10. Элементарные(фундаментальные) частицы и античастицы.

Первоначально термин «элементарная частица» подразумевал нечто абсолютно элементарное, первокирпичик материи. Однако, когда в 1950-х и 1960-х годах были открыты сотни адронов с похожими свойствами, стало ясно, что по крайней мере адроны обладают внутренними степенями свободы, то есть не являются в строгом смысле слова элементарными. Это подозрение в дальнейшем подтвердилось, когда выяснилось, что адроны состоят из кварков.

Таким образом, физики продвинулись ещё немного вглубь строения вещества: самыми элементарными, точечными частями вещества сейчас считаются лептоны и кварки. Для них (вместе с калибровочными бозонами) применяется термин «фундаментальные частицы».

Фундаментальные (бесструктурные) частицы:

лептоны — фермионы, которые имеют вид точечных частиц (т. е. не состоящих ни из чего) вплоть до масштабов порядка 10−18 м. Не участвуют в сильных взаимодействиях. Участие в электромагнитных взаимодействиях экспериментально наблюдалось только для заряженных лептонов (электроны, мюоны, тау-лептоны) и не наблюдалось для нейтрино. Известны 6 типов лептонов.

кварки — дробнозаряженные частицы, входящие в состав адронов. В свободном состоянии не наблюдались (для объяснения отсутствия таких наблюдений предложен механизм конфайнмента). Как и лептоны, делятся на 6 типов и считаются бесструктурными, однако, в отличие от лептонов, участвуют в сильном взаимодействии.

калибровочные бозоны — частицы, посредством обмена которыми осуществляются взаимодействия:

фотон — частица, переносящая электромагнитное взаимодействие;

восемь глюонов — частиц, переносящих сильное взаимодействие;

три промежуточных векторных бозона W+, W− и Z0, переносящие слабое взаимодействие;

гравитон — гипотетическая частица, переносящая гравитационное взаимодействие. Существование гравитонов, хотя пока не доказано экспериментально в связи со слабостью гравитационного взаимодействия, считается вполне вероятным; однако гравитон не входит в Стандартную модель элементарных частиц.

Адроны и лептоны образуют вещество. Калибровочные бозоны — это кванты разных типов взаимодействий.

Кроме того, в Стандартной модели с необходимостью присутствует хиггсовский бозон, первые экспериментальные указания на существование которого появились в 2012 году.

Античастицы

Одним из самых важных результатов в физике высоких энергий является открытие античастиц. Первая античастица -позитрон теоретически предсказан и открыт в начале 30 годов. Он имеет точно такую же массу и абсолютную величину заряда, как и электрон, но знак заряда позитрона противоположен знаку заряда электрона. Электрон и позитрон обозначают соответственно e- и e+.

Вслед за позитроном были открыты и другие античастицы. В середине 50-х годов на ускорителях были созданы антипротон и антинейтрон, а затем даже антиядра, а в самое последнее время и антиатомы. Как правило, античастицы обозначаются теми же буквами, что и соответствующие частицы, но над буквой ставиться черточка (или тильда). Например, [`(p)] - антипротон, [`(n)] - антинейтрино и т.п.

11. Гипотеза корпускулярно-волнового дуализма Л. Де Бройль

В 1924 г. Луи де Бройль выдвинул гипотезу, что дуализм не является особенностью только оптических явлений, а имеет универсальный характер. Частицы вещества также обладают волновыми свойствами.

