaktikat. Ne vazhdimisht ndiejmë gravitetin në jetën tonë. Ligji vendosi natyrën me rreze të gjatë të forcës gravitacionale dhe vetinë kryesore të ndërveprimit gravitacional - universalitetin e saj.
Teoria e gravitetit të Ajnshtajnit (GTR) jep rezultate të ndryshme nga ligji i Njutonit në fushat e forta gravitacionale, në ato të dobëta - të dyja teoritë përkojnë. Sipas GTR, gravitetit- Ky është një manifestim i lakimit të hapësirë-kohës. Trupat lëvizin përgjatë trajektoreve të lakuar jo sepse graviteti vepron mbi to, por sepse lëvizin në hapësirë-kohë të lakuar. po lëvizin" rruga më e shkurtër, dhe graviteti është gjeometri." Ndikimi i lakimit hapësirë-kohë mund të zbulohet jo vetëm pranë objekteve në kolaps si yjet neutron ose vrimat e zeza. Këto janë, për shembull, precesioni i orbitës së Mërkurit ose zgjerimi i kohës në sipërfaqen e Tokës (shih Fig. 2.3, V). Ajnshtajni tregoi se graviteti mund të përshkruhet si ekuivalenti i lëvizjes së përshpejtuar.
Për të shmangur ngjeshjen e universit nën ndikimin e vetë-gravitetit dhe për të siguruar stacionaritetin e tij, ai prezantoi një burim të mundshëm graviteti me veti të pazakonta, duke çuar në "shtypjen" e materies dhe jo në përqendrimin e saj dhe forcën zmbrapsëse. rritet me rritjen e distancës. Por këto veti mund të manifestohen vetëm në shumë në shkallë të gjerë Universi. Forca shtytëse është tepër e vogël dhe nuk varet nga masa refuzuese; ai paraqitet në formën ku T - masa e objektit të zmbrapsur; r- distanca e tij nga trupi zmbrapsës; L- konstante. Aktualisht ka një kufi të sipërm për L= 10 -53 m -2, d.m.th. për dy trupa me peshë 1 kg secili, të vendosur në një distancë prej 1 m, forca e tërheqjes tejkalon zmbrapsjen kozmike të paktën 10 25 herë. Nëse dy galaktika me masë 10 41 kg ndodhen në një distancë prej 10 milion dritë. vjet (rreth 10 22 m), atëherë për ta forcat e tërheqjes do të balancoheshin afërsisht nga forcat e zmbrapsjes, nëse vlera L vërtetë afër kufirit të sipërm të specifikuar. Kjo sasi ende nuk është matur, megjithëse është e rëndësishme për strukturën në shkallë të gjerë të Universit si themelore.
Ndërveprimi elektromagnetik, shkaktuar nga ngarkesat elektrike dhe magnetike, bartet nga fotonet. Forcat e ndërveprimit ndërmjet ngarkesave në mënyrë komplekse varen nga pozicioni dhe lëvizja e ngarkesave. Nëse dy akuza q 1 dhe q 2 i palëvizshëm dhe i përqendruar në pikat në distancë r, atëherë ndërveprimi ndërmjet tyre është elektrik dhe përcaktohet nga ligji i Kulombit: Në varësi nga shenjat e ngarkimit q 1 Dhe q 2 forca e ndërveprimit elektrik e drejtuar përgjatë vijës së drejtë që lidh ngarkesat do të jetë një forcë tërheqëse ose zmbrapsëse. Këtu shënohet konstanta që përcakton intensitetin e bashkëveprimit elektrostatik, vlera e saj është 8,85 10 -12 F/m. Kështu, dy ngarkesa prej 1 C secila, të ndara me 1 m, do të përjetojnë një forcë prej 8,99 10 9 N. Një ngarkesë elektrike shoqërohet gjithmonë me grimca elementare. Vlera numerike e ngarkesës së më të famshmit prej tyre - protonit dhe elektronit - është e njëjtë: kjo është konstanta universale e = 1.6 Klasa 10 -19. Ngarkesa e një protoni konsiderohet pozitive, dhe ajo e një elektroni konsiderohet negative.
