المغناطيس الدائم: مبدأ التشغيل والإنتاج والاستخدام. كيف يعمل المغناطيس

من الصعب العثور على منطقة لا يوجد فيها تطبيق للمغناطيس. الألعاب التعليمية والإكسسوارات المفيدة والمعدات الصناعية المتطورة ليست سوى عدد قليل من مجموعة كبيرة من حالات الاستخدام. في الوقت نفسه ، قلة من الناس يعرفون كيف يتم ترتيب المغناطيس وما هو سر قوة الجذب الخاصة بهم. للإجابة على هذه الأسئلة ، تحتاج إلى الغوص في أساسيات الفيزياء ، ولكن لا تقلق - سيكون الغوص قصير العمر وضحلًا. ولكن بعد التعرف على النظرية ، سوف تتعلم مما يتكون المغناطيس ، وستصبح طبيعة قوته المغناطيسية أكثر وضوحًا بالنسبة لك.

الإلكترون هو أصغر وأبسط مغناطيس

تتكون أي مادة من ذرات ، وتتكون الذرات بدورها من نواة ، تدور حولها جسيمات موجبة وسالبة الشحنة - البروتونات والإلكترونات -. موضوع اهتمامنا هو الإلكترونات على وجه التحديد. حركتهم تخلق تيارًا كهربائيًا في الموصلات. بالإضافة إلى ذلك ، يعد كل إلكترون مصدرًا مصغرًا لمجال مغناطيسي ، وهو في الواقع أبسط مغناطيس. ومع ذلك ، في تكوين معظم المواد ، يكون اتجاه حركة هذه الجسيمات فوضوياً. نتيجة لذلك ، توازن رسومهم مع بعضهم البعض. وعندما يتزامن اتجاه دوران عدد كبير من الإلكترونات في مداراتها ، تنشأ قوة مغناطيسية ثابتة.

جهاز المغناطيس

لذلك ، اكتشفنا الإلكترونات. والآن نحن قريبون جدًا من الإجابة على سؤال حول كيفية عمل المغناطيس. لكي تجذب المادة قطعة الحديد الصخرية ، يجب أن يتطابق اتجاه الإلكترونات في هيكلها. في هذه الحالة ، تشكل الذرات مناطق مرتبة تسمى المجالات. يحتوي كل مجال على زوج من الأقطاب: الشمال والجنوب. يمر عبرها خط حركة ثابت للقوى المغناطيسية. يدخلون القطب الجنوبي ويخرجون من القطب الشمالي. مثل هذا الجهاز يعني أن القطب الشمالي سوف يجذب دائمًا القطب الجنوبي لمغناطيس آخر ، في حين أن القطبين اللذين يحملان الاسم نفسه سوف يتنافران.

كيف يجذب المغناطيس المعادن

لا تتأثر جميع المواد بالقوة المغناطيسية. يمكن جذب عدد قليل فقط من المواد: الحديد والنيكل والكوبالت والمعادن الأرضية النادرة. قطعة الحديد الصخرية ليست مغناطيسًا طبيعيًا ، ولكن عند تعرضها لمجال مغناطيسي ، يتم إعادة ترتيب هيكلها في مجالات ذات قطبين شمالي وجنوبي. وبالتالي ، يمكن مغنطة الفولاذ والاحتفاظ بهيكله المتغير لفترة طويلة.

كيف تصنع المغناطيس

لقد اكتشفنا بالفعل ما يتكون المغناطيس. إنها مادة يكون فيها اتجاه المجالات هو نفسه. يمكن استخدام مجال مغناطيسي قوي أو تيار كهربائي لنقل هذه الخصائص إلى الصخور. في الوقت الحالي ، تعلم الناس كيفية صنع مغناطيسات قوية جدًا ، والتي تكون قوة جاذبيتها أكبر بعشرات المرات من وزنها وتستمر لمئات السنين. هذه مغناطيسات أرضية نادرة تعتمد على سبيكة النيوديميوم. يمكن لمثل هذه العناصر التي تزن 2-3 كجم حمل أشياء تزن 300 كجم أو أكثر. مما يتكون مغناطيس النيوديميوم وما الذي يسبب هذه الخصائص المذهلة؟

الصلب العادي غير مناسب لصنع منتجات ذات جاذبية قوية بنجاح. يتطلب هذا تكوينًا خاصًا يسمح لك بتنظيم المجالات بأكبر قدر ممكن من الكفاءة والحفاظ على استقرار الهيكل الجديد. لفهم مكونات مغناطيس النيوديميوم ، تخيل مسحوقًا معدنيًا من النيوديميوم والحديد والبورون ، والذي ، باستخدام التركيبات الصناعية ، سيتم مغناطيسه بواسطة حقل قوي ويتلبد في بنية صلبة. لحماية هذه المادة ، يتم تغطيتها بغلاف قوي مجلفن. تتيح تقنية الإنتاج هذه الحصول على منتجات بأحجام وأشكال مختلفة. في مجموعة متنوعة من متجر World of Magnets على الإنترنت ، ستجد مجموعة كبيرة ومتنوعة من السلع المغناطيسية للعمل والترفيه والحياة اليومية.

عندما يجذب المغناطيس الأجسام المعدنية إلى نفسه ، فإنه يبدو مثل السحر ، ولكن في الواقع ، ترتبط الخصائص "السحرية" للمغناطيس فقط بالتنظيم الخاص لهيكلها الإلكتروني. نظرًا لأن الإلكترون الذي يدور حول ذرة يخلق مجالًا مغناطيسيًا ، فإن جميع الذرات عبارة عن مغناطيسات صغيرة ؛ ومع ذلك ، في معظم المواد ، فإن التأثيرات المغناطيسية المضطربة للذرات تتوازن مع بعضها البعض.

يختلف الوضع في المغناطيسات ، حيث يتم محاذاة مجالاتها المغناطيسية الذرية في مناطق مرتبة تسمى المجالات. كل منطقة من هذا القبيل لها قطب شمالي وجنوبي. يتميز اتجاه وشدة المجال المغناطيسي بما يسمى بخطوط القوة (الموضحة باللون الأخضر في الشكل) ، والتي تخرج من القطب الشمالي للمغناطيس وتدخل القطب الجنوبي. كلما زادت كثافة خطوط القوة ، زادت تركيز المغناطيسية. يجذب القطب الشمالي لأحد المغناطيس القطب الجنوبي للآخر ، بينما يتنافر القطبان اللذان يحملان الاسم نفسه. المغناطيس يجذب فقط معادن معينة ، خاصة الحديد والنيكل والكوبالت ، تسمى المغناطيسات الحديدية. على الرغم من أن المغناطيسات الحديدية ليست مغناطيسات طبيعية ، إلا أن ذراتها تعيد ترتيبها في وجود مغناطيس بحيث تظهر الأقطاب المغناطيسية في الأجسام المغناطيسية.

سلسلة مغناطيسية

يؤدي لمس طرف المغناطيس لمقاطع معدنية إلى أن يكون لكل مقطع قطب شمالي وجنوبي. هذه الأقطاب موجهة في نفس اتجاه المغناطيس. كل مقطع أصبح مغناطيسًا.

عدد لا يحصى من المغناطيسات الصغيرة

تحتوي بعض المعادن على بنية بلورية تتكون من ذرات مجمعة في مجالات مغناطيسية. عادةً ما يكون للأقطاب المغناطيسية للنطاقات اتجاهات مختلفة (أسهم حمراء) وليس لها تأثير مغناطيسي صافٍ.

تشكيل مغناطيس دائم

1. عادةً ما يتم توجيه المجالات المغناطيسية للحديد عشوائياً (الأسهم الوردية) ، ولا تظهر المغناطيسية الطبيعية للمعدن.
2. إذا أحضرت مغناطيسًا بالقرب من الحديد (الشريط الوردي) ، فإن المجالات المغناطيسية للحديد تبدأ في الاصطفاف على طول المجال المغناطيسي (الخطوط الخضراء).
3. تصطف معظم المجالات المغناطيسية للحديد بسرعة على طول خطوط قوة المجال المغناطيسي. نتيجة لذلك ، يصبح الحديد نفسه مغناطيسًا دائمًا.

تطور فهمنا للبنية الأساسية للمادة تدريجياً. أظهرت النظرية الذرية لبنية المادة أنه ليس كل شيء في العالم مرتبًا كما يبدو للوهلة الأولى ، وأن الصعوبات على مستوى ما يمكن تفسيرها بسهولة في المستوى التالي من التفاصيل. طوال القرن العشرين ، بعد اكتشاف بنية الذرة (أي بعد ظهور نموذج بوهر للذرة) ، تركزت جهود العلماء على حل بنية النواة الذرية.

في البداية ، تم افتراض وجود نوعين فقط من الجسيمات في نواة الذرة - النيوترونات والبروتونات. ومع ذلك ، بدءًا من الثلاثينيات ، بدأ العلماء بشكل متزايد في الحصول على نتائج تجريبية لا يمكن تفسيرها في إطار نموذج بوهر الكلاسيكي. قاد هذا العلماء إلى فكرة أن النواة هي في الواقع نظام ديناميكي من جزيئات مختلفة ، يلعب تكوينها السريع وتفاعلها وانحلالها دورًا رئيسيًا في العمليات النووية. بحلول أوائل الخمسينيات من القرن الماضي ، أصبحت دراسة هذه الجسيمات الأولية كما يطلق عليها الجسيمات الأولية في طليعة العلوم الفيزيائية ".
elementy.ru/trefil/46
"النظرية العامة للتفاعلات تقوم على مبدأ الاستمرارية.

