If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:8:48

Видео транскрипция

Във физиката има закон, който е устоял на проверката на времето. Законите идват и си отиват. Понякога откриваме нови неща. Трябва да ги изоставим, да ги променим, да ги настроим, да ги изменим, да ги захвърлим, но има един закон, който се е задържал доста дълго време и никой никога не е опитал да го обори, нито е открил експеримент, който е показал, че той е грешен, и той се нарича закон за запазване на заряда. И в този определен пример говорим за електрически заряд. Какво означава това? Представи си, че имаш една кутия и вътре в тази кутия ще поставя няколко заряда. Да кажем, че тук имаме една частица и нейният заряд е +2 кулона. После имаме друг заряд, който си лети тук и той има заряд от -3 кулона. А тук имаме друг заряд, който има +5 кулона. Тези си летят наоколо. Законът за запазване на заряда ни казва, че ако тази кутия е затворена, в смисъл, че никакъв заряд не може да влезе или излезе... Няма да оставя никакъв заряд да влезе и няма да оставя никакъв заряд да излезе. И ако това е така, общият заряд в тази област на пространството трябва да е константа, когато събереш всичко. Ако искаш математическо твърдение – обичам математика – математическото твърдение е, че ако събереш – сигма е модерната буква за събиране – всички заряди в дадена област, стига да – ето я звездичката – стига никакъв заряд да не влиза или излиза, тогава общото количество заряд в тази област от пространството трябва да е константа. Тези изчисления изглеждат сложни, но всъщност е лесно. Просто казвам, че ако събереш всичкия този заряд... + 2 кулона + 5 кулона - 3 кулона, получаваш едно число и това число представлява общият заряд тук, който ще е – 5 плюс 2 е 7, минус 3, е 4. +4 кулона. Ако отвориш тази кутия, винаги ще намериш 4 кулона тук. Това звучи очевидно. Може да си кажеш: "Ако не позволиш на тези заряди да навлязат или излязат, разбира се, че ще намериш само 4 кулона тук, понеже имаше тези три заряда." Но това не е задължително. Физиците знаят, че ако сблъскаш две частици, не е нужно тези неща да запазят идентичността си. В някакъв по-късен момент от времето може да се окажа с осем частици. И ако събера техните заряди, все още ще получа 4. Това е ключовата идея тук. Ето защо това не е произволно, безсмислено, тривиално твърдение. Това ни казва нещо полезно, понеже ако тези бяха протони – те не са, понеже това е +2 кулона, а протонът има много различен заряд, но да кажем, че, за целта на спора, това беше един протон – сблъсква се с някаква друга частица, един електрон, много бързо. Ако има достатъчно енергия, може да не се окажеш с един протон и един електрон. Може да получиш муони или кварки, или, ако това е друго протон, получаваш частици на Хикс или нещо такова. И в някакъв по-късен момент от време, ето защо това е важно и не е тривиално, понеже ако това наистина е затворено и единственото нещо, което става тук, е поради тези частици. Kаквито наследници създадат, в някакъв по-късен момент във времето може да се окажа с – да кажем, че тази дори не е нужно да има същия заряд, може би тази е +1 кулон. И получавам един заряд тук, който има -7 кулона. Ако това бяха фундаментални частици, те щяха да имат много по-малки заряди от това, но големите числа са по-добри, за да предадем идеята. И да кажем, че това е -4 кулона. И получаваш някаква друга частица, някаква друга частица, която дори нямаш тук – никоя от тези частици не беше тук преди. И някакъв заряд q. Оказваме се с тези 4 различни частици. Имаше някаква странна реакция и тези създадоха тези частици. Какъв е зарядът на това q? Това е въпрос, на който можем да отговорим сега и дори не е толкова трудно. Знаем заряда на всички останали. Знаем, че ако събереш всички от тези, трябва да дадат сбор от същото количество заряд, което имаше преди, понеже законът за запазване на заряда казва, че ако не