Физика - от Галилея и Ньютона до Хокинга и Виттена

[Sovin Nai]

Кажется из кварков состоит только кое-что, хотя и важное кое-что    Нужно видимо добавить, что множество элементарных частиц было сведено к комбинациям нескольких кварков, однако, электроны, нейтрино и фотоны, а так же подобные им частицы число которых не велико, никто вроде не собирается делить дальше. Вообще не факт что они делятся на компоненты, возможно тут исследователи дошли до предела, причем довольно давно, в начале исследований, электрон например открыт в 1897 году.

[Сrusader]

вы не правы из кварков состоит абсолютно всё. смею вас заверить что всё таки продвижение было на этом поприще)почитайте про ускорители частиц.фактичеки мы имеем определённую материю- кварки,и некий  иной вид материи обьединённый под названием кванты,которые служат для обьединения кварков.

[Влaдимир]

вы не правы из кварков состоит абсолютно всё.

Электроны точно не состоят из кварков. Позитроны, соответственно, тоже. Нейтрино, антинейтрино, еще какие-то частицы.

[julik]

Фотоны точно не состоят из кварков!

[Makarenya]

Хмм, ну попытаюсь и я словечко вставить. По порядку:
Энергия. А почему все зациклились на движении?
E=mc^2 - не забыли. По-моему крайне важная формула для понимания энергии.
Что это значит - сам не сформулирую, но вот как попытаюсь сказать.
Энергия - это основная (аксиомная) мера нашего мира. Все законы физики, всё что мы видим и всё, о чём мы знаем, можно описать через энергию, так как она есть и вещество и взаимодействие вещества. Во как!!!
Ну а теперь гляну ка я в википедию, оч полезно для понимания мира, и свежо (почти вся инфа этим-прошлым годом датированна)
Там бесполезняк, только то, о чём уже и так говорили.

Ок, элементарные частицы.
Ну вообще, слово элементарные в принципе и в физике - понятия разные 
Если рассуждать тупо логически, то элементарные - это неделимые.
Но вот протон с нейтроном в физике называют элементарными, а на ускорителях разделить их получилось таки  .
Да, и тот и другой состоят из кварков, что попросту противоречит определению элементарный, но так уж сложилось, элементарными частицами называют протон, нейтрон, (иногда электрон, хоть теперь его не к элементарным относят) ну и ещё более 200 частиц (взякие бозоны и тд итп).
Да, вот ещё. Элементарные, делимые на кварки, частицы называют адронами

Ну что такое элементарные частицы по названию - примерно сказал, кто хочет весь список этих частиц - прошу в википедию, там есть.

А вот по факту, на данный момент недилимыми частицами принято считать два типа частиц:
Кварки и Лептоны. Их по 6 штук частиц и по 6 античастиц.
Итого 24 штуки, причём они крайне здорово классифицируются.
И кварки и лептоны делятся на 3 категории, в кажой из которых по 2 вида + 2 антивида. Очень чётко.
Отличия между кварками и лептонами в том, что кварки крайне сильно взаимодействуют друг с другом, из за чего, никогда не существуют в свободном виде, а только в группах по 2-3 штуки (за 2-3 не ручаюсь, лезть далеко неохота).

Ну вот. такие вот у нас элементарные частицы есть

Ну и на закуску.
Теория суперструн, также как и ОТО классифицирует фундаментальные частицы - кварки и лептоны (слово "элементарные" занято  ) как частицы неделимые (данное утверждение присутствует в основе этих теорий), но уже создаются теории (недоказанные и неподтверждённые) о делимости фундаментальных частиц. Новые частицы названы преонами, хотя, как я уже сказал - это всеголишь неподтверждённые теории 

Ну и на последок, я не склоняюсь в пользу теории суперструн. 

[Makarenya]

Кстати, забыл сказать: Теория большого взрыва в том виде, в ктором она есть сейчас мне кажется не совсем эээээ понятной.
Непонятный момент в ней следующий.
Наличие большого взрыва, как точки отсчёта вселенной чётко определяет ограниченность времени!
А вот время я привык считать бесконечным....

[julik]

Формула E=mc^2 значит, что масса является мерой энергии.

[Makarenya]

Формула E=mc^2 значит, что масса является мерой энергии.

Так я о томже, кстати, не забываем, что одно может преобразовывыться в другое...
Вот почему я говорю, что энергия, это гораздо глобальнее чем кажется на первый взгляд.