كانت الخطوة الأولى في إنشاء نظرية عامة هي تجسيد المبدأ المجرد للاستمرارية في العالم الحقيقي الذي نلاحظه حولنا. نتيجة لهذا التجسيد ، توصل المؤلف إلى استنتاج حول وجود البنية الداخلية للفراغ المادي. الفراغ هو مساحة مليئة باستمرار بالجسيمات الأساسية - البيونات - حركات وترتيبات وترابطات مختلفة قادرة على تفسير كل ثراء وتنوع الطبيعة والعقل.

ونتيجة لذلك ، تم إنشاء نظرية عامة جديدة تصف ظواهر الطبيعة وظواهر الإنسان عقل _ يمانع.
الأطروحة الرئيسية هي مبدأ الاستمرارية.

مبدأ الاستمرارية يعني أنه لا توجد عملية واحدة موجودة بالفعل في الطبيعة يمكن أن تبدأ تلقائيًا وتنتهي بدون أثر. لا يمكن حساب جميع العمليات التي يمكن وصفها بالصيغ الرياضية إلا باستخدام التبعيات أو الوظائف المستمرة. جميع التغييرات لها أسبابها ، يتم تحديد سرعة نقل أي تفاعلات من خلال خصائص البيئة التي تتفاعل فيها الكائنات. لكن هذه الأشياء نفسها ، بدورها ، تغير البيئة التي توجد فيها وتتفاعل.
\
الحقل عبارة عن مجموعة من العناصر التي يتم تعريف العمليات الحسابية لها. الحقل مستمر أيضًا - ينتقل أحد عناصر الحقل إلى عنصر آخر بسلاسة ، ومن المستحيل تحديد الحدود بينهما.

هذا التعريف للمجال يتبع أيضًا مبدأ الاستمرارية. يتطلب (التعريف) وصفًا للعنصر المسؤول عن جميع أنواع الحقول والتفاعلات.
في النظرية العامة للتفاعلات ، على عكس النظريات السائدة حاليًا وميكانيكا الكم ونظرية النسبية ، يتم تعريف هذا العنصر بشكل واضح.
هذا العنصر بيون. تتكون كل مساحة الكون والفراغ والجسيمات من بيونات. Bion هو ثنائي القطب الأولي ، أي جسيم يتكون من شحنتين متصلتين من نفس الحجم ، لكنهما مختلفتان في الإشارة. إجمالي شحنة الأسطوانة صفر. يظهر الجهاز التفصيلي للبيون على صفحة هيكل الفراغ المادي.
\
من المستحيل تحديد حدود البيون (تشبيه مفهوم مع الغلاف الجوي للأرض ، والذي لا يمكن تحديد حدوده بدقة) ، لأن جميع التحولات سلسة للغاية. لذلك ، لا يوجد عملياً أي احتكاك داخلي بين البيونات. ومع ذلك ، فإن تأثير هذا "الاحتكاك" يصبح ملحوظًا على مسافات كبيرة ، ونلاحظه على أنه انزياح أحمر.
المجال الكهربائي في النظرية العامة للتفاعلات.
إن وجود مجال كهربائي في أي منطقة من الفضاء سيمثل منطقة ذات بيونات متماسكة وموجهة بطريقة معينة.
b-i-o-n.ru/_mod_files/ce_image ...
المجال المغناطيسي في النظرية العامة للتفاعلات.
سيمثل المجال المغناطيسي تكوينًا ديناميكيًا معينًا لموقع وحركة البيونات.
b-i-o-n.ru/theory/elim/

المجال الكهربائي هو منطقة من الفضاء يكون فيها للفراغ المادي بنية مرتبة معينة. في وجود مجال كهربائي ، يمارس الفراغ قوة على شحنة الاختبار الكهربائية. يرجع هذا التأثير إلى موقع البيونات في هذه المنطقة من الفضاء.
لسوء الحظ ، لم نتمكن بعد من اختراق سر كيفية عمل الشحنة الكهربائية. خلاف ذلك ، يتم الحصول على الصورة التالية. أي شحنة ، دعها تكون سالبة على سبيل المثال ، تخلق الاتجاه التالي للبيونات حول نفسها - مجال إلكتروستاتيكي.
الجزء الرئيسي من الطاقة ينتمي إلى الشحنة التي لها حجم معين. وطاقة المجال الكهربائي هي طاقة الترتيب المرتب للبيونات (كل ترتيب له أساس طاقة). ومن الواضح أيضًا كيف "تشعر" الشحنات البعيدة ببعضها البعض. هذه "الأعضاء الحساسة" هي بيونات موجهة بطريقة معينة. نلاحظ أيضًا استنتاجًا واحدًا أكثر أهمية. يتم تحديد معدل إنشاء المجال الكهربائي من خلال معدل دوران البيونات بحيث تصبح موجهة بالنسبة للشحنة كما هو موضح في الشكل. وهذا يفسر سبب تساوي سرعة إنشاء المجال الكهربائي مع سرعة الضوء: في كلتا العمليتين ، يجب أن تنقل البايونات الدوران إلى بعضها البعض.
باتخاذ الخطوة التالية السهلة ، يمكننا أن نقول بثقة أن المجال المغناطيسي هو التكوين الديناميكي التالي للبيونات.
b-i-o-n.ru/theory/elim

وتجدر الإشارة إلى أن المجال المغناطيسي لا يظهر بأي شكل من الأشكال حتى توجد أشياء يمكن أن يعمل عليها (إبرة بوصلة أو شحنة كهربائية).
مبدأ تراكب المجال المغناطيسي. تشغل محاور دوران البايونات موقعًا وسيطًا ، اعتمادًا على اتجاه وقوة الحقول المتفاعلة.
عمل مجال مغناطيسي على شحنة متحركة.
"
لا يعمل المجال المغناطيسي على شحنة السكون ، لأن الأيونات الدوارة ستخلق اهتزازات لمثل هذه الشحنة ، لكن لا يمكننا اكتشاف مثل هذه التذبذبات بسبب صغر حجمها.

من المثير للدهشة ، أنه لم أجد إجابة في أي كتاب مدرسي واحد ، ولكن حتى سؤال يجب أن يظهر بوضوح في كل من يبدأ في دراسة الظواهر المغناطيسية.
هذا هو السؤال. لماذا لا تعتمد العزم المغناطيسي للحلقة الحالية على شكل هذه الحلقة ، بل تعتمد فقط على مساحتها؟ أعتقد أن مثل هذا السؤال لا يطرح على وجه التحديد لأن لا أحد يعرف الإجابة عليه. عند الاعتماد على أفكارنا ، تكون الإجابة واضحة. المجال المغناطيسي للدائرة هو مجموع المجالات المغناطيسية للبيونات. ويتم تحديد عدد البيونات التي تكوّن مجالًا مغناطيسيًا حسب مساحة الدائرة ولا يعتمد على شكلها ".
إذا نظرت بشكل أوسع ، دون الخوض في النظرية ، فإن المغناطيس يعمل عن طريق نبض مجال مغناطيسي. بسبب هذا النبض ، انتظام حركة جسيمات القوة ، تنشأ قوة عامة تؤثر على كائنات البيئة. ينتقل التأثير بواسطة مجال مغناطيسي ، حيث يمكن أيضًا إطلاق الجسيمات والكميات.
تميز نظرية البيونات البيون كجسيم أولي. يمكنك أن ترى كم هو أساسي.
تخصص نظرية الجرافيتون في الفضاء كمية من الجرافيتون للكون بأكمله. ويعطي القوانين الأساسية التي تحكم الكون.
n-t.ru/tp/ns/tg.htm نظرية فضاء الجرافيتون
"إن ديالكتيك تطور العلم يتمثل في التراكم الكمي لمثل هذه المفاهيم المجردة (" الشياطين ") التي تصف المزيد والمزيد من قوانين الطبيعة الجديدة ، والتي تصل في مرحلة معينة إلى مستوى حرج من التعقيد. حل مثل هذه الأزمة دائمًا يتطلب نقلة نوعية ، ومراجعة عميقة للمفاهيم الأساسية ، وإزالة الشيطانية "من التجريدات المتراكمة ، وكشف جوهرها ذي مغزى في لغة نظرية التعميم الجديدة.
*
يفترض TPG الوجود المادي (الفعلي) لمساحة متعدية ، تسمى عناصرها الجرافيتونات في إطار هذه النظرية.
*
أولئك. نحن نفترض أن الفضاء المادي للجرافيتونات (GG) هو الذي يوفر الترابط العالمي للأشياء المادية المتاحة لمعرفتنا ، وهو الحد الأدنى من المادة الضرورية ، والتي بدونها تكون المعرفة العلمية مستحيلة من حيث المبدأ.
*
تفترض TPG عدم قابلية الجرافيتون للتجزئة الأساسية ، وعدم وجود أي بنية داخلية لها. أولئك. يعمل الجرافيتون داخل TPG كجسيم أولي مطلق ، قريب بهذا المعنى من ذرة ديموقريطس. بالمعنى الرياضي ، الجرافيتون هو مجموعة فارغة (مجموعة فارغة).
*
الخاصية الرئيسية والوحيدة للجرافيتون هي قدرته على نسخ نفسه ، وتوليد جرافيتون جديد. تحدد هذه الخاصية علاقة ترتيب غير كاملة صارمة على مجموعة PG: gi< gi+1, где gi – гравитон-родитель и gi+1 – дочерний гравитон, являющийся копией родителя. Это отношение интенсионально определяет ПГ как транзитивное и антирефлексивное множество, из чего следует также его асимметричность и антисимметричность.
*
يفترض TPG الاستمرارية والكثافة المحدودة لـ PG ، وملء الكون الذي يمكن التعرف عليه بالكامل بطريقة يمكن أن يرتبط بها أي كائن مادي في هذا الكون بمجموعة فرعية غير فارغة من PG ، والتي تحدد بشكل فريد موضع هذا الكائن في PG ، وبالتالي في الكون.
*
PG هي مساحة مترية. كمقياس طبيعي لـ PG ، يمكن اختيار الحد الأدنى لعدد الانتقالات من الجرافيتون المجاور إلى الآخر ، وهو أمر ضروري لإغلاق السلسلة الانتقالية التي تربط بين زوج من الجرافيتون ، والمسافة التي نحددها.
"
تسمح لنا خصائص الجرافيتون بالحديث عن الطبيعة الكمية لهذا المفهوم. Graviton هو كم من الحركة ، والذي يتحقق في فعل نسخ نفسه عن طريق الجرافيتون و "ولادة" جرافيتون جديد. بالمعنى الرياضي ، يمكن ربط هذا الفعل بإضافة واحد إلى عدد طبيعي موجود بالفعل.
"
النتيجة الأخرى للحركة الصحيحة لـ PG هي ظاهرة الرنين التي تولد جسيمات أولية افتراضية ، على وجه الخصوص ، فوتونات الإشعاع المتبقية.
*
باستخدام المفاهيم الأساسية لـ TPG ، قمنا ببناء نموذج مادي للفضاء ، وهو ليس مستودعًا سلبيًا للأشياء المادية الأخرى ، ولكنه نفسه يتغير ويتحرك بنشاط. لسوء الحظ ، لن تمنحنا أي أجهزة يمكن تصورها الفرصة للتحقيق المباشر في نشاط غازات الدفيئة ، حيث تخترق الجرافيتونات جميع الكائنات وتتفاعل مع أصغر العناصر في بنيتها الداخلية. ومع ذلك ، يمكننا الحصول على معلومات ذات مغزى حول حركة الجرافيتونات من خلال فحص الانتظام وظواهر الرنين لما يسمى بالإشعاع المرتبط ، والذي يتم تحديده إلى أقصى حد من خلال نشاط غازات الدفيئة.
*
طبيعة تفاعل الجاذبية