Forcat magnetike gjenerohen rrymat elektrike- lëvizja e ngarkesave elektrike. Ka përpjekje për të unifikuar teoritë duke marrë parasysh simetritë, në të cilat parashikohet ekzistenca e ngarkesave magnetike (monopole magnetike), por ato ende nuk janë zbuluar. Prandaj vlera e përcakton intensitetin e bashkëveprimit magnetik. Nëse ngarkesat elektrike duke lëvizur me nxitim, ato lëshojnë - lëshojnë energji në formën e dritës, valëve të radios ose rrezeve x, në varësi të diapazonit të frekuencës. Pothuajse të gjitha mediat e perceptuara nga shqisat tona kanë natyra elektromagnetike, edhe pse ndonjëherë ato manifestohen në forma komplekse. Ndërveprimet elektromagnetike përcaktojnë strukturën dhe sjelljen e atomeve, i mbajnë atomet nga kalbja dhe janë përgjegjës për lidhjet ndërmjet molekulave, d.m.th., për fenomenet kimike dhe biologjike.
Graviteti dhe elektromagnetizmi janë forca me rreze të gjatë që shtrihen në të gjithë Universin.
Forca të forta dhe të dobëta bërthamore- me rreze të shkurtër dhe shfaqen vetëm brenda madhësisë së bërthamës atomike, pra në zona të rendit 10 -14 m.
Forca e dobët bërthamore është përgjegjëse për shumë procese që shkaktojnë disa lloje të prishjet bërthamore grimcat elementare (për shembull, (3-zbërthimi - shndërrimi i neutroneve në protone) me një gamë veprimi pothuajse si pikë: rreth 10 -18 m. Ka një efekt më të fortë në shndërrimet e grimcave sesa në lëvizjen e tyre, prandaj efektiviteti i tij përcaktohet nga një konstante e lidhur me shkallën e kalbjes, - lidhje e përhershme universale g (W), përcaktimi i shpejtësisë së proceseve të tilla si zbërthimi i neutronit. Ndërveprimi i dobët bërthamor kryhet nga të ashtuquajturat bozone të dobëta, dhe disa grimcat nënatomike mund të shndërrohet në të tjerë. Zbulimi i grimcave nënbërthamore të paqëndrueshme zbuloi se forca e dobët shkakton shumë transformime. Supernova janë një nga rastet e pakta të ndërveprimit të dobët të vërejtur.
Ndërveprimi i fortë bërthamor parandalon prishjen e bërthamave atomike dhe pa të, bërthamat do të shpërbëheshin për shkak të forcave të zmbrapsjes elektrike të protoneve. Në disa raste, vlera futet për ta karakterizuar atë g(S), e ngjashme me një ngarkesë elektrike, por shumë më e madhe. Ndërveprimi i fortë i kryer nga gluonet bie ndjeshëm në zero jashtë një rajoni me një rreze prej rreth 10 -15 m Ai lidh së bashku kuarkët që përbëjnë protonet, neutronet dhe grimcat e tjera të ngjashme të quajtura hadrone. Ata thonë se bashkëveprimi i protoneve dhe neutroneve është një pasqyrim i ndërveprimeve të tyre të brendshme, por deri më tani pamja e këtyre fenomeneve të rrënjosura thellë është e fshehur nga ne. Ajo lidhet me energjinë e çliruar nga Dielli dhe yjet, transformimet në reaktorët bërthamorë dhe çlirimin e energjisë. Llojet e listuara të ndërveprimeve me sa duket kanë natyra të ndryshme. Deri më sot, nuk është e qartë nëse të gjitha ndërveprimet në natyrë janë ezauruar prej tyre. Më i forti është ndërveprimi i fortë me rreze të shkurtër, ndërveprimi elektromagnetik është më i dobët me 2 rend të madhësisë, bashkëveprimi i dobët është më i dobët me 14 renditje të madhësisë dhe bashkëveprimi gravitacional është më i dobët me 39 renditje të madhësisë. Në përputhje me madhësinë e forcave të ndërveprimit, ato ndodhin në kohë të ndryshme. Ndërveprimet e forta bërthamore ndodhin kur grimcat përplasen me shpejtësi afër dritës. Koha e reagimit, e përcaktuar duke pjesëtuar rrezen e veprimit të forcave me shpejtësinë e dritës, jep një vlerë të rendit prej 10 -23 s. Proceset e dobëta të ndërveprimit ndodhin në 10 -9 s, dhe ato gravitacionale - në rendin e 10 16 s, ose 300 milion vjet.
