Коль скоро мы обнаружили макрообъекты неживой природы, развитие которых ведёт к усложнению материи и локальному накоплению энергии, т.е., к уменьшению энтропии, давайте рассмотрим, как это может происходить с точки зрения современных знаний о физических законах Природы.
Современная физическая наука открыла нам четыре фундаментальных взаимодействия, которые пронизывают всю Природу:
Гравитационное взаимодействие между материальными телами, обладающими массой. Это сила притяжения тел, которая имеет наибольший радиус действия.
Электромагнитное существует между частицами, обладающими электрическим зарядом. По закону Кулона, одноимённо заряженные частицы отталкиваются, а разноимённо заряженные притягиваются. Оно гораздо сильнее (в 1036 раз) гравитационного. Формально, оно также имеет большой радиус действия, но, вследствие кулоновской природы, одноимённые частицы стремятся распределиться равномерно, а разноимённые стремятся скомпенсировать заряд друг друга, поэтому концентрация электрического заряда в значимых для дальнодействия количествах невозможна.
Более того, за счёт этой своей кулоновской природы, значительные концентрации свободных электрических зарядов, т.е., плазмоиды автоматически окружают себя полностью компенсирующей заряд оболочкой другого знака.
Сильное ядерное взаимодействие благодаря которому нейтроны и протоны могут образовывать стабильные системы атомные ядра. Оно в 100 раз сильнее электромагнитного, но действует только на расстояниях, сравнимых с радиусом ядра. Поэтому, пока протоны находятся в пределах радиуса ядра, их кулоновская сила отталкивания будет слабее, чем сильное взаимодействие и они не разлетаются. Сильное взаимодействие действует не только на протоны, но и на электрически нейтральные нейтроны.
Слабое взаимодействие оно в 1011 раз слабее электромагнитного, а радиус его действия ещё меньше, чем у сильного, т.е., оно действует внутри ядра. И занимается оно натуральным хулиганством: превращает одни элементарные частицы в другие. В этом процессе, к примеру, из нейтрона может образоваться протон, который, возможно, застрянет в ядре, образовав новый химический элемент. Высвобождающаяся при этом энергия разбрасывает по округе лишние детали, в т.ч., в виде альфа и бета излучения.
Более того, пока все остальные взаимодействия честно тянут свою лямку, слабое взаимодействие развлекается на всю катушку: его действие непредсказуемо и при одних и тех же начальных условиях, результирующие частицы могут выйти совершенно различными.
« в отличие от других (трёх прим.) видов фундаментальных взаимодействий, слабое взаимодействие не подчиняется некоторым запретам, позволяя заряженным лептонам превращаться в нейтрино, а кваркам одного аромата в кварки другого аромата»
Л. Б. Окунь. Физическая энциклопедия: Под ред. А. М. Прохорова. : Большая российская энциклопедия, 1994. Т. 4.Современная теория указывает также на наличие электрослабого взаимодействия, объединяющего слабое и электромагнитное. К электрослабому эффекту мы вернёмся в одной из следующих глав.
А пока посмотрим на то, как эти четыре взаимодействия формируют реальность.
Большая космическая игра
Небо потребовало почтить его величие отдельным эпиграфом.
Забудь, что тебя волновало вчера,
Забудь, что тревожит теперь.
С неба светит одна небольшая звезда
И другая блестит рядом с ней.
Далеки друг от друга и от тебя
В годах световых измеряют свой путь.
На нитку лучей собирая века
И судьбы людей ты об этом забудь.
Забудь, и поймёшь, как во мраке ночном
Спокойный холодный блеск
В забвеньи творя, сам не зная о том
Рисует узор небес.
Охватить взглядом одновременно все четыре взаимодействия непросто: слабое взаимодействие имеет масштаб меньше ядер, а гравитационное невозможно обнаружить даже в очень большой лабораторной колбе, поэтому нам необходимо рассматривать космический масштаб.
Благодаря гравитации, свободно движущиеся в космосе частицы начинают притягиваться друг к другу, формируются зоны сгущения и, наоборот, разряжения.