Если с электромагнитным полем всегда связывалось представление о материи, непрерывно распределенной в пространстве, то электроны, наоборот, долгое время рисовались физикам, как крохотные комочки материи, частицы. Постепенно ученые стали забывать, что многие черты электрона были сформулированы "авансом". Поэтому отказ от прежних представлений протекал очень болезненно. Однако необходимость в этом делалась все очевидней. В это время молодой французский физик Луи де Бройль выдвинул гипотезу, согласно которой электрон и любые другие частицы должны иметь волновые свойства наряду с корпускулярными. Согласно де Бройлю длина волны, связанной с частицей, импульс которой равен р, равна:

       

Частота волны связана с энергией частицы формулой Планка:

      

Прежде всего нужно было убедиться в существовании волн. Для этого естественно попытаться обнаружить интерференцию или дифракцию этих волн. Впервые дифракция электронов при отражении от монокристаллов наблюдалась в 1927 г. американскими учеными К. Д. Дэвиссоном и Л. Х. Джермером. Таким образом, наличие волновых свойств у электронов является экспериментальным фактом. Впоследствии удалось наблюдать дифракцию электронов на искусственно изготовленной решетке. Волновые свойства обнаружены у всех видов материи. Наблюдение интерференции электронов было осуществлено в 1955 году. После открытия дифракции и интерференции электронов и других частиц сомневаться в том, что и корпускулярные и волновые свойства имеются у материи в любом ее проявлении, стало невозможно. В науку вошла идея о так называемом корпускулярно-волновом дуализме. Буквально "дуализм" означает двойственность, единство двух качеств. Однако электрон не может быть одновременно и частицей и волной. Следовательно, термины "волна" и "частица" можно употреблять лишь приближенно, условно.

12. Строение и свойства материи. Прерывность и непрерывность материальных тел.

Классическое определение материи дал В. И. Ленин в своей книге «Материализм и эмпириокритицизм». Он пришел к этому определению на основе анализа достижений естествознания конца XIX —начала XX в. «Материя,—писал Ленин,— есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощущениях его, которначала XX в. «Материя,—писал Ленин,— есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощущениях его, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них».

Таким образом, материя — это не просто «строительный материал», из которого состоят все вещи, это не неизменные «кирпичики» мироздания, не однородная его основа. Под материей понимается бесконечное многообразие явлений, процессов, существующих вне сознания, вся объективная реальность.

Окружающие нас предметы обладают самыми разнообразными свойствами. Одни имеют большую плотность, другие — меньшую, у одних масса постоянна, у других она изменяется, одни способны лишь к простому механическому перемещению, внутри других происходят сложные химические, биологические превращения и т. д. Но когда говорится о материальности тел (например, атомов, электронов и т. д.), то имеется в виду следующее: эти тела со всеми их свойствами существуют объективно, независимо от сознания человека, а не являются порождением его фантазии, плодом его воображения.

Самый беглый анализ представлений древних ученых о материи показывает, что все они по духу своему были материалистическими, но общим их недостатком было,

Во-первых, сведение понятия материи к какому-то конкретному виду вещества или ряду веществ.

Во-вторых, признание материи в качестве строительного материала,

некоей первичной неизменной субстанции автоматически исключало выход за

пределы имеющихся о ней представлений. Тем самым каким-либо конкретным

видом вещества с присущими ему свойствами ограничивалось дальнейшее

познание, проникновение в сущность материи. Все же большой заслугой древних

материалистов было изгнание представлений о боге-творце и признание

взаимосвязи материи и движения, а также вечности их существования.

Заметный след в развитии учения о материи оставили мыслители Древней

Греции Левкипп и особенно Демокрит - родоначальники атомистического учения

об окружающем мире. Они впервые высказали мысыль о том, что все предметы

состоят из мельчайших неделимых частиц - атомов. Первичная субстанция -

атомы движутся в пустоте, и их различные сочетания суть те или иные

материальные образования. Уничтожение вещей, по Демокриту, означает лишь их

разложение на атомы. В самом понятии атома содержится нечто общее, присущее

различным телам.

Вместе с тем, хотя атомистическое учение и устанавливало общую

природу бытия микропредметов, однако оно не раскрывало в полной мере

понятия материи; в силу своей субстанциональности и ограниченности оно не

могло служить критерием общности всего многообразия видов материи. В

настоящее время мы знаем, что атомы различны по своей природе и структуре и

представляют лишь частицы вещества. Таким образом, у Демокрита мы видим

отождествление понятия материи с одним из конкретных ее проявлений, с

веществом.

