Квантово-полевая картина мира

Электродинамическая картина мира. Концепция о двух видах материи

К концу XIX в. физика пришла к выводу, что материя существует в двух видах: дискретного вещества и непрерывного поля.

Вещество и поле различаются по своей сущности:

· вещество дискретно и состоит из атомов, а поле непрерывно,

· вещество обладает массой, а поле – нет,

· вещество мало проницаемо, а поле полностью проницаемо,

· скорость движения вещества << с (с = 300000 км/с – скорость света), скорость распространения поля равна с.

Но в результате последующих революционных открытий в физике (конец XIX в. – начало XX в.) оказались разрушенными представления классической физики о веществе и поле как двух качественно своеобразных видах материи.

Немецкий физик-теоретик Макс Планк (1858-1947) вводит представление об излучении порциями (квантами) – это стало фундаментом для создания квантовой теории («квантовой механики»).

А. Эйнштейн (1879-1955) вводит понятие дискретности света, т.е. свет - это поток квантов (фотонов). В 1926 г. австрийский физики Э. Шредингер (1887-1961) создал математическую волновую модель атома в виде волнового дифференциального уравнения Шредингера

,

Е и U(x) – соответственно полная и потенциальная энергия частиц, m – масса частиц, - постоянная Планка, - волновая функция, определяющее поведение волн материи.

Уравнения квантовой механики оказались волновыми (квантовые объекты обладают одновременно и волновыми свойствами).

Наиболее характерное для квантовой механики уравнение имеет вид:

,

где - оператор параметра, - волновая функция, - значение параметра, фиксируемое в эксперименте.

Это уравнение получило эпитет «изящного» уравнения, показывающего, как просто устроен мир. Осмысление именно этого уравнения дает разгадку многих неразрешимых с позиций классической физики проблем.

Для квантово-механических явлений характерны соотношения неопределенностей:

Принцип неопределенности Гейзенберга , - чем точнее измеряется местоположение частицы (координата), тем труднее предсказать ее скорость (импульс) и наоборот, можно узнать один или другой параметр, но не оба сразу; показывает принципиально вероятностный характер предсказания событий;

Принцип дополнительности Бора - получение экспериментальной информации об одних физических параметрах неизбежно приводит к потере других, дополнительных параметров, которые характеризуют это же явление (эффект) с несколько другой стороны. В физическом смысле такими дополнительными друг к другу сущностями, кроме указанных координат и импульса, могут быть волновое и корпускулярное проявление вещества или излучения, энергия и длительность события или измерения, выражаемая соотношением .

Важнейшим законом квантовой физики является закон взаимного превращения двух видов материальных субстанций – вещественной и полевой материи – друг в друга.

Согласно квантовой теории поля, невозможно такое состояние, когда нет ни поля, ни частиц, т.е. невозможна пустота. Вакуум – это облако виртуальных частиц, вполне реальная физическая среда; как бы обволакивающая любые невиртуальные частицы.

«Недостатком» квантовой теории – не обогатила т.н. «стрелу времени», квантовое уравнение движения Шредингера превратило движение в «непредсказуемый блуд» во времени.

Французский физик Луи де Бройль (1892-1987), в 1924 г выдвинул идею распространения принципа корпускулярно-волнового дуализма света на все частицы микромира, имеющие массу покоя.

Представление о современной естественнонаучной картине мира (ЕНКМ)

Это исторически подтвердил еще в XIV в. францисканский монах и философ У. Оккам формулировкой принципа с названием «бритва Оккама»: «Чем ближе мы находимся к некоторой истине, тем проще оказываются законы, выражающие эту истину» или «не приумножай сущностей сверх необходимого».

На основе физических представлений современная ЕНКМ отличается фундаментальным уровнем рассмотрения явлений природы: все сущее состоит из 12 фундаментальных фермионов (частиц): 6 кварков различных ароматов и цветов и 6 лептонов с различными лептонными зарядами; все многообразие природных явлений сводится к четырем видам фундаментальных взаимодействий: гравитационному, сильному, слабому и электромагнитному. Считается, что в окрестностях точки Большого Взрыва при Т ~ 10³² К эти взаимодействия были объединены. Существующий мир (природа, социум и общества в целом) основан на фундаментальном вероятностном принципе обобщения закономерностей, вытекающем из квантовой физики.

Объекты материального мира рассматриваются как открытые системы, обменивающиеся с окружающей средой веществом, энергией, информацией. Для них характерны разнообразия, связанные с неустойчивостью эволюции, нелинейностью соотношений, процессами самоорганизации.

Идея единства (подчинения единым фундаментальным законам природы) эволюции природы, Земли, Вселенной, физической и духовной жизни человека, общества рассматривается на основе идеи В. Вернадского о ноосфере, обеспечивающей их коэволюцию, взаимодействие и способ существования.

Современная ЕНКМ дополняется и преобразуется синергетической картиной мира, объясняющей с единых позиций большинство глобальных процессов. Постнеклассическое естествознание рассматривает материальный мир как процесс, который в синергетической картине мира представляется глобальной иерархической самоорганизующейся системой.

Дата добавления: 2014-01-05