"حقيقة أن الجاذبية يجب أن تكون سمة داخلية ومتكاملة وأساسية للمادة ، مما يسمح لأي جسم بالتصرف على الآخر عن بعد من خلال فراغ ، دون أي وسيط يمكن من خلاله نقل الفعل والقوة من جسم إلى بالنسبة إلى شخص آخر ، يبدو لي مثل هذا العبث الصارخ ، في اعتقادي العميق ، أنه لا يوجد شخص واحد ، بأي شكل من الأشكال من ذوي الخبرة في المسائل الفلسفية ولديه القدرة على التفكير ، سيوافق عليها ". (من رسالة نيوتن إلى ريتشارد بنتلي).
**
في إطار TPG ، تفقد الجاذبية طبيعة قوتها ويتم تعريفها تمامًا على أنها انتظام حركة الأجسام المادية التي "تربط" الغرافيتونات الحرة بالحجم الكامل لبنيتها الداخلية ، نظرًا لأن الجرافيتونات تخترق بحرية أي جسم مادي ، كونها متكاملة عناصر هيكلها الداخلي. جميع الأجسام المادية "تمتص" الجرافيتونات ، مما يؤدي إلى تشويه تكاثر الخواص لـ PG ، ونتيجة لذلك على وجه التحديد ، تشكل الأجسام الفضائية الضخمة والقريبة بشكل كافٍ عناقيد مدمجة ، مع وجود وقت للتعويض عن تمدد PG داخل الكتلة. لكن هذه المجموعات نفسها ، مفصولة بأحجام من PGs ، والتي لا يستطيعون تعويض تكاثرها ، تتشتت بشكل أسرع ، وكلما زاد حجم PGs التي تفصل بينها. أولئك. تحدد نفس الآلية كلاً من تأثير "الجذب" وتأثير تشتت المجرات.
***
دعونا الآن نفكر بمزيد من التفصيل في آلية "امتصاص" الجرافيتونات بواسطة الأجسام المادية. تعتمد شدة هذا "الامتصاص" أساسًا على البنية الداخلية للأشياء ويتم تحديدها من خلال وجود هياكل محددة في هذا الهيكل ، بالإضافة إلى عددها. إن "الامتصاص" التثاقلي للجرافيتون الحر هو أبسط وأضعف هذه الآليات ، والتي لا تتطلب أي بنى خاصة ؛ ويشترك جرافيتون واحد في فعل مثل هذا "الامتصاص". يستخدم أي نوع آخر من التفاعل جزيئات التفاعل المقابلة لهذا النوع ، والمحددة في مجموعة فرعية معينة من الجرافيتونات ، وبالتالي تكون كفاءة هذا التفاعل أعلى بكثير ، في فعل التفاعل يتم "امتصاص" الكثير من الجرافيتونات مع جسيم محدد عليهم. لاحظ أيضًا أنه في مثل هذه التفاعلات ، يجب أن يلعب أحد الكائنات نفس الدور الذي يلعبه PG في تفاعل الجاذبية ، أي يجب أن تولد المزيد والمزيد من الجسيمات لتفاعل معين ، باستخدام الهياكل المحددة للغاية التي ذكرناها أعلاه لمثل هذا النشاط. وبالتالي ، فإن المخطط العام لأي تفاعل يظل دائمًا كما هو ، ويتم تحديد قوة التفاعل من خلال "حجم" جسيمات التفاعل ونشاط المصدر الذي يولدها ".
يمكن للمرء أن يفهم التفاعل المغناطيسي من خلال نموذج توليد وامتصاص الجسيمات الأولية للمجال المغناطيسي. علاوة على ذلك ، للجسيمات ترددات مختلفة ، وبالتالي فإن المجال المحتمل يتكون من مستويات الشدة ، قوس قزح. الجسيمات "تطفو" على هذه المستويات. يمكن أن تمتصها جسيمات أخرى ، على سبيل المثال ، أيونات الشبكة البلورية لبعض المعادن ، لكن تأثير المجال المغناطيسي عليها سيستمر. ينجذب المعدن إلى جسم المغناطيس.
تقدم نظرية الأوتار الفائقة ، على الرغم من اسمها ، صورة واضحة للعالم. أفضل: إنه يحدد العديد من مسارات التفاعل في العالم.
ergeal.ru/other/superstrings.htm نظرية الأوتار الفائقة (ديمتري بولياكوف)
"لذا ، فإن الخيط هو نوع من الخلق الأساسي في الكون المرئي.

هذا الكائن ليس ماديًا ، ومع ذلك ، يمكن تخيله تقريبًا في شكل نوع من الخيط الممدود أو الحبل أو ، على سبيل المثال ، سلسلة كمان تطير في الزمكان ذي الأبعاد العشرة.

يتحلق هذا الكائن الممتد في عشرة أبعاد ، ويواجه أيضًا اهتزازات داخلية. من هذه الاهتزازات (أو الأوكتافات) تأتي كل المادة (وكما اتضح ، ليس فقط المادة). أولئك. كل مجموعة متنوعة من الجسيمات في الطبيعة هي مجرد أوكتافات مختلفة من نفس الخلق البدائي - الأوتار. من الأمثلة الجيدة على اثنتين من الأوكتافات المختلفة المنبثقة من سلسلة واحدة الجاذبية والضوء (الجرافيتونات والفوتونات). هنا ، مع ذلك ، هناك بعض التفاصيل الدقيقة - من الضروري التمييز بين أطياف السلاسل المغلقة والمفتوحة ، ولكن الآن يجب حذف هذه التفاصيل.

إذن ، كيف ندرس مثل هذا الجسم ، وكيف تنشأ عشرة أبعاد وكيف نجد الدمج الصحيح لعشرة أبعاد لعالمنا رباعي الأبعاد؟

غير قادر على "التقاط" الوتر ، نتبع مساراته ونستكشف مساره. مثلما يكون مسار نقطة ما خطًا منحنيًا ، فإن مسار كائن ممتد أحادي البعد (سلسلة) هو سطح ثنائي الأبعاد.

وبالتالي ، من الناحية الرياضية ، فإن نظرية الأوتار هي ديناميكيات الأسطح العشوائية ثنائية الأبعاد المضمنة في فضاء ذي أبعاد أعلى.

كل سطح يسمى ورقة العالم.

بشكل عام ، تلعب جميع أنواع التناظرات دورًا مهمًا للغاية في الكون.

من تناظر نموذج مادي معين ، غالبًا ما يكون من الممكن استخلاص أهم الاستنتاجات حول دينامياته (النموذج) ، والتطور ، والطفرة ، وما إلى ذلك.