Весьма важную попытку дать определение материи сделал французский

материалист XVIII века Гольбах, который в работе "Система природы" писал,

что "по отношению к нам материя вообще есть все то, что воздействует каким-

нибудь образом на наши чувства".

Здесь мы видим стремление выделить то общее в различных формах

материи, а именно: что они вызывают у нас ощущения. В этом определении

Гольбах уже отвлекается от конкретных свойств предметов и дает

представление о материи как абстракции. Вместе с тем определение Гольбаха

было ограниченным. Оно не раскрывало до конца сущности всего того , что

воздействует на наши органы чувств, оно не раскрывало специфики того, что

не может воздействовать на наши чувства. Эта незавершенность предложенного

Гольбахом определения материи создавала возможности как для

материалистической, так и идеалистической ее трактовки.

К концу прошлого века естествознание, и в частности физика, достигло

достаточно высокого уровня своего развития. Были открыты общие и, казалось,

незыблемые принципы строения мира. Была открыта клетка, сформулирован закон

сохранения и превращения энергии, установлен Дарвиным эволюционный путь

развития живой природы, Менделеевым создана периодическая система

элементов. Основой бытия всех людей, предметов признавались атомы -

мельчайшие, с точки зрения того времени, неделимые частицы вещества.

Понятие материи отождествлялось, таким образом, с понятием вещества, масса

характеризовалась как мера количества вещества или мера количества материи.

Материя рассматривалась вне связи с пространством и временем. Благодаря

работам Фарадея, а затем Максвелла, были установлены законы движения

электромагнитного поля и электромагнитная природа света. При этом

распространение электромагнитных волн связывалось с механическими

колебаниями гипотетической среды - эфира. Физики с удовлетворением

отмечали: наконец-то, картина мира создана, окружающие нас явления

укладываются в предначертанные им рамки.

Оценивая в целом представления классической физики XIX в. о строении

и свойствах материи, отметим, что они страдали теми же недостатками, что и

учения древних. Точка зрения на материю как на первичную, неизменную

субстанцию и отождествление ее при этом с веществом содержали в себе

предпосылки возможности критических ситуаций в физике. И это не замедлило

сказаться.

На благополучном, казалось, фоне "стройной теории" вдруг последовала

целая серия необъяснимых в рамках классической физики научных открытий. В

1896 г. были открыты рентгеновские лучи. В 1896 г. Беккерель случайно

обнаружил радиоактивность урана, в этом же году супруги Кюри открывают

радий. Томсоном в 1897 г. открыт электрон, а в 19О1 г. Кауфманом показана

изменчивость массы электрона при его движении в электромагнитном поле. Наш

соотечественник Лебедев обнаруживает световое давление, тем самым

окончательно утверждая материальность электромагнитного поля. В начале ХХ

в. Планком, Лоренцом, Пуанкаре и др. закладываются основы квантовой

механики, и, наконец, в 19О5 г. Эйнштейном создается специальная теория

относительности.

Многие физики того периода, мыслящие метафизически, не смогли понять

сути этих открытий. Вера в незыблемость основных принципов классической

физики привела их к скатыванию с материалистических позиций в сторону

идеализма. Логика их рассуждений была такова. Атом - мельчайшая частица

вещества. Атом обладает свойствами неделимости, непроницаемости,

постоянства массы, нейтральности в отношении заряда. И вдруг оказывается,

что атом распадается на какие-то частицы, которые по своим свойствам

противоположны свойствам атома. Так, например, электрон имеет изменчивую

массу, заряд и т.д. Это коренное отличие свойств электрона и атома привело

к мысли, что электрон нематериален. А поскольку с понятием атома, вещества

отождествлялось понятие материи, а атом исчезал, то отсюда следовал вывод:

"материя исчезла". С другой стороны, изменчивость массы электрона, под

которой понималось количество вещества, стала трактоваться как превращение

материи в "ничто". Таким образом, рушился один из главнейших принципов

материализма - принцип неуничтожимости и несотворимости материи.