[Риббонс Альмарк]

Спрашивали - отвечаем.
Начнем с истории. Понятие энергии вошло в физику лишь тогда, когда было установлено, что один вид движения может переходить в другой, хотя слово "энергия" возникло гораздо раньше. Аристотель писал об энергии, понимая под ней движение еще не завершеное. Слово "энергия" использовал и Галилей, смешивая в нем энергию и силу.
В современной смысле слова этот термин появился в 19 веке. Юнг первым определили энергию как работоспособность движущихся масс, измеряемую произведением массы тела на квадрат его скорости. Затем Кориолис  уточнил это определение и для измерения энергии ввел известную формулу (эм ве квадрат пополам). Но пока понятие энергии распространялось только на механическое движение.
В середине 19 века  после работ Майера, Джоуля и Гельмгольца ,в которых был установлен закон сохранения и превращения энергии, понятие энергии распространилось на другие виды движения и утвердилось окончательно. Для выяснения физического содежрания  понятия энергии велико знаниче работ Н.А. Умова. В его докторской диссертации впервые возникло представление о движении энергии.
В настоящее время понятие энергии является основным понятием физики.
Итого:
Энергия - это единая, скалярная мера различных форм движения (механической, химической, ядерной и т.д.). Она подчиняется закону сохранения и превращения энергии, который, в свою очередь, является следствием однородности времени и свидетельствует о том, что движение несотворимо и неуничтожимо.

Спаисбо за ответ и экскурс в историю вопроса. Однако я подойду немного с другой стороны. Я рассмотрю введени энергии в физику не с исторической точки зрения, а так, как это делается при современном, последовательном изучении физики.

Физику начинают изучасть с обычной механики и энергию впервые вводят в механике. Расскажу подробнее как вводят энергию в механике. Все начинается такого понятия, как работа. Работа определяется как криволинейный интеграл от силы по траектории пути. Запомните эти магические слова - криволинейный интеграл, позже я остановлюсь на этом подробнее. Через работу вводится понятие кинетической энергии, которая оказывается равной mv²/2 - это формула не есть определение кинетической энергии, она именно выводится для движения материальной точки. Грубо говоря, кинетическая энергия это такая величина, приращение которой при движении из точки 1 в точку 2, дает работу всех сил на траектории движения. Из определенияне работы, определения кинетической энергии и второго закона Ньютона, выводится mv²/2. Далее вводится такое понятие, как потенциальные силы. Они определяются тем, что работа потенциальных сил не зависит от траектории. Работа потенциальных сил при движении из точки 1 в точку 2 одинакова при движении по любой траектории, ведущей из 1 в 2. Это позволяет ввести для потенциальных сил понятие потенциальной энергии. Из всего этого, и получается закон сохранения механической энергии - сумма кинетической и потенциальной энергии постоянна, если работа непотенциальных сил равна нулю. Закон этот, замечу, не является аксиомой, а являестя теоремой, тривиальным следствие второго закона Ньютона. Далее идет термодинамика. Не вдаваясь в тонкости, скажу что в аксиоматической феноменологической термодинамике внутренняя ( тепловая ) энергия газа также определяется через работу, которая по-прежнему есть интеграл от силы по перемещению ( там несколько более сложная формула, но не суть важно ). Позже, в молекулярно-кинетической теории показано, что та же внутренняя энергия газа есть сумма кинетической энергии движения молекул и потенциальной энергии взамодействия молекул и атомов. Хотя здесь видимо уже нужно различать тепловую и внутреннюю энергию. Тепловая - это кинетическая, внутренняя все вместе. Вот здесь возникает смысл говорить об общефизическом законе сохранения энергии - когда экспериментально было показано, что исчезающая ( в результате непотенциальных сил, например сил трения ) механическая энергия, как раз таки превращается в энергию тепловую. И понеслось - появилась энергия электрическая, магнитная... И вот здесь уже пошла всякая мистика - заговорили о локализации энергии в пространстве, о потоке энергии и т.д. и т.п. Вы спросите почему мне это не не нравится? Я не зря просил запомнить магические слова - криволинейный интеграл. Объяснить на пальцах что это такое тем, кто не знаком с высшей математикой, занятие затруднительное, и я за сей подвиг не возьмусь. Но здесь важно понять, что "криволинейный интеграл" это абстрактное математическое понятие, такое же, как скажем "число". В природе не существует чисел. Нету их. Есть то, что мы этими числами измеряем. Может быть 5 камней, 10 деревьев, может быть арбуз весом в 6 килограм или стержень длиной 30 сантиметров, но самих чисел "5", "10", "6" или "30" в природе не существует, это абстрактные математические понятия. Точно также не бывает в природе и криволинейных интегралов, а значит и работы тоже не бывает. А это значит что энергия ( которая по сути всегда через работу определяется, или другие абстрактные математические понятия ) - суть математическая абстракция, нету ее в природе, не может она течь или быть локализованной. Смысл энергии, а точнее закона ее сохранения в том, что в Природе есть законы и законы эти таковы, что все эти интегралы, вычесленные от реальных физических величин, сохраняются, а точнее говоря изменяются по определенным математическим правилам. Иными словами, энергия не есть субстанция, которая сохраняется. Энергия - это математический способ выразить законы, по которым происходят процессы в Природе. Если говорить совем уж грубо, то физический смысл закона сохранения - "не что не происходит само по себе". И когда физики говорят о том, что энергия течет или она локализована, имеются в виду определенные интегральные преобразования и математические формулы, а вовсе не течение или локализация чего-то реально существующего. Просто формулы эти, по своему внешнему виду, очень похожи на те, которые используются при осписании, скажем, течения реальной жидкости. Вот и возникает соблазн представить энергию, как некоторую реально существующую субстанцию.

