44
Современное естествознание выделяет шесть видов фундаментальных взаи-
модействий: механическое, гравитационное, электромагнитное, внутриядерное,
торсионное и информационное.
Механическое взаимодействие известно с глубокой древности, но только в
XVII веке И.Ньютону удалось сформулировать три закона, или принципа, кото-
рым подчиняются движения тел в результате этого взаимодействия. В их осно-
ве лежат универсальные категории силы и массы, природа которых не имеет
значения, важно, что они есть и могут быть измерены каким-либо способом.
Гравитационное взаимодействие (тяготение) – универсальное (присущее
всем видам материи) взаимодействие, проявляющееся в том, что обычные тела
и любые физические поля влияют на траектории движения друг друга. Если
влияние относительно слабое и тела движутся медленно по сравнению со ско-
ростью света в вакууме, то сила F взаимного притяжения материальных точек с
массами m
1
и m
2
, находящихся на расстоянии r друг от друга, рассчитывается
по формуле F = Gm
1
m
2
/r
2
, где G – гравитационная постоянная (закон всемирно-
го тяготения Ньютона). В случае сильных полей и скоростей, сравнимых со
скоростью света, гравитационное взаимодействие описывается созданной
А.Эйнштейном общей теорией относительности, являющейся обобщением
ньютоновской теории тяготения. В теории Эйнштейна тяготение понимается
как воздействие физической материи на геометрические свойства пространства-
времени, приводящее к их искривлению. В свою очередь, эти свойства влияют
на движение материи и другие физические процессы. В сильном гравитацион-
ном поле геометрия трехмерного пространства оказывается неевклидовой, а
время «течет» медленнее, чем вне поля. Субстанциональная природа гравита-
ционного поля пока не выяснена.
Электромагнитное взаимодействие – взаимодействие, в котором участву-
ют частицы, имеющие электрический заряд или магнитный момент. Перенос-
чиком электромагнитного взаимодействия между заряженными частицами яв-
ляется электромагнитное поле, точнее, кванты поля – фотоны. Оно определяет
взаимодействие между ядрами и электронами в атомах и молекулах вещества,
поэтому к электромагнитному взаимодействию сводится большинство сил,
проявляющихся в макроскопических явлениях: силы упругости, трения, хими-
ческой связи и т.д. Электромагнитное поле было открыто в опытах Х.К. Эрсте-
да и М. Фарадея, описывается уравнениями Дж. К. Максвелла.
Внутриядерные взаимодействия подразделяются на сильные и слабые. В
сильном взаимодействии участвуют адроны (барионы, включая все резонансы,
и мезоны). По «силе» оно превосходит электромагнитное взаимодействие при-
мерно в 100 раз, его радиус действия около 10
–13
см, а процессы сильных взаи-
модействий протекают за время, равное примерно 10
–24
с. Ядерные силы явля-
ются частным случаем сильных взаимодействий. Слабое взаимодействие имеет
радиус действия менее 10
–15
см. Время протекания процессов за счет слабых
взаимодействий составляет порядка 10
–10
с. Оно гораздо слабее не только силь-
ного, но и электромагнитного взаимодействия, однако неизмеримо сильнее гра-
витационного. Слабое взаимодействие обусловливает большинство распадов
элементарных частиц, взаимодействия нейтрино с веществом и др.