في نظرية الأوتار ، يسمى تناظر حجر الزاوية هذا. إعادة تسوية الاختلاف (أو "مجموعة من الأشكال المختلفة"). هذا الثبات ، عند الحديث بشكل تقريبي وتقريبي ، يعني ما يلي. تخيل عقليًا مراقبًا "جلس" ​​على إحدى أغطية العالم ، و "اجتاحه" خيط. بين يديه مسطرة مرنة ، يقوم بمساعدتها بفحص الخصائص الهندسية لسطح القائمة العالمية. لذا - من الواضح أن الخصائص الهندسية للسطح لا تعتمد على تخرج المسطرة. يسمى استقلال بنية القائمة العالمية عن مقياس "المسطرة العقلية" Reparametrization Invariance (أو R-invariance).

على الرغم من بساطته الواضحة ، فإن هذا المبدأ يؤدي إلى عواقب بالغة الأهمية. بادئ ذي بدء ، هل هو عادل على المستوى الكمي؟
^
الأرواح هي مجالات (موجات ، اهتزازات ، جسيمات) ، احتمال الملاحظة هو سلبي.

بالنسبة للعقلاني ، هذا ، بالطبع ، أمر سخيف: بعد كل شيء ، فإن الاحتمال الكلاسيكي لأي حدث يقع دائمًا بين 0 (عندما لا يحدث الحدث على الأرجح) و 1 (عندما ، على العكس ، سيحدث بالتأكيد).

ومع ذلك ، فإن احتمالية ظهور الأرواح سلبية. هذا هو أحد التعريفات الممكنة للأرواح. تعريف Apophatic. في هذا الصدد ، أتذكر تعريف الحب من قبل أبا دوروثيوس: "الله هو مركز الدائرة. والناس نصف قطر. بعد أن أحبوا الله ، يقترب الناس من المركز مثل نصف قطر. بعد أن أحبوا بعضهم البعض ، فهم يقتربون من الله باعتباره المركز . "

لذا ، دعونا نلخص النتائج الأولى.

التقينا بالأوبزرفر ، المدرج على القائمة العالمية مع حاكم. وتخرج الحاكم ، للوهلة الأولى ، تعسفي ، والقائمة العالمية غير مبالية بهذا التعسف.

تسمى هذه اللامبالاة (أو التناظر) Reparametrization Invariance (R-invariance ، مجموعة من الأشكال المختلفة).

تؤدي الحاجة إلى ربط اللامبالاة بعدم اليقين إلى استنتاج مفاده أن الكون له أبعاد عشرة.

في الواقع ، كل شيء أكثر تعقيدًا.

مع أي نوع من المسطرة ، وبالطبع لن يسمح أحد للمراقب في القائمة العالمية. العالم العشر أبعاد مشرق ، صارم ولا يتسامح مع أي libbing. لأي هفوة مع ورقة العالم ، فإن اللقيط سيأخذ حاكمه إلى الأبد ونحته جيدًا مثل البروتستانت.
^
ولكن إذا لم يكن المراقب بروتستانتيًا ، فسيتم منحه حاكمًا واحدًا وإلى الأبد مصمّمًا ومثبتًا ولم يتغير لقرون ، وبهذا الحاكم الفردي الذي تم اختياره بدقة ، يتم قبوله في القائمة العالمية.

في نظرية الأوتار الفائقة ، تسمى هذه الطقوس "إصلاح المقياس".

نتيجة لإصلاح المعايرة ، تظهر روح Faddeev-Popov.

وهذه الأرواح هي التي تعطي الحاكم للمراقب.

ومع ذلك ، فإن اختيار المعايرة هو مجرد وظيفة شرطية ظاهرية بحتة لأرواح فادييف بوبوف. تتمثل المهمة الخارجية والمتقدمة لهذه الأرواح في اختيار الدمج الصحيح ، وبالتالي إنشاء سوليتونات وفوضى في العالم المضغوط.

كيف يحدث هذا بالضبط هو سؤال دقيق للغاية وغير واضح تمامًا ؛ سأحاول وصف هذه العملية بإيجاز ووضوح قدر الإمكان ، مع حذف التفاصيل الفنية قدر الإمكان.

تحتوي جميع مراجعات Superstring Theory على ما يسمى ب. نظرية غياب الارواح. تنص هذه النظرية على أن الأرواح ، على الرغم من أنها تحدد اختيار المقياس ، لا تؤثر بشكل مباشر على اهتزازات الوتر (الاهتزازات التي تولد المادة) بأي شكل من الأشكال. بمعنى آخر ، وفقًا للنظرية ، لا يحتوي طيف السلسلة على أشباح ، أي يتم فصل فضاء الأرواح تمامًا عن انبثاق المادة ، ولا تعد الأرواح أكثر من قطعة أثرية لإصلاح المعايرة. يمكننا القول أن هذه أرواح - نتيجة لعيوب الراصد ، ولا ترتبط بأي حال بديناميات الخيط. هذه نتيجة كلاسيكية ، في بعض الحالات صحيحة إلى حد ما. ومع ذلك ، فإن قابلية تطبيق هذه النظرية محدودة ، منذ ذلك الحين جميع براهينها المعروفة لا تأخذ في الاعتبار فارق بسيط واحد مهم للغاية. يرتبط هذا الفارق الدقيق مع ما يسمى ب. "كسر تناسق الصور".
ما هذا؟ ضع في اعتبارك اهتزازًا عشوائيًا لسلسلة: على سبيل المثال ، انبثاق الضوء (الفوتون). اتضح أن هناك عدة طرق مختلفة لوصف هذا الانبثاق. على وجه التحديد ، في نظرية الأوتار ، يتم وصف الانبثاق باستخدام ما يسمى. "عوامل الرأس". يتوافق كل انبعاث مع العديد من مشغلي الرأس المفترضين المكافئين. تختلف عوامل التشغيل المكافئة هذه عن بعضها البعض في "أرقامها الوهمية" ، أي هيكل أرواح فادييف بوبوف.

كل وصف مكافئ من نفس الانبثاق يسمى صورة. هناك ما يسمى ب. "الحكمة التقليدية" التي تصر على معادلة الصور ، أي عاملي الرأس بأرقام شبحية مختلفة. يُعرف هذا الافتراض باسم "التناظر المتغير للصورة لمشغلي الرأس".

هذه "الحكمة التقليدية" متضمنة ضمناً في إثبات نظرية الغياب. ومع ذلك ، يظهر التحليل الدقيق أن هذا التناظر غير موجود (بتعبير أدق ، يوجد في بعض الحالات وينكسر في حالات أخرى). بسبب انتهاك تناظر الصور ، يتم انتهاك النظرية المذكورة أعلاه أيضًا في عدد من الحالات. وهذا يعني أن الأرواح تلعب دورًا مباشرًا في اهتزازات الخيط ، فمساحات المادة والأرواح ليست مستقلة ، ولكنها متشابكة بطريقة أكثر دقة.

يلعب تقاطع هذه المساحات دورًا مهمًا في الدمج الديناميكي وتشكيل الفوضى. "
رؤية مختلفة لنظرية Superstring elementy.ru/trefil/21211
"تعتبر الإصدارات المختلفة من نظرية الأوتار اليوم المتنافسين الرئيسيين على عنوان نظرية عالمية شاملة تشرح طبيعة كل ما هو موجود. وهذا نوع من الكأس المقدسة لعلماء الفيزياء النظرية الذين يتعاملون مع نظرية الجسيمات الأولية تحتوي النظرية العالمية (المعروفة أيضًا باسم نظرية كل ما هو موجود) على عدد قليل من المعادلات التي تجمع بين مجموعة المعارف البشرية الكاملة حول طبيعة التفاعلات وخصائص العناصر الأساسية للمادة التي بُني منها الكون. اليوم ، تم دمج نظرية الأوتار مع مفهوم التناظر الفائق ، مما أدى إلى ولادة نظرية الأوتار الفائقة ، واليوم هذا هو الحد الأقصى لما تم تحقيقه من حيث الجمع بين نظرية جميع التفاعلات الأساسية الأربعة (القوى المؤثرة في الطبيعة).
*****
من أجل الوضوح ، يمكن اعتبار الجسيمات المتفاعلة "لبنات" الكون ، وحاملات الجسيمات - الأسمنت.
*****
في إطار النموذج القياسي ، تعمل الكواركات كطوب ، وتعمل البوزونات المقاسة ، التي تتبادلها هذه الكواركات مع بعضها البعض ، كحاملات للتفاعل. تذهب نظرية التناظر الفائق إلى أبعد من ذلك وتؤكد أن الكواركات واللبتونات نفسها ليست أساسية: فهي تتكون جميعها من هياكل (طوب) من المادة أثقل ولم يتم اكتشافها تجريبياً ، مرتبطة ببعضها البعض بواسطة "أسمنت" أقوى من الجسيمات فائقة الطاقة. - حاملات تفاعلات من الكواركات المكونة من الهادرونات والبوزونات. بطبيعة الحال ، في ظروف المختبر ، لم يتم التحقق حتى الآن من أي من تنبؤات نظرية التناظر الفائق ، ومع ذلك ، فإن المكونات الافتراضية المخفية للعالم المادي لها بالفعل أسماء - على سبيل المثال ، Selectron (شريك فائق التناظر للإلكترون) ، سكوارك ، إلخ. النوع متوقع بشكل لا لبس فيه.
*****
ومع ذلك ، من السهل جدًا تصور صورة الكون التي تقدمها هذه النظريات. على مقياس من 10 إلى 35 مترًا ، أي 20 مرتبة أقل من قطر نفس البروتون ، والذي يتضمن ثلاثة كواركات مرتبطة ، يختلف هيكل المادة عن الهيكل الذي اعتدنا عليه حتى على المستوى من الجسيمات الأولية. في مثل هذه المسافات الصغيرة (وفي مثل هذه الطاقات العالية من التفاعلات التي لا يمكن تصورها) تتحول المادة إلى سلسلة من موجات المجال الواقفة ، على غرار الموجات المتحمسة في أوتار الآلات الموسيقية. مثل وتر الغيتار ، في مثل هذا الوتر ، بالإضافة إلى النغمة الأساسية ، يمكن إثارة العديد من النغمات أو التوافقيات. كل متناسق له حالة الطاقة الخاصة به. وفقًا لمبدأ النسبية (انظر نظرية النسبية) ، الطاقة والكتلة متساويان ، مما يعني أنه كلما زاد تردد اهتزاز الموجة التوافقية للوتر ، زادت طاقته ، وزادت كتلة الجسيم المرصود .