Все что я здесь говорил не есть то, чему меня учат в институте. И на 2-м и на 3-м курсе нам говорят о локализации и течении энергии так, как если бы это была на самом деле реальная физическая субстанция, которая сохраняется. При этом правда, совершенно забывают о том, чему учили на 1-м курсе.   То что я говорил об энергии есть лишь моя попыка объяснить эти неувязки - просто физика как всегда говорят не то, что подразумевают.   Причем, видимо, сами этого не замечают... Потому я спрашивал про энергию - может в других ВУЗах по-другому учат и там таких проблем не возникает, все ясно и понятно?  

(иногда электрон, хоть теперь его не к элементарным относят)

Почему?   Он что, из чего-то состоит?  

[Makarenya]

Здесь возможно я заврался. Электрон чётко относится к лептонам - неделимым частицам.
Я просто говорил о понятии элементарная частица с физической точки зрения, и о том, что то, что раньше называли элементарными частицами, сейчас уже именуют подругому и относят к разным категориям
Ну, к примеру электрон и протон.
Электрон это лептон (неделимая частица, на данный момент вынесенная в основание вещества) в то время как протон - это лишь адрон, частица, состоящая из 3х кварков....

Насчёт течения и локализации энергии - я тут как ёжик в тумане. Мне кажется, что в данном вопросе нужно думать в следующем направлении
Пусть энергии нет, но есть поля (абсолютно реальные), концентрация и напряжение и трансформация концентрации потенциальных сил которых может называться именно такими словами.

[Риббонс Альмарк]

Пусть энергии нет, но есть поля (абсолютно реальные), концентрация и напряжение и трансформация концентрации потенциальных сил которых может называться именно такими словами.

Дык поля реальны, кто бы спорил! Элекромагнитное поле, например, при всей своей ненаглядности и непредставимости, есть самая что ни на есть физическая сущность. А вот что такое концентрация потенциальных сил? 

[Makarenya]

Я же говорю, что сам как ёжик в тумане.
Насколько я понимаю, электромагнитное поле не обязанно быть однородным, особенно если оно вызванно объёмным объектом, то есть описать её простой формулой, как для точечного источника неудасться, тут уже будут точки более и менее сильного влияния электромагнитного поля. И не такие тривиальные, как школьная формула его расчёта. И енто я ещё не брал в расчёт суперпозицию нескольких полей. Слово концентрация в данном случае - не физическое, а попросту сказанное мной в надежде, что меня поймут
Любое поле обладает потенциальной энергией, и енту энергию можно выразить в точке простанства. Поле мы получаем неоднородным, сила, действующая на объект, находящийся в таком сложном поле может довольно чудно меняться в зависимости от самой точки. вот и получается, что в какихто точках, сила, действующая на объект много выше, чем в других, следовательно, выше потенциальная энергия этих точек. Посему мы и можем говорить о локализации энергии. Попросту в этой точке энергия - те сила, действующая на объект, в ней находящийся, больше, чем в соседних.

