3.6. Современная естественно-научная картина мира

Раньше ученые-физики высказывали мнение, что устройство мира можно познавать, не вмешиваясь в него, не влияя на протекающие в нем процессы, т.е. находясь как вне его, за пределами абсолютной физической реальности. Картина мира воспринималась «чисто объективной». Квантовая механика заставила изменить этот взгляд. И если Эйнштейн в понятие «физическая реальность» не включал акт наблюдения, то Бор считал его важным элементом физической реальности. Таким образом, картина реальности в квантовой механике становится двуплановой: с одной стороны в нее входят отличительные признаки исследуемого объекта; с другой стороны – условия наблюдения (метод познания), от которых зависит определенность подобных характеристик. Это значит, что картина реальности в физике XX в. является не только восприятием объекта, но и осознанием процесса его познания. В связи с этим становятся очевидными слова американского физика-теоретика, одного из основателей квантовой электродинамики, лауреата Нобелевской премии Р. Ф.Фейнмана (1918-1988) о бессмысленности утверждения о том, что некоторая физическая величина имеет какое-то определенное значение, если не предпринимается попытка ее измерить. В связи с этим в содержании квантово-полевой картины мира появился принцип относительности к средствам наблюдения.

Движение. Микрообъект, обладая волновыми и корпускулярными свойствами, существует без определенной траектории движения и не может одновременно иметь определенные значения координаты и скорости (импульса). Мера этой неопределенности предписывается соотношениями Гейзенберга. Движение микрообъекта в квантовой механике описывается уравнением Шредингера. При его решении можно по значению волновой функции объекта в данный момент времени найти его волновую функцию в любой другой момент.

Пространство, время, принцип причинности. В механической картине мира категории пространства и времени абсолютны, независимы друг от друга. Для характеристики объекта в пространство вводилось три координаты (X, Y, Z), а для указания времени (независимо от них) использовалась одна временная координата (t).

В специальной теории относительности и электромагнитной картине мира вышеназванные категории потеряли абсолютный независимый характер. Появилось новое понятие пространство-время как единая характеристика четырехмерного мира. Новая величина – «пространственно-временной интервал» – стала оставаться неизменным при переходе от одной системы отсчета к другой. Независимость пространства, времени и причинности в механической картине мира позволяет размышлять о точной локализации объекта в пространстве, о его определенной траектории, об однозначной причинно-следственной связи, об одновременно точном измерении координат и скорости, энергии и времени.

В квантовой механике относительность пространства-времени и причинности приводит к неопределенности координат и скорости в конкретный момент, к отсутствию траектории движения микрообъекта. И если в классической физике вероятностным законам подчинялось поведение большого числа частиц, то в квантовой механике движение каждой микрочастицы объясняется не динамическим, а статистическим законом. Так, причинность в квантовой механике и современной квантово-полевой картине мира носит вероятностный характер (вероятностная причинность).

Взаимодействие. В современной физике все многообразие взаимодействий подразделяется на четыре типа фундаментальных взаимодействий: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. По современным представлениям все изменения содержат обменную природу (обменный характер), т.е. реализуются в результате обмена фундаментальными частицами - переносчиками взаимодействий.

Черты современной картины мира. Вышеизложенный материал, посвященный рассмотрению современной картины мира, позволяет сделать ряд выводов о ее характерных чертах:

1. Важнейшей особенностью современной картины мира является ее чрезвычайно глубокий уровень анализа явлений природы, что образует единство физического знания. Сегодня создана последовательная концепция строения материи, согласно которой в основе всего находится 16 фундаментальных эталонных частиц и античастиц: 4 лептона (электрон, позитрон, электронное нейтрино и антинейтрино) и наименее массивные кварки двух видов с дробными электрическими зарядами, причем каждый вид проявляется в трех цветных разновидностях, и соответствующие антикварки. Все многообразие явлений и состояний вещества объясняется взаимопревращением и столкновением этих частиц. Все взаимодействия сводятся к 4 фундаментальным, переносчиками которых также являются уникальные частицы: фотоны, глюоны и промежуточные бозоны. Серьезные успехи сделаны в разработке единой теории поля. Варианты «Великого объединения» проверяются; усилия ученых направлены на разработку «Сверхвеликого объединения» – единой теории всех четырех взаимодействий. На основе знаний микромира появилась возможность по-новому взглянуть на мегамир и эволюцию Вселенной.

2. Физические теории современной квантово-полевой картины мира оперируют фундаментальными понятиями, определяющими материю и ее движение: пространство, время, масса, энергия, заряд, вакуум и др. В основе этих идей лежат вероятностные законы, как более значимые по сравнению с динамическими. Сегодняшний мир построен на вероятности.

3. Характерной чертой современной картины мира является ее диалектичность. Природа рассматривается в развитии. Многие сущности, считавшиеся ранее независимыми или даже противоположными, оказались в диалектическом единстве: пространство и время, масса и энергия, частица и волна, симметрия и асимметрия, дискретность и непрерывность, упорядоченность и хаос, вещество и поле. На фундаментальном уровне природа является единой, и это объясняет содержание современной картины мира.

4. Современная картина мира является двуплановой: в образ объекта органично включается картина измерения (субъекта). В соответствие с этим она уже не является «стерильно объективной» и перестает быть только естественно-научной. Она несет в себе собственную методологию познания, т.е. становится научно-методологической.