З чого все складається

Увага: Через позицію правовласника щодо вмісту дане відео українською було видалене з Ютуб каналу "Цікава наука". Ви зможете знайти його на Толоці.

На прості запитання часто найважче відповісти.
Що таке річ?
Чому щось відбувається?
І чому це відбувається так, як відбувається?
Давайте спробуємо підійти до цього крок за кроком.
З чого ви зроблені?
Ви — це матерія, яка складається з молекул, які складаються з атомів, які складаються з елементарних частинок.
Але, якщо елементарні частинки є найменшими з існуючих речей, то з чого вони зроблені?
Щоб відповісти на це просте запитання, почнімо з простого.
Давайте очистимо всесвіт повністю, приберемо матерію, антиматерію, випромінювання, частинки — усе.
Тепер давайте розглянемо ближче абсолютно ніщо.
Що таке порожній простір?
Це те, що ми називаємо вакуумом?
Тут немає ні атомів, ні матерії, немає нічого.
Та чи насправді тут зовсім порожньо?
Ніщо не дає нам будівельних блоків для всього.
У певному сенсі, порожній простір більше схожий на величезний спокійний океан.
Вода дуже спокійна, поки нічого не відбувається, але сильний вітер може створити великі хвилі.
Наш всесвіт працює подібним чином.
Такі океани є повсюди, фізики називають їх полями.
Це може видатися незвичайним та новим, але подумайте, наприклад, про випромінювання.
Через збурення електромагнітного поля створюється невеличка хвиля, що являє собою частинку — фотон.
Частинку, що переносить випромінювання, яке ми сприймаємо як світло.
І це не є унікальним лише для світла.
Кожна елементарна частинка у всесвіті утворена таким чином.
Існують поля для кожної елементарної частинки матерії зі своїми власними законами.
Для прикладу, разом з електромагнітними полями всюди у всесвіті існує поле електронів.
Маленькі збурення у цьому полі і є електронами.
Загалом, поля нашого всесвіту можуть відповідати за сімнадцять видів частинок, які можуть бути поділені на три категорії — лептони, кварки та бозони.
Лептони охоплюють електрон, а також подібні до нього мюон і тау-лептон.
Кожній з цих частинок відповідає пов’язане з нею нейтрино.
Також існують кварки.
Кварки належать до ядерної групи частинок.
Їх завжди знаходять пов’язаними одним з одним у групи, або пари, що утворюють протони й нейтрони, з яких складаються ядра атомів.
Електрони та кварки разом є складовими частинками матерії.
З них складаються всі речі навколо вас.
Повітря, яким ви дихаєте, сонце, що зігріває вас, комп’ютер, який ви зараз використовуєте, щоб відволіктися від роботи.
Але речі не лише просто існують, вони також роблять щось.
У певному філософському сенсі властивості речі, така ж її частина, як й існування.
Саме тут бозони й створювані ними поля вступають у гру.
В той час, як кварки та лептони породжуються полями матерії, бозони створюються силовими полями.
Ми кажемо, що всесвітом керують сили.
І на сьогодні відкрито чотири фундаментальних сили — гравітація, електромагнетизм, сильна та слабка ядерна взаємодія.
Вони являють собою правила гри, в якій гравцями є елементарні частинки, а самою грою — всесвіт.
Вони вказують частинкам, що ті можуть робити, та яким чином.
Слон ходить по діагоналі, безмасові частинки рухаються зі швидкістю світла, кінь може перескакувати, гравітація притягує.
Сили є правилами взаємодії частинок, що зрештою робить їх тими правилами, що допомагають частинкам формувати усі ті великі об’єкти, які ми бачимо у всесвіті.
Гравітація — це правило не лише для орбіт навколо Сонця, чи падаючих з дерева яблук.
Будучи правилом, вона наказує матерії притягуватися, завдяки чому створюються планети та зорі.
Електромагнетизм — це правило не лише для магнітного притягання чи відштовхування, чи для електричного струму в лампі.
Він керує всіма міжатомними зв’язками, формуванням кожної молекули.
Всі разом сили та частинки являють собою щось на кшталт конструктора всього існуючого.
Бозони ніби посланці рухаються між частинками матерії й немов з’єднують їх, вказуючи цим частинкам як рухатися.
Кожна частинка використовує певний набір сил, щоб взаємодіяти з іншими частинками.
Кварки, наприклад, можуть взаємодіяти між собою за допомогою електромагнітних та сильних ядерних взаємодій.
Але електрони не використовують сильних ядерних сил, а лише електромагнітні.
Кварки обмінюються бозонами, передаючи один одному сильне ядерне притягання, тоді як протони, які складаються з кварків, обмінюються з електронами іншими частинками — фотонами.
Таким чином кварки є замкненими в атомних ядрах, тоді як електрони залишаються прикріпленими їхнім електричним притяганням, формуючи атоми.
Незважаючи на те, що у всесвіті є багато дуже дивних явищ, таких як життя, наднові зорі, та комп’ютери, що здаються складними, на перший погляд, та якщо ви розглянете будь-що під достатньо великим збільшенням, то все, що ви отримаєте — це сімнадцять елементарних частинок, що набувають форм завдяки полям, та грають у гру за чотирма правилами.
Тобто, в загальних рисах, все, що відомо на сьогодні, є те, що стан речей є саме таким.
Цю теорію фізики називають стандартною моделлю фізики елементарних частинок.
Ви є нічим іншим, чим збуренням в океані, що збуджується енергією, та керується силами, які являють собою закони всесвіту.
Але, що таке сила? І чому вона існує?
Нам доведеться дослідити ще декілька простих питань, щоб дати на це відповідь.