Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ЧЕ)"

Чётность

Чётность, квантовомеханическая характеристика состояния физической микрочастицы (молекулы, атома, атомного ядра, элементарной частицы), отображающая свойства симметрии этой микрочастицы относительно зеркальных отражений. В процессах, обусловленных сильными взаимодействиями и электромагнитными взаимодействиями , имеет место закон сохранения Ч.: физическая система, обладавшая в начальном состоянии зеркальной симметрией определённого типа, сохраняет эту симметрию во все последующие моменты времени. Сохранение Ч. приводит к ряду отбора правил в электромагнитном излучении атомов и атомных ядер, в ядерных реакциях и в реакциях взаимопревращений элементарных частиц.

  Закон сохранения Ч. можно продемонстрировать на примере Зеемана эффекта . При наложении магнитного поля интенсивность излучения отдельных спектральных линий остаётся симметричной относительно плоскости, перпендикулярной полю, хотя и перестаёт быть одинаковой во всех направлениях. Излучение вдоль поля такое же, как и в противоположном направлении. Если представить себе установку для наблюдения эффекта Зеемана в виде кругового проводника с током и с образцом, помещенным в центре круга, то зеркальная симметрия этой установки становится очевидной, но лишь при условии, что все элементарные частицы, из которых состоит установка, обладают зеркальной симметрией. Т. о., закон сохранения Ч. основывается на допущении, что электроны, протоны и другие частицы переходят в себя при зеркальном отражении.

  Вместо зеркальной симметрии относительно плоскости удобнее рассматривать операцию инверсии координатных осей, r ® —r (или х ® —х , у ® —у , z ® —z ) (см. Пространственная инверсия ).

  Законом сохранения Ч. определяются трансформационные свойства физических величин при инверсии координатных осей. Так, из допущения о том, что заряженная частица, например электрон, при инверсии переходит сама в себя, следует, что электрический заряд q есть скаляр, плотность тока j и напряжённость электрического поля Е – истинные (полярные) векторы, а напряжённость магнитного поля Н — аксиальный вектор (псевдовектор): q ® q' , j ® —j' , Е ® —Е' , Н ® Н'.

  В слабых взаимодействиях , обусловливающих, в частности, бета-распад ядер, закон сохранения Ч. нарушается. Такое нарушение было предсказано в 1956 Ли Цзун-дао и Ян Чжэнь-нином и подтверждено экспериментально в 1957 Ву Цзянь-сюн с сотрудниками в b-распаде ядер, а также американскими физиками Л. Ледерманом, Р. Гарвином и др. в распаде мюона . Ч. не сохраняется также в распадах заряженных пи-мезонов ,К-мезонов и гиперонов . Советскими физиками Ю. Г. Абовым и др., а также В. М. Лобашёвым обнаружено слабое несохранение Ч. при нуклон-нуклонных взаимодействиях.

  На рис. изображена принципиальная схема опыта Ву. Образец, содержащий радиоактивный изотоп ⁶⁰ Co, помещен в магнитное поле Н кругового тока. Поле Н ориентирует вдоль поля сравнительно большие по величине магнитные моменты ядер ⁶⁰ Со. Маленькой стрелкой указано направление скоростей электронов внутри проводника. Как и в эффекте Зеемана, вся система зеркально симметрична относительно плоскости, в которой течёт круговой ток. При выполнении закона сохранения Ч. интенсивность излучения электронов (е^¾ ) при электронном (b-распаде должна быть одинаковой по обе стороны этой плоскости. В эксперименте же наблюдалась резкая асимметрия: по одну сторону плоскости испускалось на 40% больше электронов, чем по другую. Из опыта Ву следует, что напряжённость магнитного поля не аксиальный, а полярный вектор. Это не противоречит уравнениям электродинамики, если одновременно принять, что плотность тока и напряжённость электрического поля – аксиальные векторы, а электрический заряд – псевдоскаляр. Псевдоскалярность заряда означает, что при зеркальном отражении электроны переходят в позитроны (е⁺ ) и вообще все частицы – в соответствующие античастицы . Возможность такой трактовки отражений была указана американскими учёными Э. Вигнером, Г. Виком и А. Уайтменом ещё в 1952. Зеркальное отражение, сопровождающееся заменой всех частиц на античастицы, Л. Д. Ландау назвал комбинированной инверсией . Допущение о симметрии законов природы относительно комбинированной инверсии выражается законом сохранения комбинированной чётности. При замене закона сохранения Ч. на закон сохранения комбинированной Ч. схема опыта Ву перестаёт быть зеркально симметричной, т.к. зеркальным отображением этого опыта (рис. ) будет позитронный бета-распад ядра антикобальта,

(состоящего из антипротонов и антинейтронов), в магнитном поле кругового тока позитронов. Т. к. заряд позитрона положителен, то при том же направлении движения носителей заряда знак тока изменится, что приведёт и к изменению знака магнитного поля (Н’ ).

