3. Электродинамическая картина мира

Электродинамическая картина мира (ЭДКМ) сформировалась на грани XIX и XX вв., она пришла на смену механической картине мира, так как та стала внутренне противоречивой. Оказалось, что затрудне­ния МКМ могут быть преодолены, если изменить представления о свойствах пространства и времени. В ЭДКМ пространство и время -это единое четырехмерное вместилище тел. Разноместные события, одновременные в одной системе отсчета, оказываются неодновремен­ными в другой. Длительность явления А/ и длина отрезка, параллель­ного вектору скорости системы отсчета, А/ различны для различных инерциальных систем отсчета. Постоянной величиной является лишь комбинация А/ и А/, называемая интервалом с²А/²-Д/², где с - скорость света, которая является одинаковой во всех инерциальных системах.

В отличие от МКМ в основе электродинамической картины мира лежат идеи континуализма.

• Материя - это не только вещество, состоящее из неделимых ве­сомых частиц, но и поля - электромагнитное и гравитационное.

• Движение материи - это не только механическое перемещение, но и электромагнитные взаимодействия.

Основным типом взаимодействия тел считалось элекгромагнитное. К такому взаимодействию пытались свести все остальные. Скорость распространения взаимодействия не может быть больше некоторой предельной величины. Такой величиной оказалась скорость света в вакууме. Принцип относительности Эйнштейна пришел на смену принципу относительности Галилея.

Главными среди динамических законов считались законы электро­динамики. Предполагалось, что со временем тепловые и механические явления будут описаны с помощью законов электродинамики.

Основные недостатки ЭДКМ:

а) представление о материи как о поле не согласовывалось с опыт- ными фактами, подтверждающими дискретность многих физических величин - заряда и массы элементарных частиц, энергии кванта света и т. д.;

б) закон гравитационного взаимодействия и законы динамики не могли быть получены как следствия теории электромагнитного поля;

в) невозможно объяснить стабильность атома.

Затруднения ЭДКМ определялись абсолютизацией континуальных представлений о материи.

4. Квантово-полевая картина мира

Квантово-полевая картина мира (КПКМ) сформировалась во вто­рой половине XX в. в ходе преодоления затруднений ЭДКМ. В состав квантово-полевой картины мира включаются все достижения МКМ и ЭДКМ. Так же как в электродинамической картине мира, в КПКМ пространство и время - это формы существования материи, неразрыв­но связанные между собой.

В основе КПКМ лежит синтез идей атомизма и контшгуализма.

• На микроуровне следует рассматривать два вида материи: веще­ство и поле. Материальный объект проявляет либо корпускулярные, либо волновые свойства в зависимости от того, с какими объектами он взаимодействует.

• Под движением материи подразумевается любое изменение ма­териального объекта. Различные виды движения не сводятся один к другому.

Обнаружено, что физические величины, характеризующие микро­частицу, могут быть дискретными. Например, дискретна энергия элек­трона в твердом теле. Существуют сопряженные физические величи­ны, одновременно сколь угодно точные значения этих величин опре­делить нельзя.

В настоящее время считается, что существует четыре типа фунда­ментальных взаимодействий: гравитационное, слабое, электромагнит­ное, сильное. При больших энергиях элементарных частиц становятся неразличимыми слабое и электромагнитное взаимодействия. По одной из гипотез при дальнейшем увеличении энергии частиц неразличимы слабое, электромагнитное и сильное взаимодействия.

Основными законами КПКМ являются законы квантовой механи­ки, однако считается, что для описания макро- и мегамира следует ис­пользовать законы механики, электродинамики и термодинамики.

В отличие от электродинамической и механической картин мира считается, что статистические законы в рамках КПКМ дают не менее полное описание явлений, чем динамические.

Недостатки КПКМ:

а) попытки создать единую теорию всех взаимодействий пока не увенчались успехом;

б) непонятно, почему наблюдаются ныне зафиксированные значе- ния зарядов, масс и времен жизни элементарных частиц;

в) еще не создана теория вакуума;

г) нет теории развития Вселенной, которая описывала бы ее до «большого взрыва» и однозначно предсказывала ее отдаленное буду- щее.

Вопросы и задания для самопроверки

1. Сопоставьте отношение ученых к экспериментальным данным в эпоху существования античной картины мира и в новое время (после XVI в.).

2. Сопоставьте роль науки в развитии общественного производства в Древнем мире и в периоды формирования механической, электродинамиче­ской и квантово-полевой картин мира.

3. Сформулируйте законы, которые лежали в основе механической, элек­тродинамической и квантово-полевой картин мира.

1. Опишите затруднения, которые привели к крушению МКМ и ЭДКМ, а также затруднения КПКМ.

4. Как изменялась оценка факта крушения научной картины мира на про­тяжении ХУП-ХХ вв.?

5. Опишите изменения в представлениях о свойствах пространства и вре­мени на протяжении ХУ1-ХХ вв.

6. Как изменялись представления о волновых и корпускулярных свойст­вах материи в ХУ1-ХХ вв.?