ومع ذلك ، إذا تم تصور موجة واقفة في وتر الغيتار بكل بساطة ، فإن الموجات الواقفة التي اقترحتها نظرية الأوتار الفائقة يصعب تصورها - والحقيقة هي أن الأوتار الفائقة تهتز في مساحة 11 بعدًا. لقد اعتدنا على الفضاء رباعي الأبعاد ، الذي يحتوي على ثلاثة أبعاد مكانية وأخرى زمانية (يسار يمين ، لأعلى لأسفل ، للأمام - للخلف ، ماضي - مستقبلي). في مساحة الأوتار الفائقة ، تكون الأمور أكثر تعقيدًا (انظر الإطار). يتجاوز علماء الفيزياء النظرية المشكلة الزلقة المتمثلة في الأبعاد المكانية "الإضافية" ، مدعين أنها "تختبئ" (أو ، من الناحية العلمية ، "مدمجة") وبالتالي لا يتم ملاحظتها في الطاقات العادية.

في الآونة الأخيرة ، تم تطوير نظرية الأوتار بشكل أكبر في شكل نظرية الأغشية متعددة الأبعاد - في الواقع ، هذه هي نفس الأوتار ، لكنها مسطحة. كما قال أحد مؤلفيها مازحا ، فإن الأغشية تختلف عن الأوتار بنفس الطريقة التي تختلف بها المعكرونة عن الشعرية.

ربما يكون هذا هو كل ما يمكن إخباره بإيجاز عن إحدى النظريات التي تدعي اليوم ، وليس بدون سبب ، أنها النظرية العالمية للتوحيد العظيم لجميع تفاعلات القوة. "
ru.wikipedia.org/wiki/٪D0٪A2٪D ... نظرية الأوتار الفائقة.
نظرية عالمية تشرح جميع التفاعلات الفيزيائية: elementy.ru/trefil/21216
"هناك أربع قوى أساسية في الطبيعة ، وكل الظواهر الفيزيائية تحدث نتيجة للتفاعلات بين الأشياء المادية ، والتي تسببها واحدة أو أكثر من هذه القوى. والأنواع الأربعة من التفاعلات بترتيب تنازلي لقوتها هي:

* تفاعل قوي يحافظ على الكواركات في تكوين الهادرونات والنوكليونات في تكوين النواة الذرية.
* التفاعل الكهرومغناطيسي بين الشحنات الكهربائية والمغناطيس ؛
* ضعف التفاعل الذي يسبب بعض أنواع تفاعلات الاضمحلال الإشعاعي. و
* تفاعل الجاذبية.

في ميكانيكا نيوتن الكلاسيكية ، أي قوة هي مجرد قوة جذب أو تنافر ، مما يتسبب في تغيير طبيعة حركة الجسم المادي. في نظريات الكم الحديثة ، ومع ذلك ، يتم تفسير مفهوم القوة (الذي يتم تفسيره الآن على أنه التفاعل بين الجسيمات الأولية) بشكل مختلف نوعًا ما. يعتبر تفاعل القوة الآن نتيجة لتبادل الجسيمات الحاملة للتفاعل بين جسيمين متفاعلين. مع هذا النهج ، فإن التفاعل الكهرومغناطيسي بين إلكترونين على سبيل المثال يرجع إلى تبادل الفوتون بينهما ، وبطريقة مماثلة ، يؤدي تبادل الجسيمات الوسيطة الأخرى إلى ظهور ثلاثة أنواع أخرى من التفاعلات. (انظر النموذج القياسي للحصول على التفاصيل.)

علاوة على ذلك ، فإن طبيعة التفاعل ترجع إلى الخصائص الفيزيائية للجسيمات الحاملة. على وجه الخصوص ، قانون نيوتن للجاذبية العامة وقانون كولوم لهما نفس الصيغة الرياضية على وجه التحديد لأنه في كلتا الحالتين ، تكون ناقلات التفاعل جسيمات خالية من كتلة السكون. تظهر التفاعلات الضعيفة نفسها فقط على مسافات صغيرة للغاية (في الواقع ، فقط داخل نواة الذرة) ، لأن ناقلاتها - البوزونات المقاسة - هي جسيمات ثقيلة جدًا. تظهر التفاعلات القوية أيضًا على مسافات مجهرية ، ولكن لسبب مختلف: هنا يكمن الأمر برمته في "محاصرة الكواركات" داخل الهادرونات والفرميونات (انظر النموذج القياسي).

تُستخدم العلامات المتفائلة "النظرية العالمية" ، "نظرية كل الأشياء" ، "نظرية التوحيد الكبير" ، "النظرية النهائية" اليوم لأي نظرية تحاول توحيد جميع التفاعلات الأربعة ، معتبرة إياها مظاهر مختلفة لبعضها وقوة عظيمة . إذا نجح ذلك ، فسيتم تبسيط صورة بنية العالم إلى أقصى حد. ستتكون كل المادة فقط من الكواركات واللبتونات (انظر النموذج القياسي) ، وستعمل قوى من نفس الطبيعة بين كل هذه الجسيمات. ستكون المعادلات التي تصف التفاعلات الأساسية بينهما قصيرة جدًا وواضحة بحيث تتناسب مع بطاقة بريدية ، بينما تصف ، في الواقع ، أساس جميع العمليات التي تمت ملاحظتها في الكون دون استثناء. وفقًا للحائز على جائزة نوبل ، الفيزيائي الأمريكي ستيفن واينبرغ (ستيفن واينبرغ ، 1933-1996) ، "ستكون نظرية عميقة ، تباعدت عنها صورة التداخل في بنية الكون مثل الأسهم في جميع الاتجاهات ، والأسس النظرية الأعمق لن تكون مطلوبة في المستقبل ". كما يتضح من الحالة المزاجية الشرطية المستمرة في الاقتباس ، فإن هذه النظرية لا تزال غير موجودة. كل ما تبقى لنا هو تحديد الخطوط العريضة التقريبية للعملية التي يمكن أن تؤدي إلى تطوير مثل هذه النظرية الشاملة.
~
تنطلق جميع نظريات التوحيد من حقيقة أنه عند وجود طاقات عالية بما فيه الكفاية للتفاعل بين الجسيمات (عندما يكون لها سرعة قريبة من السرعة المحدودة للضوء) ، "يذوب الجليد" ، ويمحى الخط الفاصل بين الأنواع المختلفة من التفاعلات ، وتبدأ جميع القوى للتصرف بنفس الطريقة. في الوقت نفسه ، تتنبأ النظريات بأن هذا لا يحدث في وقت واحد لجميع القوى الأربع ، ولكن على مراحل ، مع زيادة طاقات التفاعل.

أدنى عتبة للطاقة يمكن أن يحدث عندها الاندماج الأول للقوى من أنواع مختلفة عالية للغاية ، ولكنها بالفعل في متناول أحدث المسرعات. كانت طاقات الجسيمات في المراحل الأولى من الانفجار العظيم عالية للغاية (انظر أيضًا الكون المبكر). في العشر إلى العاشرة من الثواني الأولى ، كفلوا توحيد القوى النووية والكهرومغناطيسية الضعيفة في تفاعل كهرومغناطيسي ضعيف. منذ تلك اللحظة فقط ، انقسمت القوى الأربع المعروفة لنا أخيرًا. حتى هذه اللحظة ، كانت هناك ثلاث قوى أساسية فقط: التفاعلات القوية ، والتفاعلات الكهروضعيفة والجاذبية.
~
يحدث التوحيد التالي عند طاقات تتجاوز بكثير تلك التي يمكن تحقيقها في ظروف المختبرات الأرضية - كانت موجودة في الكون في أول 10e (-35) ج من وجوده. بدءًا من هذه الطاقات ، يتم الجمع بين التفاعل الكهروضعيف والتفاعل القوي. تسمى النظريات التي تصف عملية هذا الاندماج نظريات التوحيد الكبرى (MSW). من المستحيل اختبارها على منشآت تجريبية ، لكنها تتنبأ جيدًا بمسار عدد من العمليات التي تحدث عند طاقات أقل ، وهذا بمثابة تأكيد غير مباشر على حقيقتها. ومع ذلك ، على مستوى النفايات الصلبة المحلية ، يتم استنفاد إمكانياتنا فيما يتعلق باختبار النظريات العالمية. بعد ذلك ، يبدأ مجال نظريات التوحيد الفائق (TCO) أو النظريات العامة - وعند مجرد ذكرها ، يبدأ التألق في أعين علماء الفيزياء النظرية. سيسمح TCO المتسق بدمج الجاذبية مع تفاعل واحد قوي للكهرباء الضعيفة ، وستتلقى بنية الكون أبسط تفسير ممكن ".
يلاحظ البحث عن القوانين والصيغ التي تشرح جميع الظواهر الفيزيائية. يشمل هذا البحث عمليات المستوى الجزئي وعمليات المستوى الكلي. إنها تختلف في القوة أو الطاقة التي يتم تبادلها.
يتم وصف التفاعل على مستوى المجال المغناطيسي بواسطة الكهرومغناطيسية.