“Ligji i kundërt i katrorit”, sipas të cilit pikë objektet veprojnë mbi njëri-tjetrin masat gravitacionale ose ngarkesa elektrike, rrjedh, siç tregoi P. Ehrenfest, nga tredimensionaliteti i hapësirës (1917). Në hapësirë n matjet, grimcat pika do të ndërveprojnë sipas ligjit të fuqisë së kundërt ( n- 1). Për n = 3, ligji i kundërt i katrorit është i vlefshëm, pasi 3 - 1 = 2. Dhe me u = 4, që korrespondon me ligjin e kubit të anasjelltë, planetët do të lëviznin në spirale dhe do të binin shpejt në Diell. Në atomet me më shumë se tre dimensione gjithashtu nuk do të kishte orbita të qëndrueshme, pra nuk do të kishte procese kimike dhe jetë. Kanti vuri në dukje gjithashtu lidhjen midis tredimensionalitetit të hapësirës dhe ligjit të gravitetit.
Përveç kësaj, mund të tregohet se përhapja e valëve në formën e tyre të pastër është e pamundur në hapësirë me një numër të barabartë dimensionesh - shfaqen shtrembërime që prishin strukturën (informacionin) që mbart vala. Një shembull i kësaj është përhapja e një valë mbi një shtresë gome (mbi një sipërfaqe me dimension n= 2). Në vitin 1955, matematikani H. J. Withrow arriti në përfundimin se meqenëse organizmat e gjallë kërkojnë transmetimin dhe përpunimin e informacionit, format më të larta të jetës nuk mund të ekzistojnë në hapësirat një-dimensionale. Ky përfundim vlen për format e jetës dhe ligjet e natyrës të njohura për ne dhe nuk përjashton ekzistencën e botëve të tjera, të një natyre të ndryshme.
Nga Njutoni dhe P. Laplace, është ruajtur konsiderimi i mekanikës si universale teori fizike. Në shekullin e 19-të ky vend është marrë nga tabloja mekanike e botës, duke përfshirë mekanikën, termodinamikën dhe teoria kinetike materia, teoria elastike e dritës dhe elektromagnetizmi. Zbulimi i elektronit nxiti një rishikim të ideve. Në fund të shek, H. Lorenz ndërtoi të tijën teoria e elektroneve për të mbuluar të gjitha dukuritë natyrore, por nuk e arritën këtë. Problemet që lidhen me diskretin e ngarkesës dhe vazhdimësinë e fushës, dhe problemet në teorinë e rrezatimit (“ fatkeqësi ultravjollcë") çoi në krijimin e një tabloje të fushës kuantike të botës dhe mekanikës kuantike. Pas krijimit të SRT, pritej që tabloja elektromagnetike e botës, duke kombinuar teorinë e relativitetit, teorinë dhe mekanikën e Maxwell-it, mund të siguronte një mbulim universal të botës natyrore, por ky iluzion u shpërnda shpejt.
Shumë teoricienë janë përpjekur të mbulojnë gravitacionin dhe elektromagnetizmin me ekuacione të unifikuara. Nën ndikimin e Ajnshtajnit, i cili prezantoi hapësirë-kohën katërdimensionale, u ndërtuan teori shumëdimensionale të fushës në përpjekje për të reduktuar fenomenet në vetitë gjeometrike hapësirë.
Unifikimi u krye në bazë të pavarësisë së vendosur të shpejtësisë së dritës për vëzhgues të ndryshëm që lëvizin në hapësirë boshe në mungesë forcat e jashtme. Ajnshtajni i përshkruar linjë botërore objekt në një rrafsh ku boshti hapësinor është i drejtuar horizontalisht dhe boshti i përkohshëm drejtohet vertikalisht. Atëherë vija vertikale është vija botërore e një objekti që është në prehje në një kornizë të caktuar referimi, dhe vija e pjerrët është vija botërore e një objekti që lëviz me shpejtësi konstante. Një vijë e lakuar e botës korrespondon me një objekt që lëviz me nxitim. Çdo pikë në këtë aeroplan korrespondon me një pozicion në ky vend në këtë kohë quhet ngjarje. Në këtë rast, graviteti nuk është më një forcë që vepron në sfondin pasiv të hapësirës dhe kohës, por përfaqëson një shtrembërim të vetë hapësirë-kohës. Në fund të fundit, fusha gravitacionale është "lakimi" i hapësirë-kohës.