И вот ещё что. Я понимаю, что многие участвующие в теме, попросту изучают физику в данный момент. Я же прекратил её изучать уже 5 лет назад, такчто прошу прощения за возможные неточности и грубые ляпы. ( Склероз достал )

Да вот ещё. Прошу Мэтра напомнить мне про природу электромагнитизма. Не статики.
Так как моё описание гроша не стоит с электростатическим полем. Оно меняется крайне плавно, не создаёт завихрений, и является максимальным в точке своего источника, что попросту неподходит для моих рассуждений.

[Риббонс Альмарк]

Да вот ещё. Прошу Мэтра напомнить мне про природу электромагнитизма. Не статики.

Уравнения Максвелла. Считай в них весь электромагнетизм и сидит.  А природы его никто не понимает, думаю даже Максвелл не понимал. 

В общем там их четыре штуки, уравнений этих. Есть в интегральной форме, есть в дифференциальной форме - с роторами и дивергенциями. В переводе на русский язык, уравнения Максвелла выглядят так :

1) Покоящиеся электрические заряды создают статическое потенциальное электрическое поле.
2) Магнитных зарядов не существует. Потенциальных магнитных полей не существует.
3) Электрические токи и меняющиеся электрические поля создают непотенциальные магнитные поля.
4) Меняющиеся магнитные поля создают непотенциальные электрические поля.

Но и плюс еще добавляют граничные условия, и уравнения для связи векторов E и D в веществе, и для B и H аналогично.

E - электрическая напряженность
D - электрическая индукция
B - магнитная индукция
H - магнитная напряженность

[Makarenya]

Спасибо, я так и понял. Ну вот тогда и продолжу.
Электромагнитное поле, например.
Как и любое другое, способно оказывать силу на объект, находящийся в нём.
Мы вполне можем говорить о понятии силы в точке, из чего можем говорить о понятии энергии точки.
Правильно я понимаю?
Да, согласен, энергия этой точки будет понятием абстрактым, но о нём говорить можно.
Ну и так, электромагнитное поле намного интереснее статического своей неоднородностью
Возьмём бударажущие уфологов пульсары  Ответ чужой цивилизации оказался простой электромагнитной пульсацией, вызванной вращением тела большой массы с большой угловой скоростью.
Ну так вот. Пульсация онного обусловленна интересным видом электромагнитного поля онного объекта.
Поле это имеет форму прута. Ну это приблизительно. То есть оно небольшое в сечении, но чертовски длинное. (сотни и тысячи световых лет)
вот именно тогда, когда этот прут начинает прохаживаться п старушке земле, тггда мы и слышим "ответ других цивилизаций"

Ну да лана. сейчас я объяснял тот факт, что некоторые поля могут иметь необычную форму и могут быть локально концентрированными. (На главной оси такого вот прута на объект действуют определённые силы, а на расстоянии, незначительном в сторону (незначительное относительно дляины прута) сила выражается гораздо слабее)

Ну вот. Концентрацию полей мы уже получили. А поле как там у нас определяется. (или выражается)
Через силу, действую на объект в поле.
Ну а там, где есть сила, найдётся и энергия.
И что получаем, что энергия эта локализуется на нашем пруте в нашем поле.
Ну ещё эта самая энергия движется вместе с нашим полем заодно.

И вообще, говоря о локализации и токе энергии, наверняка подразумевают локализацию или ток вещества, полей, итд, этд. Просто говорится о токе именно энергии потому что это общий случай для целого ряда явлений, зачастую несвязанных с локализаций самого вещщества, а связанных, например, с трансформацией данного вещества, или о совершении компенсируемой работы этим веществом.

К последнему пример водяная волна. Вещество осуществляет компенсируемую работу, никуда не движется (ну в результате никуда). А вот энергия волны (зона, где совершается работа) пересещается. Вот тебе и ток энергии

[Sovin Nai]

Короче ясно, энергии не существует в природе, это лишь мера всяких взаимодействий материи 

Кстати, хотел сказать, есть милый термин - субатомная частица, не затрагивающий вопросы элементарности синоним. Хм... Это навело меня на мысли о происхождении термина, правда покопавшись в интернете я не нашел по этому поводу информации      правда весь интернет не обыскивал, много там упоминаний...   Может термин "элементарная частица" изначально подразумевал "частицу химического элемента"? А не окончательно неделимую деталь вселенной, в конце концов, к моменту их открытия, слово элемент уже застолбили за атомами, они вообще-то тоже считались неделимыми в старину, может так?