  Т. о., закон сохранения Ч. является приближённым, справедливым лишь в пренебрежении слабыми взаимодействиями. С такой же точностью справедлива традиционная трактовка (Н — аксиальный вектор и т.д.) трансформационных свойств электромагнитных величин относительно инверсии координатных осей.

  В квантовой теории Ч. состояния системы из n частиц определяется как собственное значение оператора инверсии Р. Действие оператора Р на вектор состояния Y (p₁ ,..., pn ) состоит в изменении знаков импульсов p_i частиц и в умножении на произведение П₁ ... П_n внутренних чётностей частиц. Внутренняя Ч. – неотъемлемое свойство частицы и равна либо +1, либо —1. Частицы, для которых П_к = 1, называются чётными, а частицы, у которых П_к = —1, – нечётными. Внутренняя Ч. пи-мезонов отрицательна. Внутренние Ч. античастиц с полуцелым спином противоположны Ч. соответствующих частиц. Оператор Р не действует на проекции спинов и на заряды. Собственные значения оператора Р равны ± 1. Состояния с Р = 1 называются чётными, а с Р = —1 – нечётными.

  Из определения Ч. вытекают правила для установления Ч. физических систем из нескольких частиц: 1) Ч. системы n частиц с орбитальными моментами

,... ,

равна

П₁ ... П_n

  (здесь  — постоянная Планка, l_i — целые числа); 2) Ч. П₁₂ сложной системы, состоящей из двух подсистем с Ч. соответственно П₁ , П₂ , равна П₁₂ = П₁ П₂ (— 1) ^L , где  — орбитальный момент относительного движения подсистем.

  У квантов электромагнитного поля не существует ни внутренней Ч., ни орбитального момента. Ч. кванта электромагнитного излучения (фотона) определяется его мультипольностью (см. Мультиполь ). Ч. электрического 2l -поля равна (—1) ^l , а Ч. магнитного 2l -поля равна (—1) ^l+1. Поэтому Ч. физ. системы сохраняется при испускании или поглощении электрического мультипольного кванта с чётным l или магнитного мультипольного кванта с нечётным l и изменяется на противоположную при испускании или поглощении электрического (магнитного) мультипольного кванта с нечётным (чётным) l. Правила отбора по Ч. при электромагнитном излучении атомов и ядер возникают за счёт того, что при одинаковой мультипольности и прочих равных условиях магнитное излучение значительно слабее электрического. Отношение вероятностей магнитного и электрических излучений имеет порядок (2pR/ l)² , где R — линейный размер излучателя, l — длина волны излучаемого кванта. Это отношение и для ядер, и для атомов, как правило, значительно меньше единицы, так что правила отбора по Ч. проявляются достаточно резко.

  Закон сохранения Ч. (называемый также Р -инвариантностью) формулируется как сохранение величины Р при сильных и электромагнитных взаимодействиях.

  Понятие внутренней Ч. частицы, а тем самым и Ч. состояния, содержит некоторую степень неоднозначности, связанную с невозможностью сравнить между собой Ч. состояний, различающихся значениями хотя бы одного из сохраняющихся зарядов – электрического, барионного и др. Поэтому, в частности, Ч. вакуумного состояния, Ч. протона, нейтрона, электрона произвольны и могут быть выбраны положительными. Но уже, например, Ч. пи-мезона, позитрона, антипротона станут при таком выборе строго определёнными (отрицательными).

  С понятием Ч. тесно связан фундаментальный вопрос о симметрии реального пространства относительно зеркальных отражений. Методами теории групп доказывается, что если пространство обладает зеркальной симметрией, то должны строго выполняться либо закон сохранения Ч., либо инвариантность при комбинированной инверсии. Экспериментально установлено нарушение обоих этих законов при слабых взаимодействиях. Поэтому есть основание считать, что либо пространство не обладает симметрией между правым и левым, либо эта симметрия нарушается в определённых типах взаимодействий (например, приводящих к распаду т. н. долгоживущего нейтрального К-мезона,  ® 2p).