Për të vendosur një lidhje midis sistemeve të referencës që lëvizin në lidhje me njëri-tjetrin, është e nevojshme të maten intervalet hapësinore në të njëjtat njësi si ato kohore. Shumëzuesi për një rillogaritje të tillë mund të jetë shpejtësia e dritës, duke e lidhur distancën me kohën që i duhet dritës për të kaluar këtë distancë. Në një sistem të tillë, 1 m është e barabartë me 3,33 jo (1 jo = 10 -9 s). Atëherë vija botërore e fotonit do të kalojë në një kënd prej 45 °, dhe e çdo objekti material - në një kënd më të vogël (pasi shpejtësia e tij është gjithmonë më e vogël se shpejtësia e dritës). Meqenëse boshti hapësinor korrespondon me tre akse karteziane, atëherë linjat botërore trupat materiale do të vendoset brenda konit të përshkruar nga vija botërore e fotonit. Rezultatet e vëzhgimit eklipsi diellor 1919 i solli famë botërore Ajnshtajnit. Zhvendosjet e yjeve, të cilat mund të shihen në afërsi të Diellit vetëm gjatë një eklipsi, përkonin me parashikimet e teorisë së gravitetit të Ajnshtajnit. Pra, qasja e tij gjeometrike ndaj ndërtimit të teorisë së gravitetit u konfirmua nga eksperimente mbresëlënëse.
Në të njëjtin vit, 1919, kur u shfaq relativiteti i përgjithshëm, T. Kaluza, një profesor privat i asociuar në Universitetin e Koenigsberg, i dërgoi Ajnshtajnit punën e tij, ku ai propozoi dimensioni i pestë. Duke u përpjekur për të gjetur parimin themelor të të gjitha ndërveprimeve (në atë kohë njiheshin dy - graviteti dhe elektromagnetizmi), Kaluza tregoi se ato mund të nxirren në mënyrë uniforme në relativitetin e përgjithshëm pesë-dimensional. Madhësia e dimensionit të pestë nuk kishte rëndësi për suksesin e bashkimit dhe, ndoshta, është aq i vogël sa nuk mund të zbulohet. Artikulli u botua vetëm pas dy vitesh korrespondencë me Ajnshtajnin. Fizikani suedez O. Klein propozoi një modifikim të ekuacionit themelor të mekanikës kuantike me pesë ndryshore në vend të katër (1926). Ai "shembi" dimensionet e hapësirës që ne nuk mund t'i perceptojmë në një madhësi shumë të vogël (duke dhënë shembullin e një zorrë vaditjeje të hedhur pa kujdes, e cila nga larg duket si një vijë dredha-dredha, por nga afër, secila pikë e saj rezulton të të jetë një rreth). Dimensionet e këtyre sytheve të veçantë janë 10 20 herë madhësi më të vogël bërthama atomike. Prandaj, dimensioni i pestë nuk është i vëzhgueshëm, por është i mundur.
Shkencëtarët sovjetikë G.A. kontribuan në zhvillimin e teorisë pesë-dimensionale. Mandel dhe V.A. Fok. Ata treguan se trajektorja e një grimce të ngarkuar në hapësirën pesë-dimensionale mund të përshkruhet rreptësisht si linjë gjeodezike(nga greqishtja gjeodaisia- ndarja e tokës), ose rruga më e shkurtër ndërmjet dy pikave në sipërfaqe, pra dimensioni i pestë mund të jetë fizikisht real. Nuk u zbulua për shkak të lidhjes së pasigurisë së Heisenberg, e cila përfaqëson çdo grimcë në formën e një pakete valore që zë një rajon në hapësirë, madhësia e së cilës varet nga energjia e grimcës (sa më e lartë të jetë energjia, aq më i vogël është vëllimi i rajoni). Nëse dimensioni i pestë është palosur në një rreth të vogël, atëherë për ta zbuluar atë, grimcat që e ndriçojnë atë duhet të kenë energji të lartë. Përshpejtuesit prodhojnë rreze grimcash që ofrojnë një rezolucion prej 10 -18 m. Prandaj, nëse një rreth në dimensionin e pestë ka dimensione më të vogla, ai ende nuk mund të zbulohet.