позволиш на никакъв заряд да влезе или излезе, общият заряд тук трябва да остане същият. Нека просто направим това. Какво правим? Събираме всички тях. Казваме, че +1 + (-7) кулона плюс -4 кулона плюс какъвто заряд е тази неизвестна, мистериозна частица, знаем, че това трябва да е равно... На какво трябва да е равно това? Трябва да е равно на общия заряд, понеже това число не се променя. Това беше общият заряд преди – +4 кулона. Това означава, че това трябва да е общият заряд тук след това. Това ни казва законът за запазване на енергията. Това трябва да е равно на +4. -7 и -4 е -11, плюс 1 е -10. Получавам -10 кулона плюс... Тези q изглеждат като деветки, извинявай. Това е законът за запазване на заряда. Ще добавя малка опашка. Това не е законът за запазване на деветките. Това е малко q. Това е малко q, а не 9. И +q е равно на 4. Сега знаем, че зарядът трябва да има заряд от 14 кулона, за да удовлетвори това уравнение. Но дори не ти трябва кутия. Никой не върши физика в кутия. Да кажем, че правим един експеримент и има някаква частица х. И тя има определено количество заряд, да кажем, +3 кулона. Това ще е много за една частица, но за целта на спора, да кажем, че има +3 кулона. Тя се разлага. Понякога частиците се разлагат, буквално изчезват, превръщат се в други частици. Да кажем, че се превръща в частица у и частица z. Просто им давам случайни имена. И откриваш, че тази частица у има заряд от +2 кулона, а тази частица z има заряд от -1 кулон. Възможно ли е това? Не, това не е възможно. Ако откриеш това, нещо се е объркало, понеже от тази страна тук започна с +3 кулона. Ето тук, според закона за запазване на заряда, трябва да получиш +3 кулона, но +2 кулона минус 1 кулон е само 1 кулон. Тук ти липсват 2 кулона. Къде отидоха другите 2 кулона? Трябва да е имало някаква мистериозна частица, която пропусна. Нещо се е случило. Или детекторът ти е объркал, или просто не е засякъл частица, която е имала друго количество заряд. Колко заряд трябва да е имала? Тази цялата страна ще даде сбор от 3. Ако започна с 3... ето тук тези двете, у и z, са само 1 кулон. Това означава, че остатъкът, двата кулона, липсващите два кулона, трябва да са тук. Трябва да е имало някаква частица или пропуснат заряд, който е имал +2 кулона. Това друга частица у ли е? Може би – ето затова физиката е забавна. Може би е тази, може би пропусна някоя друга. Нека те попитам следното. Да кажем, че се отървем от всички тези заряди. Това понякога побърква хората. Гледай. Да кажем, че това няма заряд. Няма заряд, без заряд е. Имаш някаква частица с 0 кулона. Възможно ли е да получиш частици, които имат заряд? Да, може да се случи. Всъщност ако имаш един фотон, който няма никакъв заряд, възможно е този фотон да се превърне в заредени частици. Как е възможно това? Не нарушава ли това закона за запазване на заряда? Не, но трябва да се увериш, че какъвто заряд получи това, да кажем, +3 кулона, тогава това ще трябва да има -3 кулона, така че общото количество заряд тук да е 0 кулона, точно както беше преди. Това е странно, но да, фотонът, един лъч светлина, може да се превърне в един електрон, но това означава, че също трябва да се превърне в един анти-електрон, понеже тук трябва да има общ заряд от 0. И един анти-електрон има същия заряд както един електрон, но положителен, вместо отрицателен. Затова се нарича позитрон. Антиелектроните се наричат позитрони, понеже те са същите като електроните, просто са положителни. Не е нужно да знаеш това. Всъщност не е нужно да знаеш много от физиката на частиците, това е цялата идея. Просто това да знаеш запазването на заряда ти позволява да правиш твърдения за физиката на частиците, понеже знаеш, че зарядът трябва да бъде запазен. А това е мощен инструмент в анализирането на тези реакции по отношение на това кое е и кое не е възможно.
Кан Академия – на български благодарение на сдружение "Образование без раници".