  Лит.: Ли Ц., Ву Ц., Слабые взаимодействия, пер. с англ., М., 1968; Широков Ю. М., Юдин Н. П., Ядерная физика, М., 1972; Ли Цзун-дао, Янг Чжэнь-нин, в сборнике: Новые свойства симметрии элементарных частиц, пер. с англ., М., 1957, с. 13; Ву Цзянь-сюн [и др.], там же, с. 69; Гарвин Р., Ледерман Л., Вейнрих М., там же, с. 75; Abov Yu. G. et al, «Physics Letters», 1968, v. 27B, № 1, p. 16; Лобашов В. М., «Вестник АН СССР», 1969, № 2, с, 58; Вигнер Е., «Успехи физических наук», 1958, т. 65, в. 2, с. 257; Wick G., Wightman A., Wigner Е., «Physical Review», 1952, v. 88, p. 101; Ландау Л. Д., «Журнал экспериментальной и теоретической физики», 1957, т. 32, в. 2, с. 405; Широков Ю. М., там же, 1958, т. 34, в. 3, с. 717; его же, там же, 1960, т. 38, в. 1, с. 140.

  Ю. М. Широков.

К ст.Чётность.

Чётность уровня

Чётность у'ровня,чётность состояния физической системы (чётность волновой функции), соответствующего данному уровню энергии. Такая характеристика уровней энергии возможна для системы частиц, между которыми действуют электромагнитные или ядерные силы, сохраняющие чётность. При учёте слабых взаимодействий к состоянию с данной чётностью добавляется незначительную примесь состояния с противоположной чётностью (в атомных ядрах относительная величина такой примеси порядка 10^¾6 ¾ 10^—7 ). Если уровень энергии вырожден так, что ему принадлежат волновые функции с разной чётностью (как это, например, имеет место для возбуждённых уровней атома водорода), то возможны состояния, описываемые суперпозицией таких волновых функций, т. е. уровень может не обладать определённой чётностью (даже если действующие в системе силы сохраняют чётность).

  С. С. Герштейн.

Чётные и нечётные функции

Чётные и нечётные фу'нкции (матем.). Функция у = f (x ) называется чётной, если она не меняется, когда независимое переменное изменяет только знак, то есть, если f (—x ) = f (x ). Если же f (—x ) = – f (x ), то функция f (x ) называется нечётной. Например, у = cosx , у = x²— чётные функции, а = у sinx , у = x³ – нечётные. График чётной функции симметричен относительно оси Оу , график нечётной функции симметричен относительно начала координат.

«Четыре искусства»

«Четы'ре иску'сства», Общество художников «4 искусства», художественное объединение, существовавшее в Москве в 1924—31. Основано главным образом бывшими членами «Мира искусства» и «Голубой розы» . Включало советских живописцев, графиков, скульпторов и архитекторов преимущественно старшего поколения (Л. А. Бруни, И. С. Ефимов, И. В. Жолтовский, К. Н. Истомин, А. И. Кравченко, П. В. Кузнецов, Н. Н. Купреянов, А. Т. Матвеев, В. И. Мухина, А. П. Остроумова-Лебедева, К. С. Петров-Водкин, М. С. Сарьян, В. А. Фаворский, А. В. Щусев и др.). Для членов объединения характерны стремление к высокому профессиональному мастерству, широким образным обобщениям и выразительной декоративности в изобразительных искусствах, разработка принципов современного градостроительства. «Ч. и.» организовывало выставки в Москве (1925, 1926, 1929) и в Ленинграде (1928).

  Лит.: Бебутова Е., Кузнецов П., Общество «4 искусства», «Творчество», 1966, № 11.

«Четыре пражских статьи»

«Четы'ре пра'жских статьи'», см. Пражские статьи 1420 .

«Четыре семейства» Китая

«Четы'ре семе'йства» Кита'я, реакционная гоминьдановская группировка, правившая Китаем с 1927 по 1949. Состояла из представителей семейств Чан Кай-ши , Сун Цзы-вэня, Кун Сян-си и братьев Чэнь Го-фу и Чэнь Ли-фу, возглавлял её Чан Кай-ши. Захватив государственную власть и монополизировав основные командные высоты в экономике страны, «Ч. с.» К. подвергали китайский народ жестокой эксплуатации. За 22 года господства в Китае они сконцентрировали в своих руках капитал, превышающий 20 млрд. американских долл. Господство в стране «Ч. с.» К. опиралось на поддержку империалистических держав, особенно США. Позиции США в гоминьдановском Китае заметно усилились. После победы народной революции (1949) капитал «Ч. с.» К. был конфискован и превращен в государственную собственность КНР.

  Лит.: Чэнь Бода, Четыре семейства Китая, пер. с кит., М., 1948.

Четырёх красок задача

Четырёх кра'сок зада'ча, задача, заключающаяся в доказательстве (или опровержении) следующего предложения: четырёх различных красок достаточно для того, чтобы раскрасить любую карту так, чтобы никакие две области, имеющие общий участок границы, не были окрашены в один и тот же цвет. Это предложение подтверждается во всех известных частных случаях (сообщение о его доказательстве было опубликовано лишь в 1976).