"الكهرومغناطيسية *

تم وضع بداية عقيدة الظواهر الكهرومغناطيسية من خلال اكتشاف Oersted. في عام 1820 ، أوضح أورستد أن السلك الذي يتدفق من خلاله تيار كهربائي يتسبب في انحراف إبرة مغناطيسية. لقد درس هذا الانحراف بالتفصيل من وجهة النظر النوعية ، لكنه لم يقدم قاعدة عامة يمكن من خلالها تحديد اتجاه الانحراف في كل حالة على حدة. بعد أورستد ، اتبعت الاكتشافات بعضها البعض. نشر أمبير (1820) أعماله حول حركة التيار في التيار أو التيار على المغناطيس. يمتلك Ampere قاعدة عامة لعمل التيار على إبرة مغناطيسية: إذا تخيلت نفسك موجودًا في موصل يواجه الإبرة المغناطيسية ، علاوة على ذلك ، بحيث يكون للتيار اتجاه من الساقين إلى الرأس ، فإن القطب الشمالي ينحرف إلى اليسار. علاوة على ذلك ، سنرى أن أمبير قلل الظواهر الكهرومغناطيسية إلى ظواهر كهروديناميكية (1823). تعود أعمال أراغو أيضًا إلى عام 1820 ، الذي لاحظ أن السلك الذي يتدفق من خلاله تيار كهربائي يجذب برادة الحديد. كما قام لأول مرة بمغناطيس أسلاك من الحديد والصلب ، ووضعها داخل ملف من الأسلاك النحاسية يمر من خلالها التيار. تمكن أيضًا من جذب الإبرة عن طريق وضعها في ملف وتفريغ جرة ليدن من خلال الملف. بشكل مستقل عن أراغو ، اكتشف ديفي مغنطة الفولاذ والحديد بالتيار.

تعود التعريفات الكمية الأولى لتأثير التيار على المغناطيس بنفس الطريقة إلى عام 1820 وتنتمي إلى Biot و Savard.
إذا قمنا بإصلاح إبرة مغناطيسية صغيرة بالقرب من موصل عمودي طويل AB وقمنا بتخصيص مجال الأرض بمغناطيس NS (الشكل 1) ، فيمكننا إيجاد ما يلي:

1. عندما يمر التيار عبر الموصل ، يتم ضبط الإبرة المغناطيسية بطولها بزاوية قائمة على العمود المتعامد الذي تم إسقاطه من مركز السهم على الموصل.

2. تكون القوة المؤثرة على أحد القطبين n و s عمودية على المستوى المرسوم عبر الموصل وهذا القطب

3. تتناسب القوة التي يعمل بها تيار معين على إبرة مغناطيسية ، التي تمر عبر موصل مستقيم طويل جدًا ، عكسًا مع المسافة من الموصل إلى الإبرة المغناطيسية.

يمكن استنتاج كل هذه الملاحظات وغيرها من القانون الكمي الأولي التالي ، المعروف باسم قانون لابلاس-بيو-سافارت:

dF = k (imSin θ ds) / r2 ، (1) ،

حيث dF هو عمل العنصر الحالي على القطب المغناطيسي ؛ أنا هي القوة الحالية ؛ م هي مقدار المغناطيسية ، θ هي الزاوية التي يصنعها اتجاه التيار في العنصر مع الخط الذي يربط القطب بالعنصر الحالي ؛ ds هو طول العنصر الحالي ؛ r هي مسافة العنصر المدروس من القطب ؛ ك - معامل التناسب.

بناءً على القانون ، الإجراء يساوي التفاعل ، خلص أمبير إلى أن القطب المغناطيسي يجب أن يعمل على عنصر تيار بنفس القوة

دФ = ك (imSin θ ds) / r2 ، (2)

مباشرة في الاتجاه المعاكس للقوة dF ، والتي تعمل أيضًا في اتجاه يصنع زاوية قائمة مع مرور الطائرة عبر القطب والعنصر المحدد. على الرغم من أن التعبيرات (1) و (2) تتفقان جيدًا مع التجارب ، إلا أنه يجب النظر إليهما ليس كقانون من قوانين الطبيعة ، ولكن كوسيلة ملائمة لوصف الجانب الكمي للعمليات. السبب الرئيسي لذلك هو أننا لا نعرف أي تيارات أخرى غير التيارات المغلقة ، وبالتالي ، فإن افتراض العنصر الحالي هو خطأ أساسًا. علاوة على ذلك ، إذا أضفنا إلى التعبيرات (1) و (2) بعض الوظائف مقيدة بشرط أن يكون تكاملها على حلقة مغلقة يساوي صفرًا ، فلن يكون الاتفاق مع التجارب أقل اكتمالًا.

جميع الحقائق المذكورة أعلاه تؤدي إلى استنتاج مفاده أن التيار الكهربائي يسبب مجالًا مغناطيسيًا حوله. بالنسبة للقوة المغناطيسية لهذا المجال ، يجب أن تكون جميع القوانين الصالحة للمجال المغناطيسي بشكل عام صحيحة. على وجه الخصوص ، من المناسب تمامًا تقديم مفهوم خطوط القوة للمجال المغناطيسي الناتج عن التيار الكهربائي. يمكن تحديد اتجاه خطوط القوة في هذه الحالة بالطريقة المعتادة عن طريق برادة الحديد. إذا قمت بتمرير سلك عمودي بتيار عبر ورقة أفقية من الورق المقوى ورش نشارة الخشب على الورق المقوى ، فسيتم ترتيب نشارة الخشب في دوائر متحدة المركز ، إذا كان الموصل طويلًا بدرجة كافية فقط باستخدام نقر خفيف.
نظرًا لأن خطوط القوة قريبة حول السلك وبما أن خط القوة يحدد المسار الذي ستتحرك فيه وحدة المغناطيسية في حقل معين ، فمن الواضح أنه من الممكن إحداث دوران للقطب المغناطيسي حول التيار. أول جهاز تم فيه إجراء مثل هذا الدوران تم بناؤه بواسطة فاراداي. من الواضح أنه يمكن استخدام قوة المجال المغناطيسي للحكم على قوة التيار. سنتناول الآن هذه المسألة.

بالنظر إلى الإمكانات المغناطيسية لتيار مستقيم طويل جدًا ، يمكننا بسهولة إثبات أن هذا الجهد متعدد القيم. عند نقطة معينة ، يمكن أن يكون لها عدد لا نهائي من القيم المختلفة ، تختلف عن بعضها البعض بمقدار 4 كم π ، حيث k هو معامل ، وبقية الحروف معروفة. هذا يفسر إمكانية الدوران المستمر للقطب المغناطيسي حول التيار. 4 kmi هو العمل المنجز خلال دورة واحدة للقطب ؛ مأخوذ من طاقة المصدر الحالي. أهمية خاصة هي حالة التيار المغلق. يمكننا أن نتخيل تيارًا مغلقًا على شكل حلقة مصنوعة على سلك يتدفق من خلاله التيار. الحلقة لها شكل تعسفي. يتم طي طرفي الحلقة في حزمة (سلك) والانتقال إلى عنصر بعيد التسليم.

ما الذي يسبب انجذاب معادن معينة إلى المغناطيس؟ لماذا لا يجذب المغناطيس كل المعادن؟ لماذا يجذب أحد جانبي المغناطيس والآخر المعدن؟ وما الذي يجعل معادن النيوديميوم قوية جدًا؟

للإجابة على كل هذه الأسئلة ، يجب عليك أولاً تحديد المغناطيس نفسه وفهم مبدأه. المغناطيسات عبارة عن أجسام لديها القدرة على جذب الأجسام الحديدية والفولاذية وصد بعض الأشياء الأخرى بسبب تأثير مجالها المغناطيسي. تمر خطوط قوة المجال المغناطيسي من القطب الجنوبي للمغناطيس وتخرج من القطب الشمالي. يخلق المغناطيس الدائم أو الصلب باستمرار مجاله المغناطيسي. يمكن للمغناطيس الكهربي أو المغناطيس الناعم أن يخلق مجالات مغناطيسية فقط في وجود مجال مغناطيسي ولفترة قصيرة فقط ، بينما يكون في منطقة عمل مجال مغناطيسي واحد أو آخر. تخلق المغناطيسات الكهربائية مجالات مغناطيسية فقط عندما يتم تمرير الكهرباء عبر سلك الملف.

حتى وقت قريب ، كانت جميع المغناطيسات مصنوعة من عناصر معدنية أو سبائك. تكوين المغناطيس وتحديد قوته. على سبيل المثال:

تحتوي مغناطيسات السيراميك ، مثل تلك المستخدمة في الثلاجات وفي التجارب البدائية ، على خام الحديد بالإضافة إلى مركبات السيراميك. معظم مغناطيسات السيراميك ، والتي تسمى أيضًا مغناطيس الحديد ، لا تتمتع بجاذبية كبيرة.