Диалектико-материалистическое определение материи направлено против

отождествления понятия материи с ее конкретными видами и свойствами. Тем

самым оно допускает возможность существования, а значит, и открытия в

будущем новых неизвестных, "диковинных" видов материи. Следует сказать, что

в последние годы физики и философы все настойчивее предсказывают такую

возможность.

Свойства и атрибуты материи

Выше уже говорилось, что материя обладает множеством свойств. Кратко

перечислим наиболее общие из них. К их числу относятся, в первую очередь,

движение, пространство и время, являющиеся атрибутами материи, т.е. тем,

что обеспечивает их бытие. Далее. Материя вечна и бесконечна. Это означает,

что она никогда не имела начала во времени и пространстве и не будет иметь

конца. Принцип неуничтожимости и несотворимости материи и движения является

следующим свойством материи. Этот принцип конкретно реализуется в

многочисленных законах сохранения. Важным свойством материи является

способность к взаимопревращению различных видов материи друг в друга.

Отсюда следует, что отдельные виды материи могут исчезнуть, но при этом в

определенном количественном соотношении появляются другие ее виды. И этот

процесс бесконечен. О свойстве неисчерпаемости материи мы уже говорили.

Наконец, материя характеризуется противоречивостью, единством

прерывного и непрерывного, единством конечного и бесконечного,

абсолютностью и относительностью и т.д.

Изучая свойства материи, можно заметить их неразрывную диалектическую

взаимосвязь. Одни свойства взаимообусловливают другие ее свойства.

Материя имеет и сложное структурное строение. На основе достижений

современной науки мы можем указать некоторые ее виды и структурные уровни.

Известно, что до конца XIX в. естествознание не шло дальше молекул и

атомов. С открытием радиоактивности электронов начался прорыв физики в

более глубокие области материи. Причем, подчеркнем еще раз, принципиально

новым при этом является отказ от абсолютизации каких-то первокирпичиков,

неизменной сущности вещей. В настоящее время физикой открыто множество

различных элементарных частиц. Оказалось, что каждая частица имеет свой

антипод - античастицу, имеющую с ней одинаковую массу, но противоположный

заряд, спин и т.д. Нейтральные частицы также имеют свои античастицы,

отличающиеся противоположностью спина и других характеристик. Частицы и

античастицы, взаимодействуя, "аннигилируют", т.е. исчезают, превращаясь в

другие частицы. Например, электрон и позитрон, аннигилируя, превращаются в

два фотона.

Симметричность элементарных частиц позволяет высказать предположение

о возможности существования антимира, состоящего из античастиц, антиатомов

и антивещества. Причем все законы, действующие в антимире, должны быть

аналогичными законам нашего мира.

Общее количество частиц, включая и так называемые "резонансы",

временной промежуток жизни которой чрезвычайно мал, достигает сейчас

приблизительно цифры 3ОО. Предсказывается существование гипотетических

частиц - кварков, имеющих дробный заряд. Кварки пока не открыты, но без них

невозможно удовлетворительно объяснить некоторые квантово-механические

явления. Не исключено, что в недалеком будущем это теоретическое

предсказание найдет экспериментальное подтверждение.

Систематизируя известные сведения о строении материи, можно указать

следующую ее структурную картину.

Во-первых, следует выделить три основных вида материи, к которым

относятся: вещество, антивещество и поле. Известны электромагнитные,

гравитационные, электронные, мезонные и др. поля. Вообще говоря, с каждой

элементарной частицей связано соответствующее ей поле. К веществу относятся

элементарные частицы (исключая фотоны), атомы, молекулы, макро-и мегатела,

т.е. все то, что имеет массу покоя.

