Словарь (стр. 62 )

Спец. теория относительности вы­явила зависимость пространств. и вре­менных хар-к объектов от скорости их движения относительно определён­ной системы отсчёта и объединила П. и в. в единый четырёхмерный п р о с т р а н с т в е н н о-в р е м е н н о й к о н т и н у у м — пространство-вре­мя (п.-в.). Общая теория относитель­ности вскрыла зависимость метрич. хар-к п.-в. от распределения тяготею­щих (гравитац.) масс, наличие к-рых приводит к искривлению п.-в. В об­щей теории относительности от ха­рактера распределения масс зависят и такие фундам. свойства п.-в., как конечность и бесконечность, к-рые также обнаружили свою относитель­ность.

Взаимосвязь св-в симметрии П. и в. с законами сохранения физ. величин бы­ла установлена ещё в классич. физике. Закон сохранения импульса оказался тесно связанным с однородностью П., закон сохранения энергии — с одно­родностью В., закон сохранения мо­мента кол-ва движения — с изотроп­ностью пр-ва (см. Сохранения законы, Симметрия законов физики). В спец. теории относительности эта связь обобщается на четырёхмерное п.-в. Общерелятивистское обобщение после­довательно провести пока не удалось.

Серьёзные трудности возникли так­же при попытке использовать выра­ботанные в классич. (в т. ч. реляти­вистской), т. е. неквантовой, физике понятия П. и в. для теор. описания явлений в микромире. Уже в нереляти­вистской квант. механике оказалось невозможным говорить о траекториях микрочастиц, и применимость поня­тий П. и в. к теор. описанию микро­объектов была ограничена дополни­тельности принципом (или неопреде­лённостей соотношением). С принци­пиальными трудностями встречается экстраполяция макроскопич. понятий П. и в. на микромир в квантовой тео­рии поля (расходимости, отсутствие объединения унитарной симметрии с пространственно-временными, теоре­мы Уайтмана и Хаага). С целью пре-

592

одоления этих трудностей был вы­двинут ряд предложений по модифика­ции смысла понятий П. и в.— кван­тование пространства-времени, из­менение сигнатуры метрики П. и в., увеличение размерности п.-в., учёт его топологии (геометродинамика) и др. Наиб. радикальной попыткой преодо­ления трудностей релятивистской квант. теории явл. гипотеза о неприменимости понятий п.-в. к микромиру. Аналогичные соображения высказы­ваются также в связи с попытками осмысления природы нач. сингуляр­ности в модели расширяющейся горя­чей Вселенной. Большинство физи­ков, однако, убеждены в универсаль­ности п.-в., признавая необходимость существ. изменения смысла понятий п.-в.

• Диалектика природы, в кн.: Соч., 2изд., т. 20; Л е н и н В. И., Материализм и эмпириокритицизм, Поли. собр. соч., 5 изд., т. 18; Работы по теории относительности, [1905—1955], М., 1965 — 1966 (Собр. науч. трудов, т. 1—2); , Теория пространства, времени и тяготения, 2 изд., М., 1961; Философские проблемы пространства и вре­мени, пер. с англ., М., 1969; Б л о х и н ц е в Д. И., Пространство и время в мик­ромире, М., 1970; , Проблемы субатомного пространства и вре­мени, М., 1979.

.

ПРОСТРАНСТВО ИЗОБРАЖЕНИЙ в оптике, см. Изображение оптическое.

ПРОСТРАНСТВО ПРЕДМЕТОВ (объ­ектов) в оптике, см. Изображение оптическое,

ПРОТОН (от греч. protos — первый) (символ р), стабильная элем. частица, ядро атома водорода. mр=1,672614(14) •10-24 г ≈1836 mе, где mе— масса эл-на; в энергетич. ед. mp≈938,3 МэВ. Электрич. заряд П. положителен: е=4,803242(14) •10-10 СГСЭ ед. заряда. равен 1/2 (в ед. ћ,), поэтому П. подчиняются Ферми — Дирака статистике. Магн. момент П. равен: μр= 2,792763(30) μя, где μя— яд. магнетон. Вместе с нейтронами П. образуют ат. ядра всех хим. элементов, при этом число П. в ядре равно ат. номеру данного эле­мента и, следовательно, определяет место элемента в периодич. системе элементов Менделеева. Существует античастица по отношению к П.— антипротон.

К представлению о П. привели создание планетарной модели атома (англ. физик Э. Резерфорд, ,1911), открытие изотопов (англ. радиохимик Ф. Содди, англ. физики Дж. Дж. Томсон, Ф. Астон, 1906 — 19), ат. массы к-рых оказались кратными ат. массе водорода, эксперим. наблюдение ядер водорода, выбитых α-частицами из ядер др. элементов (Резерфорд, 1919— 1920). Термин «П.» ввёл Резерфорд в нач. 20-х гг.

П. явл. адроном. Кроме сильного вз-ствия, он также участвует во всех др. фундам. вз-ствиях: эл.-магн., сла­бом и гравитационном. Он относится к классу барионов; его барионный за­ряд В=1. Законом сохранения барионного заряда определяется стабиль­ность П.— самого лёгкого из барионов; по эксперим. данным, ср. время жизни П. τр>1030 лет. Модели т. н. «великого объединения» сильного, слабого и эл.-магн. вз-ствий предсказывают нару­шение закона сохранения барионного заряда и соотв. стабильности протона с τp~1030—1032 лет.