تتكون مغناطيس النيكو من سبائك الألومنيوم والنيكل والكوبالت. إنها أقوى من مغناطيس السيراميك ، لكنها أضعف بكثير من بعض العناصر النادرة.

تتكون مغناطيسات النيوديميوم من الحديد والبورون وعنصر النيوديميوم النادر.

تحتوي مغناطيسات الكوبالت والسماريوم على الكوبالت والعناصر غير الشائعة في السماريوم. على مدى السنوات القليلة الماضية ، اكتشف العلماء أيضًا البوليمرات المغناطيسية ، أو ما يسمى بالمغناطيسات البلاستيكية. بعضها مرن للغاية وقابل للطرق. ومع ذلك ، يعمل البعض فقط في درجات حرارة منخفضة للغاية ، بينما لا يستطيع البعض الآخر سوى رفع المواد الخفيفة جدًا مثل برادة المعادن. ولكن من أجل الحصول على خصائص المغناطيس ، يحتاج كل من هذه المعادن إلى القوة.

صنع المغناطيس

تعمل العديد من الأجهزة الإلكترونية الحديثة على أساس المغناطيس. بدأ استخدام المغناطيس لإنتاج الأجهزة مؤخرًا نسبيًا ، لأن المغناطيسات الموجودة في الطبيعة لا تتمتع بالقوة اللازمة لتشغيل المعدات ، وفقط عندما تمكن الناس من جعلها أكثر قوة ، أصبحت عنصرًا لا غنى عنه في الإنتاج. يعتبر خام الحديد ، وهو نوع من المغنتيت ، أقوى مغناطيس من بين كل تلك الموجودة في الطبيعة. يمكنه جذب أشياء صغيرة مثل مشابك الورق والدبابيس.

في مكان ما في القرن الثاني عشر ، اكتشف الناس أنه يمكن استخدام خام الحديد لمغنطة جزيئات الحديد - هكذا صنع الناس البوصلة. لاحظوا أيضًا أنه إذا كنت ترسم مغناطيسًا باستمرار على طول الإبرة الحديدية ، فإن الإبرة ممغنطة. يتم سحب الإبرة نفسها في اتجاه الشمال والجنوب. في وقت لاحق ، أوضح العالم الشهير ويليام جيلبرت أن حركة الإبرة الممغنطة في اتجاه الشمال والجنوب تحدث بسبب حقيقة أن كوكب الأرض يشبه إلى حد بعيد مغناطيس ضخم بقطبين - القطبين الشمالي والجنوبي. إبرة البوصلة ليست قوية مثل العديد من المغناطيس الدائم المستخدم اليوم. لكن العملية الفيزيائية التي تمغنط إبر البوصلة وقطع سبائك النيوديميوم هي نفسها تقريبًا. يتعلق الأمر كله بالمناطق المجهرية التي تسمى المجالات المغناطيسية ، والتي تعد جزءًا من بنية المواد المغناطيسية مثل الحديد والكوبالت والنيكل. كل مجال عبارة عن مغناطيس صغير ومنفصل بقطبين شمالي وجنوبي. في المواد المغناطيسية غير الممغنطة ، يشير كل من الأقطاب الشمالية في اتجاه مختلف. المجالات المغناطيسية التي تشير في اتجاهين متعاكسين تعمل على موازنة بعضها البعض ، وبالتالي فإن المادة نفسها لا تنتج مجالًا مغناطيسيًا.

من ناحية أخرى ، في المغناطيس ، تشير جميع المجالات المغناطيسية تقريبًا أو معظمها على الأقل في اتجاه واحد. بدلاً من موازنة بعضها البعض ، تتحد الحقول المغناطيسية المجهرية معًا لتكوين مجال مغناطيسي كبير واحد. كلما زاد عدد المجالات التي تشير في اتجاه واحد ، كلما كان المجال المغناطيسي أقوى. يمتد المجال المغناطيسي لكل مجال من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي.

هذا ما يفسر لماذا ، إذا قمت بتقسيم مغناطيس إلى نصفين ، فستحصل على مغناطيسين صغيرين بقطبين شمالي وجنوبي. كما يفسر سبب جذب القطبين المعاكسين - تخرج خطوط القوة من القطب الشمالي لمغناطيس واحد وتخترق القطب الجنوبي لمغناطيس آخر ، مما يتسبب في جذب المعادن وإنشاء مغناطيس أكبر. يحدث التنافر وفقًا لنفس المبدأ - تتحرك خطوط القوة في اتجاهين متعاكسين ، ونتيجة لمثل هذا الاصطدام ، تبدأ المغناطيسات في التنافر.

صنع المغناطيس

من أجل صنع مغناطيس ، تحتاج فقط إلى "توجيه" المجالات المغناطيسية للمعدن في اتجاه واحد. للقيام بذلك ، تحتاج إلى جذب المعدن نفسه. دعونا نفكر مرة أخرى في حالة الإبرة: إذا كان المغناطيس يتحرك باستمرار في اتجاه واحد على طول الإبرة ، فسيتم محاذاة اتجاه جميع مناطقه (المجالات). ومع ذلك ، يمكن محاذاة المجالات المغناطيسية بطرق أخرى ، على سبيل المثال:

ضع المعدن في مجال مغناطيسي قوي في اتجاه الشمال والجنوب. - حرك المغناطيس في اتجاه الشمال والجنوب ، واضربه باستمرار بمطرقة ، مع محاذاة مجالاته المغناطيسية. - تمرير تيار كهربائي عبر المغناطيس.

يتكهن العلماء بأن طريقتين من هذه الطرق تفسران كيفية تشكل المغناطيس الطبيعي في الطبيعة. يجادل علماء آخرون بأن خام الحديد المغناطيسي يصبح مغناطيسًا فقط عندما يضربه البرق. لا يزال البعض الآخر يعتقد أن خام الحديد في الطبيعة قد تحول إلى مغناطيس في وقت تكوين الأرض وبقي على قيد الحياة حتى يومنا هذا.

تعتبر الطريقة الأكثر شيوعًا لصنع المغناطيس اليوم هي عملية وضع المعدن في مجال مغناطيسي. يدور المجال المغناطيسي حول كائن معين ويبدأ في محاذاة جميع مجالاته. ومع ذلك ، في هذه المرحلة ، قد يكون هناك تأخر في إحدى هذه العمليات ذات الصلة ، والتي تسمى التباطؤ. قد يستغرق الأمر عدة دقائق لإجبار المجالات على تغيير الاتجاه في اتجاه واحد. إليك ما يحدث خلال هذه العملية: تبدأ الحقول المغناطيسية بالدوران ، وتصطف على طول خط المجال المغناطيسي بين الشمال والجنوب.

المناطق التي تواجه بالفعل الشمال والجنوب تزداد اتساعًا ، في حين أن المناطق المحيطة بها تتضاءل. تتوسع جدران المجال ، والحدود بين المجالات المجاورة ، تدريجياً ، بسبب زيادة المجال نفسه. في مجال مغناطيسي قوي جدًا ، تختفي بعض جدران المجال تمامًا.

اتضح أن قوة المغناطيس تعتمد على مقدار القوة المستخدمة لتغيير اتجاه المجالات. تعتمد قوة المغناطيسات على مدى صعوبة محاذاة هذه المجالات. المواد التي يصعب جذبها تحتفظ بمغناطيسيتها لفترات أطول ، بينما المواد التي يسهل مغنطتها تميل إلى إزالة المغناطيسية بسرعة.

يمكنك تقليل قوة المغناطيس أو إزالته تمامًا عن طريق توجيه المجال المغناطيسي في الاتجاه المعاكس. يمكنك أيضًا إزالة مغنطة المادة عن طريق تسخينها إلى نقطة كوري ، أي. حدود درجة الحرارة للحالة الحديدية الكهربية التي تبدأ عندها المادة في فقد مغناطيسيتها. تعمل درجة الحرارة المرتفعة على إزالة مغناطيسية المادة وإثارة الجسيمات المغناطيسية ، مما يؤدي إلى تعطيل توازن المجالات المغناطيسية.

نقل المغناطيس

تُستخدم مغناطيسات كبيرة وقوية في العديد من مجالات حياة الإنسان - من تسجيل البيانات إلى توصيل التيار عبر الأسلاك. لكن الصعوبة الرئيسية في استخدامها في الممارسة العملية هي كيفية نقل المغناطيس. أثناء النقل ، يمكن أن يتسبب المغناطيس في إتلاف الأشياء الأخرى ، أو قد تتسبب أشياء أخرى في إتلافها ، مما يجعل استخدامها صعبًا أو شبه مستحيل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المغناطيسات تجتذب باستمرار العديد من الحطام المغنطيسي الحديدي ، والتي يصعب التخلص منها في بعض الأحيان وخطيرة في بعض الأحيان.

لذلك ، أثناء النقل ، يتم وضع مغناطيسات كبيرة جدًا في صناديق خاصة أو يتم نقل المواد المغناطيسية ببساطة ، والتي يتم تصنيع المغناطيس منها باستخدام معدات خاصة. في الواقع ، هذه المعدات عبارة عن مغناطيس كهربائي بسيط.