Все указанные виды материи диалектически взаимосвязаны между собой.

Иллюстрацией этого является открытие в 1922 г. Луи де Бройлем двойственного

характера элементарных частиц, которые в одних условиях обнаруживают свою

корпускулярную природу, а в других - волновые качества.

Во-вторых, в самом общем виде можно выделить следующие структурные

уровни материи:

1. Элементарные частицы и поля.

2. Атомно-молекулярный уровень.

3. Все макротела, жидкости и газы.

4. Космические объекты: галактики, звездные ассоциации, туманности и т.д.

5. Биологический уровень, живую природу.

6. Социальный уровень - общество.

Каждый структурный уровень материи в своем движении, развитии

подчиняется своим специфическим законам. Так, например, на первом

структурном уровне свойства элементарных частиц и полей описываются

законами квантовой физики, которые носят вероятностный, статистический

характер. Свои законы действуют в живой природе. По особым законам

функционирует человеческое общество. Имеется целый ряд законов, действующих

на всех структурных уровнях материи (законы диалектики, закон всемирного

тяготения и др.), что является одним из свидетельств неразрывной

взаимосвязи всех этих уровней.

Всякий более высокий уровень материи включает в себя более низкие ее

уровни. Например, атомы и молекулы включают в себя элементарные частицы,

макротела состоят из элементарных частиц, атомов и молекул. Однако

материальные образования на более высоком уровне не являются просто

механической суммой элементов низшего уровня. Это качественно новые

материальные образования, со свойствами, коренным образом отличающимися от

простой суммы свойств составных элементов, что и находит свое выражение в

специфике законов, описывающих их. Известно, что атом, состоящий из

разнородно заряженных частиц, нейтрален. Или классический пример. Кислород

поддерживает горение, водород горит, а вода, молекулы которой состоят из

кислорода и водорода, гасит огонь. Далее. Общество есть совокупность

отдельных людей - биосоциальных существ. Вместе с тем общество несводимо ни

к отдельному человеку, ни к некоторой сумме людей.

В-третьих, исходя из приведенной выше классификации, можно выделить

три различных сферы материи: неживую, живую и социально-организованную -

общество. Выше мы рассматривали эти сферы в иной плоскости. Дело в том, что

всякая классификация относительна, а поэтому в зависимости от потребностей

познания можно давать самую различную классификацию уровней, сфер и т.д.,

отражающих сложную, многогранную структуру материи. Подчеркнем, что

избранное то или иное основание классификации есть лишь отражение

многообразия самой объективной реальности. Можно выделить микро-, макро- и

мегамир. Этим классификация структуры материи не исчерпывается, возможны и

другие подходы к ней.

ПРЕРЫВНОСТЬ И НЕПРЕРЫВНОСТЬ

— существенные характеристики, отражающие противоположные, но взаимосвязанные свойства материальных объектов.

Прерывность характеризует дискретные состояния материи (планеты, тела, кристаллы, молекулы, атомы, ядра и т. д.), степень ее дифференциации в виде отдельных устойчивых элементов различных систем, качественно определенных структурных уровней.

Она выражается также в скачкообразном характере процесса развития, изменения.

Непрерывность, напротив, выявляется в целостности систем, состоящих из отдельных дискретных элементов, в бесконечности их связей, постепенности изменения состояний, плавном переходе из- одного в др.

Для метафизического материализма было характерно обособленное рассмотрение Прерывность и Непрерывность.

Оно основывалось, в частности, на представлениях классической механики, считавшей Прерывность присущей только определенным типам материальных элементов (от планет до атомов), а Непрерывность — лишь целостным волновым процессам.

Диалектический материализм подчеркивает не только противоположность, но и взаимосвязь, единство этих признаков, что подтверждается совр. физикой, к-рая показала, напр., что как свет, так и вещество одновременно обладают и волновыми (непрерывными) и корпускулярными (прерывными) свойствами.

