ბუნების ძალები. ბევრი ძალაა ბუნებაში?

ჩვენ უკვე ვიცით, რომ მოძრაობის ცვლილების, ე. ი. სხეულთა აჩქარების მიზეზი  არის ძალა. ძალები კი სხეულთა ურთიერთქშედებისას ჩნდება. გავარკვიოთ, ურთიერთქმედების რა სახეები არსებობს და ბევრია თუ არა ისინი? ერთი შეხედვით შეიძლება მოგვეჩვენოს, რომ სხეულთა სხვადასხვა გვარი ურთიერთქმედება და, მაშასადამე, სხვადასხვა სახის ძალაც ძალიან ბევრია. სხეულს აჩქარება-შეიძლება მივანიჭოთ, თუკი ვუბიძგებთ, ანდა გავწევთ მას; აჩქარებით მოძრაობს დედამიწაზე ვარდნილი ყოველი სხეული; აჩქარებას იძენს ხომალდი, როცა მის აფრებს ქარი დაუბერავს; აჩქარებით ამოძრავდება ისარი, თუკი მოეზიდავთ მშვილდის ლარს და შემდეგ ხელს გავუშვებთ. ყველა ამ შემთხვევაში რაღაც ძალები მოქმედებენ და ისინი განსხვავებული გვეჩვენება. თანაც სხვა, ძალების დასახელებაც შეგვიძლია. ყველას  გაუგონია ელექტრული და მაგნიტური ძალების, მიწისძვრის ძალა, ზამბარის ძალა, ოკეანის მოქცევისა და მიქცევის ძალა და ა. შ.

არსებობს კი ბუნებაში ძალის ამდენი ნაირსახეობა? ირკვევა, რომ არა. სხეულთა მექანიკური მოძრაობის განხილვისას გვხვდება მხოლოდ სამი სახის ძალა: დრეკადობის, ხახუნისა და მიზიდულობის. ამ ძალებზე დაიყვანება ჩვენ მიერ ჩამოთვლილი ყველა, თითქოსდა განსხვავებული, ძალა. მაგრამ ეს სამი ძალაც გამოვლინებაა ბუნების მხოლოდ  ორი ძირთoდი ძალისა (რომლებიც ნამდვილად განსხვავებულია): ელექტრო–მაგნიტური  და მსოფლიო მიზიდულობის ძალებისა. ჯერ გავეცნოთ ელექტრომაგნიტურ ძალებს.  ცნობილია, რომ დაელექტროებულ სხეულებს შორის მოქმედებს განსაკუთრებული ძალა, რომელსაც ელექტრული ძალა ეწოდება. როგორც ვიცით ელექტრული ძალა შეიძლება იყოს როგორც მიზიდვის, ისე განზიდვისა. ბუნებაში ორგვარი მუხტი არსებობს. შეთანხმდნენ, რომ   მათ დადებითი და უარყოფითი მუხტები უწოდონ. ერთსახელიანი მუხტებით დამუხტული ორი სხეული ერთიმეორისგან განიზიდება. თუ მუხტების ნიშანი სხვადასხვაა, სხეულებს შორის მიზიდვის ძალა მოქმედებს. ელექტრულ მუხტებს საინტერესო თვისება აქვთ. როცა მუხტები ერთმანეთის მიმართ მოძრაობენ, მათ შორის, გარდა ელექტრული ძალისა, ჩნდება კიდევ ერთი ძალა, რომელსაც მაგნიტურ ძალას უწოდებენ. ორივე ძალა (ელექტრული და მაგნიტური) იმდენად მჭიდროდაა ერთმანეთთან დაკავშირებული, რომ მათი განცალკევება შეუძლებელია, ისინი ე რ თ დ რ ო უ ლ ა დ მოქმედებენ. რადგან მუხტები უმეტესად მოძრავია, ამიტომ მათ შორის მოქმედ ძალას არ შეიძლება ეწოდოს არც ელექტრული, არც მაგნიტური ძალა, მას ელექტრომაგნიტურ ძალას უწოდებენ. როგორ ჩნდება „ელექტრული მუხტი“, რომელიც შესაძლებელია ჰქონდეს და შესაძლებელია არც ჰქონდეს?

ნებისმიერი სხეული შედგება მოლეკულებისა და ატომებისაგან. ატომიც (თუმცა იგი ძალიან მცირეა – მისი დიამეტრი სანტიმეტრის რამდენიმე ასმემილიონედი ნაწილია), თავის მხრივ, შედგება უფრო მცირე ნაწილაკებისგან-ატომის ბირთვისა და ელექტრონებისგან. სწორედ ბირთვსა და ელექტრონებს აქვთ ელექტულ მუხტი. ბირთვს დადებითი მუხტი აქვს, ხოლო ელექტრონს - უარყოფითი. ჩვეულებრივ პირობებში ატომში იმდენი  ელექტრონია, რომ მათი უარყოფითი მუხტების ჯამი სიდიდით ბირთვის დადებითი მუხტის ტოლია. ასე რომ, მთლიანად ატომს მუხტი თითქოსდა არა აქვს. როგორც ამბობენ, ატომი ელექტრულად ნეიტრალურია. ამიტომ სხეულიც, რომელიც ასეთი ნეიტრალური ატომებისგან შედგება, ელექტრულად ნეიტრალურია. ასეთ სხეულებს  შორის პრაქტიკულად არ არსებობს ურთიერთქმედების ელექტრული ძალა. ერთსა და იმავე მყარ სხეულში (ან სითხეში) კი ატომები იმდენად ახლოსაა ერთმანეთთან, რომ მათში არსებულ მუხტებს შორის ურთიერთქმედების ძალები ძლიერ მნიშვნელოვანია. ატომებს შორის ურთიერთქმედების ძალა მათ შორის მანძილზეა დამოკიდებული. ეს დამოკიდებულება რთულია და ჯერ კიდევ არ არის ზუსტად ცნობილი. მაგრამ დადგენილია, რომ ურთიერთქმედების ძალამ შესაძლებელია შეიცვალოს მიმართულება ატომებს შორის მანძილის შეცვლისას თუ ეს მანძილი მეტად მცირეა, მაშინ ისინი ერთმანეთისგან განიზიდებიან. მაგრამ, თუ ატომებს შორის მანძილს გავზრდით, განზიდვის ძალის ნაცვლად უკვე მიზიდვის ძალა იმოქმედებს. ატომებს შორის რაღაც მანძილზე მათი ურთიერთქმედების ძალები ნულის ტოლი ხდება. ბუნებრივია, რომ ატომები სწორედ ამ მანძილითაა დაშორებული ერთმანეთისგან (მყარ სხეულსა და სითხეში). აღსანიშნავია, რომ ეს მანძილი მეტად მცირეა და დაახლოებით ისეთივეა, როგორიც თვით ატომის ზომები.