لماذا يلتصق المغناطيس ببعضه البعض؟

ربما تعلم من فصل الفيزياء أنه عندما يمر تيار كهربائي عبر سلك ، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا. في المغناطيس الدائم ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي أيضًا بواسطة حركة شحنة كهربائية. لكن المجال المغناطيسي في المغناطيس لا يتشكل بسبب حركة التيار عبر الأسلاك ، ولكن بسبب حركة الإلكترونات.

يعتقد الكثير من الناس أن الإلكترونات عبارة عن جسيمات صغيرة تدور حول نواة الذرة ، مثل الكواكب التي تدور حول الشمس. لكن كما يشرح علماء فيزياء الكم ، فإن حركة الإلكترونات أكثر تعقيدًا من ذلك بكثير. أولاً ، تملأ الإلكترونات المدارات الشبيهة بالصدفة للذرة ، حيث تتصرف مثل الجسيمات والموجات. للإلكترونات شحنة وكتلة ويمكنها أيضًا التحرك في اتجاهات مختلفة.

وعلى الرغم من أن إلكترونات الذرة لا تسافر لمسافات طويلة ، فإن هذه الحركة كافية لتكوين مجال مغناطيسي صغير. وبما أن الإلكترونات المقترنة تتحرك في اتجاهين متعاكسين ، فإن مجالاتها المغناطيسية تتوازن مع بعضها البعض. في ذرات العناصر المغناطيسية ، على العكس من ذلك ، لا يتم إقران الإلكترونات وتتحرك في نفس الاتجاه. على سبيل المثال ، يحتوي الحديد على ما يصل إلى أربعة إلكترونات غير متصلة تتحرك في نفس الاتجاه. نظرًا لعدم وجود حقول متعارضة ، فإن هذه الإلكترونات لها عزم مغناطيسي مداري. العزم المغناطيسي هو متجه له حجمه واتجاهه.

في المعادن مثل الحديد ، تجبر العزم المغناطيسي المداري الذرات المجاورة على الاصطفاف على طول خطوط القوة بين الشمال والجنوب. الحديد ، مثله مثل المواد المغناطيسية الأخرى ، له بنية بلورية. عندما تبرد بعد عملية الصب ، تصطف مجموعات من الذرات من مدار دوران متوازي داخل الهيكل البلوري. هذه هي الطريقة التي تتشكل بها المجالات المغناطيسية.

ربما لاحظت أن المواد التي تصنع مغناطيسًا جيدًا قادرة أيضًا على جذب المغناطيس نفسه. وذلك لأن المغناطيس يجذب المواد ذات الإلكترونات غير المزدوجة التي تدور في نفس الاتجاه. وبعبارة أخرى ، فإن الجودة التي تحول المعدن إلى مغناطيس تجذب أيضًا المعدن إلى المغناطيس. العديد من العناصر الأخرى مغناطيسية - تتكون من ذرات غير متزاوجة تخلق مجالًا مغناطيسيًا يصد المغناطيس قليلاً. العديد من المواد لا تتفاعل مع المغناطيس على الإطلاق.

قياس المجال المغناطيسي

يمكنك قياس المجال المغناطيسي باستخدام أدوات خاصة مثل مقياس التدفق. يمكن وصفه بعدة طرق: - يتم قياس خطوط المجال المغناطيسي في Weber (WB). في الأنظمة الكهرومغناطيسية ، تتم مقارنة هذا التدفق بالتيار.

تُقاس شدة المجال ، أو كثافة التدفق ، بوحدة تسلا (T) أو غاوس (G). واحد تسلا يساوي 10000 جاوس.

يمكن أيضًا قياس شدة المجال بالشبكات لكل متر مربع. - يقاس حجم المجال المغناطيسي بالأمبير لكل متر أو بدرجات.

أساطير المغناطيس

نواجه المغناطيس طوال اليوم. توجد ، على سبيل المثال ، في أجهزة الكمبيوتر: يسجل القرص الصلب جميع المعلومات باستخدام المغناطيس ، كما تُستخدم المغناطيسات في العديد من شاشات الكمبيوتر. تعتبر المغناطيسات أيضًا جزءًا لا يتجزأ من أجهزة تلفزيون CRT ، ومكبرات الصوت ، والميكروفونات ، والمولدات ، والمحولات ، والمحركات الكهربائية ، والأشرطة ، والبوصلة ، وعدادات سرعة السيارة. للمغناطيس خصائص مذهلة. يمكن أن تحفز التيار في الأسلاك وتتسبب في دوران المحرك. يمكن لمجال مغناطيسي قوي بما فيه الكفاية رفع الأشياء الصغيرة أو حتى الحيوانات الصغيرة. تتطور قطارات التعليق المغناطيسي بسرعة عالية فقط بسبب الدفع المغناطيسي. وفقًا لمجلة Wired ، يقوم بعض الأشخاص بإدخال مغناطيس نيوديميوم صغير في أصابعهم من أجل اكتشاف المجالات الكهرومغناطيسية.

تسمح أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي ، التي تعمل عن طريق مجال مغناطيسي ، للأطباء بفحص الأعضاء الداخلية للمرضى. يستخدم الأطباء أيضًا مجال النبض الكهرومغناطيسي لمعرفة ما إذا كانت العظام المكسورة تلتئم بشكل صحيح بعد الاصطدام. يتم استخدام مجال كهرومغناطيسي مشابه من قبل رواد الفضاء الذين هم في حالة انعدام الجاذبية لفترة طويلة من أجل منع إجهاد العضلات وكسر العظام.

تستخدم المغناطيسات أيضًا في الممارسة البيطرية لعلاج الحيوانات. على سبيل المثال ، غالبًا ما تعاني الأبقار من التهاب شبكية القلب الرضحي ، وهو مرض معقد يتطور في هذه الحيوانات ، والتي غالبًا ما تتغذى على أجسام معدنية صغيرة مع الطعام الذي يمكن أن يتلف جدران المعدة أو الرئتين أو قلب الحيوان. لذلك ، غالبًا قبل إطعام الأبقار ، يستخدم المزارعون المتمرسون المغناطيس لتنظيف طعامهم من الأجزاء الصغيرة غير الصالحة للأكل. ومع ذلك ، إذا كانت البقرة قد ابتلعت بالفعل معادن ضارة ، فسيتم منحها المغناطيس مع الطعام. مغناطيس النيكو الطويل الرقيق ، والذي يطلق عليه أيضًا "مغناطيس البقر" ، يجذب جميع المعادن ويمنعها من إيذاء معدة البقرة. تساعد هذه المغناطيسات حقًا في علاج حيوان مريض ، ولكن لا يزال من الأفضل التأكد من عدم دخول أي عناصر ضارة إلى طعام البقرة. أما بالنسبة للناس ، فيحظر عليهم ابتلاع المغناطيس ، لأنهم ، مرة واحدة في أجزاء مختلفة من الجسم ، سيستمرون في الانجذاب ، مما قد يؤدي إلى منع تدفق الدم وتدمير الأنسجة الرخوة. لذلك ، عندما يبتلع الشخص مغناطيسًا ، فإنه يحتاج إلى عملية جراحية.

يعتقد بعض الناس أن العلاج المغناطيسي هو مستقبل الطب ، لأنه أحد أبسط العلاجات وأكثرها فعالية للعديد من الأمراض. لقد أصبح الكثير من الناس مقتنعين بالفعل بعمل المجال المغناطيسي في الممارسة. تعتبر الأساور والقلائد والوسائد والعديد من المنتجات المماثلة الأخرى أفضل من الحبوب لعلاج مجموعة متنوعة من الأمراض - من التهاب المفاصل إلى السرطان. يعتقد بعض الأطباء أيضًا أن كوبًا من الماء الممغنط كإجراء وقائي يمكن أن يخفف معظم الأمراض غير السارة. في أمريكا ، يتم إنفاق حوالي 500 مليون دولار سنويًا على العلاج المغناطيسي ، وينفق الناس في جميع أنحاء العالم ما متوسطه 5 مليارات دولار على مثل هذا العلاج.

يفسر أنصار العلاج المغناطيسي فائدة طريقة العلاج هذه بطرق مختلفة. يقول البعض أن المغناطيس قادر على جذب الحديد الموجود في الهيموجلوبين في الدم ، وبالتالي تحسين الدورة الدموية. يدعي آخرون أن المجال المغناطيسي يغير بطريقة ما بنية الخلايا المجاورة. لكن في الوقت نفسه ، لم تؤكد الدراسات العلمية أن استخدام المغناطيسات الساكنة يمكن أن يريح الشخص من الألم أو يعالج المرض.

يقترح بعض المؤيدين أيضًا أن جميع الناس يستخدمون المغناطيس لتنقية المياه في منازلهم. وفقًا للمصنعين أنفسهم ، يمكن للمغناطيسات الكبيرة تنقية الماء العسر عن طريق إزالة جميع السبائك المغناطيسية الضارة منه. ومع ذلك ، يقول العلماء أن المغناطيسات الحديدية لا تصنع الماء العسر. علاوة على ذلك ، فإن عامين من استخدام المغناطيس في الممارسة العملية لم تظهر أي تغييرات في تكوين الماء.

ولكن ، على الرغم من أنه من غير المرجح أن يكون للمغناطيس تأثير علاجي ، إلا أنها لا تزال تستحق الدراسة. من يدري ، ربما في المستقبل سنظل نكشف الخصائص المفيدة للمغناطيس.