  В качестве математической задачи оно было сформулировано впервые в середине 19 в. и получило широкую известность благодаря лекциям английского математика О. де Моргана. Чтобы поставить задачу с полной строгостью, надо потребовать, чтобы рассматриваемые области были ограничены простыми замкнутыми контурами (замкнутыми жордановыми кривыми). Без труда можно доказать, что пяти красок всегда достаточно для раскраски такого рода «карты». Если же соответствующую задачу формулировать для пространства, то здесь никакое число «красок» не окажется достаточным.

  Лит.: Appel К., Haken W., «Bulletin of the American Mathematical Society», 1976, v. 82, № 5, p. 711—12.

Четырёхглазки

Четырёхгла'зки (Anableps), род живородящих рыб семейства четырёхглазковых отряда карпозубообразных. Длина тела 15—20 см , редко до 30 см. Глаз у Ч. (роговица и сетчатка) разделён эпителиальной перегородкой на 2 части – верхнюю и нижнюю. Верхние половины глаз приспособлены для зрения вне воды. Это позволяет Ч., плавающей обычно у поверхности воды, видеть одновременно над и под водой. Известно 2 вида. Ч. обитают в лагунах Центральной Америки и северной части Южной Америки. Питаются мелкими беспозвоночными (главным образом воздушными насекомыми), выслеживая их в воде и над её поверхностью. Оплодотворение у Ч. внутреннее. Вымётывают 1—5 мальков длиной 4—6 см.

  Лит.: Жизнь животных, т. 4, ч. 1, М., 1971.

Четырёхглазка A. tetraphtalmus.

Четырёхзубы

Четырёхзу'бы , скалозубовые, иглобрюхи (Tetraodontidae), семейство рыб отряда сростночелюстных. Сросшиеся кости челюстей образуют пластинки, похожие на 4 зуба. Кожа снабжена шипиками или голая. Брюшных плавников нет, грудные хорошо развиты и позволяют Ч. двигаться как вперёд, так и назад. Желудок с мешковидными выростами, которые, наполняясь воздухом или водой, делают Ч. похожим на колючий шар. 19 родов, более 90 видов. Распространены в субтропических и тропических морях, 4 рода – в пресных водах (наиболее известен род фахаки ). Мясо Ч. очень вкусно, высоко ценится в странах Д. Востока. Кожа, брюшина, печень и гонады ядовиты.

  Лит.: Жизнь животных, т. 4, ч. 1, М., 1971.

Четырёхлетний сейм

Четырёхле'тний сейм, в 1788—1792 в Речи Посполитой; осуществил ряд реформ государственного строя. По инициативе сложившейся на сейме «патриотической партии» (идеологи Г. Коллонтай , С. Сташиц ) были приняты постановления об увеличении польской армии до 100 тыс. чел. (октябрь 1788), о ликвидации Постоянного совета (январь 1789), закон о городах (апрель 1791) и др. Реформы Ч. с. подытожила Третьего мая 1791 конституция . Выступившие против конституции реакционные магнаты создали в 1792 Тарговицкую конфедерацию , по призыву которой войска России и Пруссии оккупировали страну. Реформы Ч. с. были отменены, собранный в Гродно в 1793 сейм вынужден был утвердить акт о втором разделе Речи Посполитой.

  Источн.: Materiały do dziejów Sejmu czteroletniego, t. 1—6, Warsz., 1955—69.

Четырёхлучевые губки

Четырёхлучевы'е гу'бки (Tetraxonida), отряд морских губок класса обыкновенных губок (Demospongiae). Колониальные или одиночные организмы, обитающие в морях главным образом умеренных и тёплых поясов на глубине преимущественно до 100—400 м. Тело шаровидное, яйцевидное, подушковидное, иногда в виде неглубокого бокала, нередко весьма прочное и жёсткое, до 0,5 м и более в высоту. Скелет образован обычно четырёхлучевыми кремниевыми иглами (отсюда название), расположенными в теле губки радиально (угол между лучами около 120°). Каналы, пронизывающие стенки тела (канальная система), лейконоидного типа. Известно около 1500 видов Ч. г., в морях СССР – свыше 50 видов. Наиболее обычны представители родов: Suberites, Polymastia, Tetilla, Geodia.

  Лит.: Колтун В. М., Четырехлучевые губки северных и дальневосточных морей СССР, М. – Л., 1966 (Определители по фауне СССР, т. 90); Traite de zoologie, publ. P.-P. Grasse, t. 3, fasc. 1, P., 1974.

  В. М. Колтун.

Назад к карточке книги "Большая Советская Энциклопедия (ЧЕ)"