В квантовой механике было экспериментально установлено, что элементарные частицы имеют как корпускулярные, так и волновые свойства.

Во взаимосвязи категорий Прерывность и Непрерывность выражается сущность движения, его противоречивость.

Движение предстает как единство Прерывности и Непрерывности изменений состояния, положения тела в пространстве и времени.

Диалектика Прерывности и Непрерывности дает возможность научного понимания специфики материальных объектов, их свойств и отношений (пространство и время, движение, взаимосвязь поля и вещества и др.).

философской категории, характеризующие как структуру материи, так и процесс её развития.

Прерывность означает «зернистость», дискретность пространственно-временного строения и состояния материи, составляющих её элементов, видов и форм существования, процесса движения, развития.

Она основывается на делимости и определённой степени внутренней дифференцированности материи в её развитии, а также на относительно самостоятельном существовании составляющих её устойчивых элементов, качественно определённых структур, например элементарных частиц, ядер, атомов, молекул, кристаллов, организмов, планет, общественно-экономических формаций и т.д.

Непрерывность, напротив, выражает единство, взаимосвязь и взаимообусловленность элементов, составляющих ту или иную систему определённой степени сложности.

Непрерывность основывается на относительной устойчивости и неделимости объекта как качественно определённого целого. Именно единство частей целого и обеспечивает возможность самого факта существования и развития объекта как целого. Т. о., структура какого-либо предмета, процесса раскрывается как единство

П. и н. Прерывность обеспечивает возможность сложного, внутренне дифференцированного, разнородного строения вещей, явлений. А «зернистость», отделённость того или иного объекта составляет необходимое условие для того, чтобы элемент данной структуры выполнял определённую функцию в составе целого.

Вместе с тем прерывность обусловливает возможность дополнения, а также замены и взаимозамены отдельных элементов системы.

Единство П. и н. характеризует и процесс развития явлений.

Непрерывность в развитии системы выражает её относительную устойчивость, пребывание в рамках данной меры. Прерывность же выражает переход системы в новое качество.

Одностороннее подчёркивание только прерывности в развитии означает утверждение полного разрыва моментов и тем самым потерю связи.

Признание только непрерывности в развитии ведёт к отрицанию каких-либо качественных сдвигов и по существу к исчезновению самого понятия развития. Для метафизического способа мышления характерно обособление

П. и н. Диалектический материализм подчёркивает не только противоположность, но связь, единство П. и н., что подтверждается всей историей науки и общественной практики.

13. Законы симметрии и асимметрии в системах

Симметрия и асимметрия- это единство двух асимметричных Начал, связывающих между собой Прошлое и Будущее, через Настоящее.       

Симметрия встречается буквально на каждом шагу. Самый простейший пример – это предмет и его отражение в зеркале, которое является плоскостью симметрии. Проекция же плоскости зеркала, вертикально поставленного на стол, будет следом плоскости симметрии. Симметрия является фундаментальным свойством природы

   Асимметрия

    Если  в предмете (или фигуре) отсутствует  элементы симметрии, то их называют ассиметричными. Асимметрия всегда придает пластической форме динамику и выявляет ее потенциальную способность к движению. Поэтому принципы асимметрии лежат в основе изображения предметов движущихся или имеющих какое-то отношение к движению либо предметов, в которых надо выразить внутреннюю энергию, жизнь. Скрытые «динамичные» возможности данного композиционного средства объясняются тем, сто возникающее в асимметричной фигуре сильное движение не может замкнуться в себе – оно перетекает на соседние предметы и среду. Получая в них логическое продолжение, оно замыкается и делает фигуру устойчивой, эстетически привлекательной. В этом случае асимметрия рассматривается как промежуточная фаза, как переход от одного вида симметрии к другому. Например, движение асимметричной группы памятника Минину и Пожарскому обращено к площади, к народу, здесь оно находит свое смысловое завершение.  

