Проблемы причинности.

Открытие законов квантовой механики и их вероятностный характер заставили по-новому взглянуть на проблемы причинности в природе.

Классической науке присущ детерминизм. Наиболее ярко это было сформулировано одним из основоположников классической механики Пьером Лапласом: «Дайте физику точные значения координат и скоростей всех тел и частиц во Вселенной, и он рассчитает картину мира в любой момент времени как в прошлом, так и в будущем.» Представлялось, что миром правит железная необходимость.

Но если сами начальные условия могут быть определены лишь с некоторой точностью, причем проблема не в недостаточно адекватной теории и не в точности измерительных приборов, а в свойствах самой природы, то это означает, что природа в своих глубинах обходится без однозначной причинности. Наш мир в действительности – вероятностный мир. Сценарий развития того или иного процесса нельзя предсказать заранее. Так, например, нельзя сказать, в какой момент произойдет распад нейтрона или по какому каналу пойдет деление ядра атома радия (0.03% - a-распад – теллур, 99.97% - b-распад – полоний).

Таким образом, принцип неопределенности превращается из частного положения квантовой физики в философию природы.

Наиболее ярким представителем новой философии науки являлся Н.Бор. В соответствии с его взглядами, в естественных науках можно пользоваться лишь теми величинами, для наблюдения которых известна или придумана измерительная процедура и созданы соответствующие приборы. Однако измеренные величины не самостоятельны, а являются результатом взаимодействия объекта и прибора на микроуровне (на уровне квантов). Этот вывод носит название принципа дополнительности Бора и считается вершиной диалектики Бора. Он означает, что любая наблюдаемая величина носит вероятностный характер.

Эти взгляды Бор распространял на все аспекты существования человека. Так, он считал, что даже истинно мудрое высказывание выражается словами, а их смысл неоднозначен, поэтому противоположное высказывание также будет верным. Выбор делает в конечном счете слушатель. «Каждое высказывание нужно понимать и как утверждение, и как вопрос», - говорил Бор.

Лекция 11.

Элементарные частицы. Кварки.

Классификация элементарных частиц.

Элементарные частицы являются структурными элементами микромира. Первой из элементарных частиц был открыт электрон. На сегодняшний день известно около 350 элементарных частиц. Они различаются массой, электрическим зарядом, спином, временем жизни и рядом других характеристик.

· Масса элементарной частицы – это масса ее покоя. По массе элементарные частицы делятся на тяжелые (барионы), промежуточные (мезоны) и легкие (лептоны). Есть частицы, которые могут распространяться только со скоростью света с и не имеют массы покоя.

· Заряд элементарной частицы всегда кратен элементарному – заряду электрона е = 1.6 10^-19 Кл. Существуют электрически нейтральные частицы, их заряд равен 0.

· Спин элементарной частицы – это ее собственный момент импульса. Его наличие нельзя объяснить и даже представить себе с позиций классической механики, это чисто квантовомеханический эффект. По спину частицы делятся на фермионы (частицы с полуцелым спином) и бозоны (частицы с целочисленным спином). Фермионы подчиняются принципу Паули («индивидуалисты»), а бозоны – не подчиняются («коллективисты»).

· По времени жизни частицы делятся на стабильные, квазистабильные и резонансные. К стабильным частицам относятся фотон, электрон, нейтрино, протон и нейтрон, причем последний стабилен только в составе ядра, в свободном состоянии он распадается за время порядка 10 минут. Возможно, что протон также нестабилен, однако время его жизни больше, по крайней мере, 10³¹ с. Время жизни резонансных частиц имеет порядок 10^-22 с, они распадаются за счет сильного взаимодействия. Время жизни квазистабильных частиц превышает 10^-20 с, их распад происходит за счет слабого или электромагнитного взаимодействия.