ВЗАИМОДЕ́ЙСТВИЕ

ВЗАИМОДЕ́ЙСТВИЕ в фи­зи­ке, воз­дей­ст­вие тел, по­лей или час­тиц друг на дру­га, при­во­дя­щее к из­ме­не­нию со­стоя­ния их дви­же­ния. В ме­ха­ни­ке Нью­то­на вза­им­ное дей­ст­вие тел друг на дру­га ха­рак­те­ри­зу­ет­ся си­лой. Бо­лее об­щей ха­рак­те­ри­сти­кой В. яв­ля­ет­ся по­тен­ци­аль­ная энер­гия. Пер­во­на­чаль­но в фи­зи­ке ут­вер­ди­лось пред­став­ле­ние о том, что В. ме­ж­ду те­ла­ми мо­жет осу­ще­ст­в­лять­ся не­по­сред­ст­вен­но че­рез пус­тое про­стран­ст­во, ко­то­рое не при­ни­ма­ет ни­ка­ко­го уча­стия в пе­ре­да­че В.; при этом пе­ре­да­ча В. про­ис­хо­дит мгно­вен­но. Так, счи­та­лось, что пе­ре­ме­ще­ние Зем­ли долж­но сра­зу же при­во­дить к из­ме­не­нию си­лы тя­го­те­ния, дей­ст­вую­щей на Лу­ну. В этом со­стоя­ла т. н. кон­цеп­ция даль­но­дей­ст­вия.

Од­на­ко дан­ные пред­став­ле­ния бы­ли при­зна­ны не со­от­вет­ст­вую­щи­ми дей­ст­ви­тель­но­сти по­сле от­кры­тия и ис­сле­до­ва­ния элек­тро­маг­нит­но­го по­ля. Бы­ло до­ка­за­но, что В. элек­три­че­ски за­ря­жен­ных тел осу­ще­ст­в­ля­ет­ся не мгно­вен­но и пе­ре­ме­ще­ние од­ной за­ря­жен­ной час­ти­цы при­во­дит к из­ме­не­нию сил, дей­ст­вую­щих на др. час­ти­цы, не в тот же мо­мент, а спус­тя ко­неч­ное вре­мя. В раз­де­ляю­щем час­ти­цы про­стран­ст­ве про­ис­хо­дит не­кото­рый про­цесс, рас­про­стра­няю­щий­ся с ко­неч­ной ско­ро­стью. Со­от­вет­ст­вен­но име­ет­ся «по­сред­ник», осу­ще­ст­в­ляю­щий В. ме­ж­ду за­ря­жен­ны­ми час­ти­ца­ми. Этот по­сред­ник был на­зван элек­тро­маг­нит­ным по­лем. Ка­ж­дая элек­три­че­ски за­ря­жен­ная час­ти­ца соз­да­ёт элек­тро­маг­нит­ное по­ле, дей­ст­вую­щее на др. час­ти­цы. Ско­рость рас­про­стра­не­ния элек­тро­маг­нит­но­го по­ля рав­на ско­ро­сти све­та в ва­куу­ме ≈3·10⁸ м/с. Воз­ник­ла но­вая кон­цеп­ция – близ­ко­дей­ст­вия, ко­то­рая позд­нее бы­ла рас­про­стра­не­на и на лю­бые дру­гие В. Со­глас­но этой кон­цеп­ции, В. ме­ж­ду те­ла­ми осу­ще­ст­в­ля­ет­ся по­сред­ст­вом тех или иных по­лей, не­пре­рыв­но рас­пре­де­лён­ных в про­стран­ст­ве. Так, все­мир­ное тя­го­те­ние осу­ще­ст­в­ля­ет­ся гра­ви­та­ци­он­ным по­лем.