Profesori sovjetik Yu.B. Rumer, në teorinë e tij pesë-dimensionale, tregoi se dimensionit të pestë mund t'i jepet kuptim veprimet. Përpjekjet u shfaqën menjëherë për të vizualizuar këtë hapësirë pesë-dimensionale, si hapësira-koha katër-dimensionale e mëparshme e prezantuar nga Ajnshtajni. Një nga këto përpjekje është hipoteza e ekzistencës së botëve "paralele". Nuk ishte e vështirë të imagjinohej një imazh katërdimensional i një topi: ai është një grup i imazheve të tij në çdo moment kohor - një "tub" topash që shtrihet nga e kaluara në të ardhmen. Dhe një top pesë-dimensional është tashmë një fushë, një aeroplan i botëve absolutisht identike. Në të gjitha botët që kanë nga tre deri në pesë dimensione, edhe një shkak, qoftë edhe i rastësishëm, mund të shkaktojë disa pasoja. Gjashtë-dimensionale Një univers i ndërtuar nga të jashtëzakonshmet Dizajneri i avionëve sovjetikë L.R. Bartini, përfshin tre dimensione hapësinore dhe tre ato kohore. Për Bartinin, gjatësia e kohës është kohëzgjatja, gjerësia është numri i opsioneve, lartësia është shpejtësia e kohës në secilën prej botëve të mundshme.
Teoria kuantike e gravitetit supozohej të lidhte GTO dhe mekanika kuantike. Në një Univers që i nënshtrohet ligjeve të gravitetit kuantik, lakimi i hapësirë-kohës dhe struktura e saj duhet të luhaten, bota kuantike nuk është kurrë në qetësi. Dhe konceptet e së kaluarës dhe të së ardhmes, sekuenca e ngjarjeve në një botë të tillë gjithashtu duhet të jetë e ndryshme. Këto ndryshime nuk janë zbuluar ende sepse efektet kuantike shfaqen në një shkallë jashtëzakonisht të vogël.
Në vitet 50 shekulli XX R. Feynman, Y. Schwinger dhe S. Tomogawa krijuan në mënyrë të pavarur elektrodinamikën kuantike, duke lidhur mekanikën kuantike me konceptet relativiste dhe duke shpjeguar shumë efekte të marra në studimin e atomeve dhe rrezatimit të tyre. Më pas u zhvillua teoria e ndërveprimeve të dobëta dhe u tregua se elektromagnetizmi mund të unifikohej matematikisht vetëm me forcën e dobët. Një nga autorët e tij, fizikani teorik pakistanez A. Salam, shkroi: “Sekreti i arritjes së Ajnshtajnit është se ai kuptoi rëndësinë themelore të ngarkesës në ndërveprimin gravitacional. Dhe derisa të kuptojmë natyrën e ngarkesave në ndërveprimet elektromagnetike, të dobëta dhe të forta aq thellë sa Ajnshtajni për gravitetin, ka pak shpresë për sukses në bashkimin përfundimtar... Ne jo vetëm që do të dëshironim të vazhdonim përpjekjet e Ajnshtajnit në të cilat ai nuk ia doli. , por përfshini edhe tarifa të tjera në këtë program.”
Interesi për teoritë shumëdimensionale u ringjall dhe veprat e Ajnshtajnit, Bergmanit, Kaluzës, Rumerit dhe Jordanit filluan të ktheheshin përsëri. Në punime fizikantët sovjetikë(L.D. Landau, I.Ya. Pomeranchuk, E.S. Fradkin) tregohet se në distanca 10 -33 cm shfaqen kontradikta të pazgjidhshme në elektrodinamikën kuantike (divergjenca, anomali, të gjitha ngarkesat bëhen zero). Shumë shkencëtarë punuan mbi idetë për krijimin e një teorie të unifikuar. S. Weinberg, A. Salam dhe S. Glashow treguan se elektromagnetizmi dhe forca e dobët bërthamore mund të konsiderohen si një manifestim i një force të caktuar "elektrike të dobët" dhe se bartësit e vërtetë ndërveprim i fortë- kuarke. Teoria e krijuar - kromodinamika kuantike- ndërtoi protone dhe neutrone nga kuarkët dhe formoi të ashtuquajturat model standard grimcat elementare.