В сильном вз-ствии П. и нейтрон имеют одинаковые св-ва и рассматри­ваются как два квант. состояния одной ч-цы — нуклона, к-рому приписыва­ется квант. число изотопич. спин I=1/2 (см. Изотопическая инвариант­ность). Важнейший пример сильного вз-ствия с участием П.— яд. силы, связывающие нуклоны в ядре. Общий подход в теор. объяснении св-в П. (напр., в процессах рассеяния) сво­дится к предположению о том, что П. окружён облаком виртуальных частиц, к-рые он непрерывно испу­скает и поглощает. Вз-ствие П. с др. ч-цами рассматривается как процесс обмена виртуальными ч-цами. Напр., яд. силы и низкоэнергетич. процессы объясняются в осн. обменом виртуаль­ным π-мезоном между нуклонами. Эксперим. данные по рассеянию ч-ц высоких энергий (сотни МэВ и выше) объясняются участием в виртуальных процессах наряду с π-мезонами др. адронов и образованием при опреде­лённых условиях резонансов в проме­жуточных состояниях.

Эл.-магн. св-ва П. неразрывно свя­заны с его участием в сильном вз-ствии. Пример этой связи — фоторождение мезонов, к-рое можно рассматривать как выбивание мезонов из облака вир­туальных адронов, окружающих П., γ-квантом (с энергией ≥150 МэВ). Вз-ствием П. с виртуальными π-мезонами качественно объясняется боль­шое отличие магн. момента П. от яд. магнетона. Исследования рассеяния эл-нов и γ-квантов на П. позволили обнаружить пространств. распределе­ние электрич. заряда и магн. момента П. (амер. физик Р. Хофстедтер и др., 1957) и электрич. и магн. поляризуемостей П. ( и др., 1960) и т. о. получить свидетельство о наличии внутр. структуры П. Отли­чие эл.-магн. св-в П. от св-в точечной заряж. ч-цы описывается введением формфактора.

Примерами слабого вз-ствия с уча­стием П. явл. внутриядерные превра­щения П. в нейтрон и наоборот, прояв­ляющиеся в виде бета-распада ядер и электронного захвата.

Совр. объяснение структуры П. ос­новано на кварковой модели адронов, согласно к-рой Н. состоит из двух u-кварков и одного d-кварка, свя­занных обменом др. гипотетич. ч-ца­ми — глюонами (см. Кварки, Кван­товая хромодинамика, Элементарные частицы). Эксперим. данные по про­цессам с большой передачей импульса, напр. по глубоко неупругому процессу рассеяния эл-нов на П., свидетельству­ют о существовании внутри П. точечноподобных рассеивающих цент­ров — партонов. С точки зрения квар­ковой модели, партонами явл. кварки.

Ввиду стабильности П., наличия у него электрич. заряда и относит. простоты получения (ионизацией водо­рода) пучки ускоренных П. явл. од­ним из осн. инструментов эксперим. физики элем. ч-ц. Очень часто и ми­шенью в опытах по соударению ч-ц также явл. П.— свободные (водород) или связанные в ядрах. П. высокой энергии получают на ускорителях. используются не только для изучения рассеяния самих П., но также и для получения пучков ч-ц: я - и К-мезонов, антипротонов, мюонов. Пучки ускоренных П. использу­ются в лучевой терапии.

• Избранные науч. труды. Строение атома и искусственное пре­вращение элементов, пер. [с англ.], М., 1972; Взаимодействие фотонов с адронами, пер. с англ., М., 1975; Ж а к о б М., Внутренняя структура протона, «УФН», 1981, т. 133, в. 3.

.

ПРОТОННЫЙ СИНХРОТРОН, синхро­фазотрон для ускорения протонов. См. Ускорители.

ПРОЧНОСТИ ПРЕДЕЛ, напряжения или деформации, соответствующие мак­симальному (до разрушения образца) значению нагрузки. При растяжении цилиндрич. образца из металла разру­шению (разрыву) обычно предшествует образование шейки, т. е. местное уменьшение поперечных размеров об­разца, при этом необходимая для де­формации растягивающая сила умень­шается. Отношение наибольшего зна­чения растягивающей силы к площади поперечного сечения образца до нагружения наз. у с л о в н ы м П. п. или в р е м е н н ы м с о п р о т и в л е н и е м. И с т и н н ы м П. п. наз. отношение значения растягивающей силы непосредственно перед раз­рывом к наименьшей площади попе­речного сечения образца в шейке. При одноосном растяжении условный П. п. меньше истинного. В хрупких мате­риалах местное уменьшение попереч­ных размеров перед разрывом незна­чительно, а потому величины услов­ного П. п. и истинного П. п. различа­ются мало. При продольном сжатии цилиндрич. образца разрушению не предшествует уменьшение сжимаю­щей силы. Условный и истинный П. п. при этом вычисляются как отношения значения сжимающей силы непосредст­венно перед разрушением к нач. (до сжатия) площади поперечного сече­ния и к площади сечения при разру­шении соответственно. При кручении тонкостенного трубчатого образца оп­ределяется П. п. при сдвиге как на­ибольшее касательное напряжение, предшествующее разрушению образца.

В сложном напряжённом состоянии П. п. определяется как значение нек­рой комбинации компонентов тензора напряжений или тензора деформации