По­сле по­яв­ле­ния кван­то­вой тео­рии по­ля (КТП) пред­став­ле­ние о В. су­ще­ст­вен­но из­ме­ни­лось. Со­глас­но КТП, лю­бое по­ле пред­став­ля­ет со­бой со­во­куп­ность час­тиц – кван­тов это­го по­ля. Ка­ж­до­му по­лю со­от­вет­ст­ву­ют свои час­ти­цы. Напр., кван­та­ми элек­тро­маг­нит­но­го по­ля яв­ля­ют­ся фо­то­ны, т. е. фо­то­ны яв­ля­ют­ся пе­ре­нос­чи­ка­ми это­го В. Ана­ло­гич­но дру­гие ви­ды В. воз­ни­ка­ют в ре­зуль­та­те об­ме­на кван­та­ми со­от­вет­ст­вую­щих по­лей ме­ж­ду час­ти­ца­ми.

Не­смот­ря на раз­но­об­ра­зие воз­дей­ст­вий тел друг на дру­га (за­ви­ся­щих от В. сла­гаю­щих их эле­мен­тар­ных час­тиц), в при­ро­де, по совр. дан­ным, име­ет­ся лишь 4 ти­па фун­да­мен­таль­ных В. Это (в по­ряд­ке воз­рас­та­ния ин­тен­сив­но­сти В.): гра­ви­та­ци­он­ное взаи­мо­дей­ст­вие, слабое взаи­мо­дей­ст­вие (от­ве­чаю­щее за боль­шин­ст­во рас­па­дов и мн. пре­вра­ще­ния эле­мен­тар­ных час­тиц), элек­тро­маг­нит­ное взаи­мо­дей­ст­вие, силь­ное взаи­мо­дей­ст­вие (обес­пе­чи­ваю­щее, в ча­ст­но­сти, связь час­тиц в атом­ных яд­рах и по­это­му час­то на­зы­вае­мое ядер­ным). Ин­тен­сив­ность В. оп­ре­де­ля­ет­ся со­от­вет­ст­вую­щей кон­стан­той взаи­мо­дей­ст­вия (кон­стан­той свя­зи). Так, для элек­тро­маг­нит­но­го В. кон­стан­той свя­зи яв­ля­ет­ся элек­трич. за­ряд. Кван­то­вая тео­рия элек­тро­маг­нит­но­го В. – кван­то­вая элек­тро­ди­на­ми­ка – пре­вос­ход­но опи­сы­ва­ет все из­вест­ные элек­тро­маг­нит­ные яв­ле­ния. Сла­бое В. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся по­сред­ст­вом про­ме­жу­точ­ных век­тор­ных бо­зо­нов. Най­де­на глу­бо­кая связь сла­бо­го В. с элек­тро­маг­нит­ным, что при­ве­ло к их объ­е­ди­не­нию в элек­тро­сла­бое взаи­мо­дей­ст­вие. В ос­но­ве силь­но­го В., по совр. пред­став­ле­ни­ям, ле­жит В. ме­ж­ду со­став­ны­ми час­тя­ми ад­ро­нов – квар­ка­ми. Это В., пе­ре­нос­чи­ка­ми ко­то­ро­го слу­жат глюо­ны, оп­ре­де­ля­ет­ся осо­бой кон­стан­той взаи­мо­дей­ст­вия – цве­том и опи­сы­ва­ет­ся кван­то­вой хро­мо­ди­на­ми­кой. В. ад­ро­нов друг с дру­гом пред­став­ля­ет со­бой лишь ос­та­точ­ный эф­фект меж­квар­ко­вых сил, по­доб­но то­му как меж­атом­ные си­лы – ос­та­точ­ный эф­фект элек­тро­маг­нит­но­го В. элек­тро­нов и атом­ных ядер. Де­ла­ют­ся по­пыт­ки объ­е­ди­не­ния сла­бо­го, элек­тро­маг­нит­но­го и силь­но­го В. (мо­де­ли т. н. Ве­ли­ко­го объ­е­ди­не­ния), а так­же всех ви­дов В., вклю­чая гра­ви­та­ци­он­ное (см. Су­пер­гра­ви­та­ция).