Planck gjithashtu vuri në dukje rolin themelor të sasive të përbëra nga tre konstante që përcaktojnë teoritë themelore - STR (shpejtësia e dritës c), mekanika kuantike (konstanta e Plankut h) dhe teoria e gravitetit të Njutonit (konstanta gravitacionale G). Nga kombinimi i tyre mund të merrni tre sasi (planckian) Me
dimensionet e masës, kohës dhe gjatësisë
5 10 93 g/cm 3 . Gjatësia e Planck-ut përkon me distancën kritike në të cilën ajo bëhet e pakuptimtë elektrodinamika kuantike. Tani gjeometria është përcaktuar vetëm në distanca prej më shumë se 10 - 16 cm, që janë 17 rend të madhësisë më të mëdha se ajo e Planck! Unifikimi i ndërveprimeve është i nevojshëm për të eliminuar divergjencat dhe anomalitë në teori - problemi ishte përcaktimi i grimcave si pika dhe shtrembërimi i tyre i hapësirë-kohës. Dhe ata filluan ta kërkojnë atë me ndihmën e ideve të simetrive më të larta. Këto ide morën një "erë të dytë" në vitet '80. shekulli XX në teoritë e unifikimit të madh të GUT dhe supergravitetit. GUT është një teori që na lejon të unifikojmë të gjitha ndërveprimet përveç atyre gravitacionale. Nëse arrijmë të kombinojmë bashkëveprimin gravitacional me të, do të marrim Teorinë e gjithçkaje që ekziston (TVS). Atëherë bota do të përshkruhet në mënyrë uniforme. Kërkimi për një "superfuqi" të tillë vazhdon.
Teoritë e supergravitetit përdorin ndërtime shumëdimensionale të natyrshme në qasjen gjeometrike kur ndërtojnë relativitetin e përgjithshëm. Ju mund të ndërtoni një botë nga një numër i ndryshëm dimensionesh (ata përdorin modele 11- dhe 26-dimensionale), por ato 11-dimensionale janë më interesantet dhe më të bukurat nga pikëpamja matematikore: 7 është numri minimal i dimensioneve të fshehura të hapësirë-kohë që lejojnë përfshirjen e tre forcave jo gravitacionale në teori, dhe 4 janë dimensionet e zakonshme të hapësirë-kohës. Katër ndërveprimet e njohura trajtohen si struktura gjeometrike që kanë më shumë se pesë dimensione.
Teoria e superstringut është zhvilluar që nga mesi i viteve '80. shekulli XX së bashku me supergravitetin. Kjo teori filloi të zhvillohej nga shkencëtari anglez M. Green dhe shkencëtari amerikan J. Schwartz. Në vend të një pike, ata shoqëruan grimcat me një varg njëdimensional të vendosur në një hapësirë shumëdimensionale. Kjo teori, duke zëvendësuar grimcat e pikës me sythe të vogla energjie, eliminoi absurditetet që lindin në llogaritjet. Vargjet kozmike - këto janë formacione ekzotike të padukshme të krijuara nga teoria e grimcave elementare. Kjo teori pasqyron të kuptuarit hierarkik të botës - mundësinë për të cilën nuk ka asnjë bazë përfundimtare realiteti fizik, por ka vetëm një sekuencë grimcash gjithnjë e më të vogla. Ka grimca shumë masive, dhe rreth një mijë grimca pa masë. Çdo varg që ka një madhësi Planck (10 -33 cm) mund të ketë pafundësisht shumë lloje (ose mënyra) dridhjesh. Si krijon dridhja e telave të violinës tinguj të ndryshëm, kështu që dridhja e këtyre vargjeve mund të gjenerojë të gjitha forcat dhe grimcat. Superstrings na lejoni të kuptojmë kiralitetin (nga greqishtja. cheir- dora), ndërsa supergraviteti nuk mund të shpjegojë ndryshimin midis të majtës dhe të djathtës - ai përmban pjesë të barabarta të grimcave të secilit drejtim. Teoria e superstringut, si supergraviteti, nuk lidhet me përvojën, por me eliminimin e anomalive dhe divergjencave, gjë që është më karakteristike për matematikën.
