Сколько будет 2+2?

Таким образом, вопрос о том, «что такое плюс?», как оказывается, носит отнюдь не риторический характер, именно поэтому к тайне сложения на протяжении всей истории познания обращались лучшие умы человечества.

Если искать некий общий физический аналог этого математического объединяющего действия, нужно прежде всего обратиться именно к процессам синтеза.

Вот один из них – синтез атомных ядер.

Мы знаем, что сегодня массы ядер можно измерить с очень высокой точностью при помощи масс‑спектрометра. При этом оказывается, что полная масса атомного ядра всегда меньше суммы масс всех составляющих его нуклонов. Этот результат, получивший в теории название «дефекта массы», объясняется на основе установленной Эйнштейном эквивалентности массы и энергии. Численно этот «дефект» равен разности между суммой масс всех нуклонов, содержащихся в ядре атома, и массой самого ядра. Дело в том, что в ядрах различных атомов частицы «упакованы» по‑разному, их связывают количественно разные силы. Сегодня установлено, что силы притяжения, или, другими словами, энергия связи, которая удерживает вместе входящие в состав ядра протоны и нейтроны, очень интенсивны на расстояниях порядка 10–13 см и чрезвычайно быстро ослабевают с увеличением дистанции. Установлено также, что при переходе от одного элемента Периодической системы Менделеева к другому энергия связи меняется, поэтому для отделения одной частицы от остальных требуется различные усилия.

Превращение одних элементов в другие путем деления тяжелых ядер или соединения легких в более тяжелые приводят к изменению энергии связи. При этих процессах масса получившихся ядер снова оказывается меньше исходных элементов. Ядра наиболее тяжелых атомов, которые стоят в конце Периодической системы, менее устойчивы, чем ядра элементов, расположенных в ее середине. Поэтому их удается расщепить, в результате чего образуются элементы с меньшими атомными весами. В свою очередь, ядра атомов, расположенных на противоположном полюсе системы элементов, выигрывают в устойчивости при их слиянии в более тяжелые. В том и в другом случае, то есть и при делении тяжелых, и при синтезе легких выделяется огромное количество энергии. Так, например, исследования показали, что «дефекту массы», равному 1 атомной единице массы (1/12 части массы изотопа углерода с массовым числом 12), отвечает энергия связи ядра, равная 931, 5037 МэВ.

Но, повторим, силы, которые связывают атомное ядро, действуют лишь на очень незначительных расстояниях. Между тем, кроме них, положительно заряженные протоны создают электростатические силы отталкивания. Радиус действия электростатических сил гораздо больше, чем у ядерных, поэтому они начинают преобладать, когда ядра удалены друг от друга.