Современная естественно-научная картина мира

 

В современной физике основным материальным объектом является квантовое поле, переход его из одного состояния в другое меняет число частиц. Квантовое поле представляет собой совокупность квантов и носит дискретный характер, так как все взаимодействия элементарных частиц (взаимопревращение, излучение и поглощение фотонов) происходят дискретно, квантованным образом. Состояние поля в квантовой электродинамике, как и в квантовой механике, задается волновой функцией, которая связана с реальными наблюдаемыми явлениями не строго однозначно, а посредством понятия вероятности. В этом проявляется непрерывность поля, его континуальность.

Сложились новые квантово-полевые представления о материи. Эта двойственность определяется как квантово-волновой дуализм – наличие у каждого элемента материи свойств волны и частицы.

Окончательно утверждаются представления об относительности пространства и времени, зависимость их от материи. Пространство и время перестают быть независимыми друг от друга и согласно теории относительности сливаются в едином четырехмерном пространственно-временном континиууме.

Меняется представление о движении, которое становится лишь частным случаем физического взаимодействия. Известно 4 вида фундаментальных взаимодействий. Они описываются на основе принципа близкодействия: взаимодействия передаются соответствующими полями от точки к точке, скорость передачи взаимодействия конечна и не может превышать скорость света в вакууме.

Квантово-полевой механизм передачи взаимодействий следующий: заряд испускает виртуальные частицы – переносчики соответствующего взаимодействия, поглощаемые другими аналогичными зарядами.

Классическая и неклассическая механика

 

Классическая механика обнаружила пределы своих возможностей в объяснении:

- атомных и молекулярных спектров;

- теплоемкости твердых тел;

- движения тел со скоростями, соизмеримыми со скоростью света и т.д.

Для их описания были созданы новые системы определений, понятий, аксиом, постулатов, которые легли в основу квантовой и релятивистской механики – новых моделей описания природы. К классическим концептуальным системам физики присоединились неклассические. Но это не простое объединение, оно связано с ломкой старых и возникновением новых представлений о пространстве, времени и причинности. Оно изменило образ физической мысли. В результате этого объединения произошла смена парадигмы физической науки.

Тем не менее, не только классическая механика, но и вся классическая наука имеет границы применимости, в рамках которых она была и остается полностью справедливой. На основе классической механики работают все машины и механизмы, строятся здания и сооружения. Классическая термодинамика лежит в основе работы тепловых двигателей, классическая электродинамика – в основе работы электрических установок.

Бессмысленно при исследовании явлений макромира использовать представления релятивистской или квантовой физики. В условиях микромира эти эффекты будут настолько малы, что не найдется приборов, чтобы их измерять, и более того, такие малые эффекты не повлияют на характер движения макротел.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается принцип относительности Г. Галилея?

2. В чем заключается первый постулат А. Эйнштейна в СТО?

3. В чем заключается второй постулат А. Эйнштейна в СТО?

4. Каковы основные релятивистские эффекты в СТО?

5. В чем заключается соответствие СТО и классической механики?

6. В чем смысл ОТО?

7. В чем заключается принцип эквивалентности?

8. В чем заключается взаимосвязь материи и пространства – времени в ОТО?

9. В чем заключается соответствие ОТО и классической механики?

10. Каковы эмпирические доказательства ОТО?

11. Опишите современную естественно-научную картину мира.

12. В чем особенности исследований макро- и микромира?

Глава 6