fizikan amerikan E. Witten arriti në përfundimin se teoria e superstringut është shpresa kryesore për të ardhmen e fizikës, ajo jo vetëm që merr parasysh mundësinë e gravitetit, por gjithashtu pohon ekzistencën e saj, dhe graviteti është pasojë e teorisë së superstringut; Teknologjia e saj, e huazuar nga topologjia dhe teoria kuantike e fushës, lejon zbulimin e simetrive të thella midis nyjeve të ngatërruara me dimensione të larta. Dimensioni që korrespondon me teorinë relativisht të qëndrueshme u fiksua, është i barabartë me 506.
Duke përdorur teorinë e superstringut, është e mundur të shpjegohet shpërndarja "e prishur" e materies në Univers. Superstrings janë fije të mbetura nga materia e Universit të sapolindur. Ata janë tepër të lëvizshëm dhe të dendur, përkulin hapësirën rreth tyre, formojnë topa dhe sythe, dhe sythe masive mund të krijojnë tërheqje gravitacionale, mjaftueshëm i fortë për të lindur grimca elementare, galaktika dhe grupime galaktikash. Deri në vitin 1986, shumë punime mbi vargjet kozmike ishin botuar, megjithëse ato vetë nuk ishin zbuluar ende. Besohet se është e mundur të gjenden superstrings nga lakimi i hapësirës që ato shkaktojnë, duke vepruar si lente gravitacionale, ose nga valët gravitacionale që lëshojnë. Evolucioni i superstrings luhet në kompjuterë, dhe fotografitë shfaqen në ekranin e ekranit që korrespondojnë me ato të vëzhguara në hapësirë - filamente, shtresa dhe zbrazëti gjigante formohen gjithashtu atje, në të cilat praktikisht nuk ka galaktika.
Kjo konvergjencë e jashtëzakonshme e kozmologjisë dhe fizikës së grimcave në 30 vitet e fundit ka bërë të mundur që të kuptohet thelbi i proceseve të lindjes së hapësirës-kohës dhe materies në një interval të shkurtër nga 10 -43 në 10 -35 s pas singularitetit parësor. thirrur Big Bang. Numri i dimensioneve 10 (supergraviteti) ose 506 (teoria e superstringut) nuk është përfundimtar, mund të shfaqen imazhe gjeometrike më komplekse, por shumë dimensione shtesë nuk mund të zbulohen drejtpërdrejt. Gjeometria e vërtetë e Universit ndoshta nuk ka tre dimensione hapësinore, gjë që është tipike vetëm për Metagalaksinë tonë - pjesa e vëzhgueshme e Universit.
Dhe të gjithë, përveç tre, për momentin Big Bang(10-15 miliardë vjet më parë) i përkulur në madhësitë e Planck. Aktiv distanca të gjata(deri në madhësinë e Metagalaktikës 10 28 cm) gjeometria është Euklidiane dhe tredimensionale, kurse në ato të Plankut është jo-Euklidiane dhe shumëdimensionale. Besohet se Teoritë e gjithçkaje që ekziston (TEC) që po zhvillohen aktualisht duhet të kombinojnë përshkrimet e të gjitha ndërveprimeve themelore midis grimcave.
Koincidenca e temës së hulumtimit ndryshoi metodologjinë e vendosur të shkencave. Astronomia konsiderohej një shkencë vëzhguese dhe përshpejtuesit konsideroheshin një mjet në fizikën e grimcave. Tani ata filluan të bëjnë supozime për vetitë e grimcave dhe ndërveprimet e tyre në kozmologji, dhe u bë e mundur që brezi aktual i shkencëtarëve t'i testonte ato. Kështu, nga kozmologjia rrjedh se numri i grimcave themelore duhet të jetë i vogël. Ky parashikim lidhej me analizën e proceseve të bashkimit primordial të nukleoneve, kur mosha e universit ishte rreth 1 s dhe u bë në një kohë kur dukej se arritja e fuqive më të mëdha te përshpejtuesit do të çonte në një rritje të numrit. të grimcave elementare. Nëse do të kishte shumë grimca, Universi do të ishte ndryshe tani.