Первоначально понятие "симметрия" употреблялось в двух значениях. В одном смысле симметричное означало нечто пропорциональное; симметрия показывает тот способ согласования многих частей, с помощью которого они объединяются в целое. Второй смысл этого слова - равновесие. Греческое слово означает однородность, соразмерность, пропорциональность, гармонию.

Таким образом, все свойства симметрии рассматриваются  как проявления состояний покоя, а все свойства асимметрии -- как  проявления состояний движения.

 Единство  симметрии и асимметрии характеризуют  все процессы, протекающие в целостных иерархических системах, и эти процессы  носят ритмический, двойственный характер. Поэтому и законы сохранения непосредственно или посредственно связаны с  закономерностью двойственности и периодичностью.      

Из физики известно, что  законы сохранения связаны с существованием инвариантных преобразований.   

 К ним относятся:    

   Закон сохранения энергии, являющийся следствием симметрии относительно сдвига во времени (однородности времени).  

     Закон сохранения импульса, являющийся следствием симметрии относительно параллельного переноса в пространстве (однородности пространства).        

 Закон сохранения  момента импульса, являющийся следствием  симметрии относительно поворотов  в пространстве (изотропности пространства).    

 Закон сохранения заряда, являющийся следствием симметрии относительно замены описывающих систему комплексных параметров на их комплексно-сопряженные значения (С-инвариантность).   

 Закон сохранения  четности, являющийся следствием  симметрии относительно операции инверсии (зарядовая симметрия, Р - инвариантность).    

 Закон сохранения  энтропии, являющийся следствием  симметрии относительно обращения  времени  (Т-инвариантность).   

 Закон сохранения CPT-четности, за которым скрывается  комбинация трех симметрий (С-инвариантность, P-инвариантность и T-инвариантность).   

 Этот закон  сохранения имеет особое значение  для понимания механизма инвариантных  преобразований из одного собственного  подпространства (пространства) в  другое.  СРТ-четность определяется как величина, сохранение которой есть следствие СРТ-инвариантности, то есть инвариантности по отношению к одновременному выполнению трех операций – замене частиц на античастицы, зеркальному отражению и обращению течения времени.    

 СРТ-четность  представляет собой произведение трех величин – зарядовой четности (С-четности), пространственной четности (Р-четности) и временной четности (Т-четность). Каждая из этих четностей выступает как сохраняющаяся величина, отвечающая соответствующей определенной дискретной симметрии.    

 Закон СРТ-четности  является абсолютным законом  сохранения, в отличие от законов  сохранения С-четности, Р-четности, Т-четности, которые не являются  абсолютными.  

    Законы сохранения четности могут комбинироваться. Рассмотрим для примера  комбинацию двух симметрий (СР-четность). Эта комбинация известна как закон сохранения комбинированной четности (СР-четность).

14. Происхождение, строение и развитие галактик и звёзд.

Первую эру в истории вселенной называют  “большим взрывом” или английским термином Big Bang. Под расширением Вселенной подразумевается такой процесс, когда то же самое количество элементарных частиц и фотонов занимают постоянно возрастающий объём. Эволюцию Вселенной принято разделять на четыре эры : адронную, лептонную, фотонную и звездную. а) Адронная эра. При очень высоких температурах и плотности в самом начале существования Вселенной материя состояла из элементарных частиц- адронов. б)  Лептонная эра. Когда энергия частиц и фотонов понизилась в веществе было много лептонов. Температура была достаточно высокой, чтобы обеспечить интенсивное возникновение электронов, позитронов и нейтрино. в) Фотонная эра или эра излучения. г) Звездная эра. После “большого взрыва” наступила продолжительная эра вещества, эпоха преобладания частиц. Мы называем её звездной эрой. Она продолжается со времени завершения “большого взрыва” (приблизительно 300 000 лет) до наших дней. По сравнению с периодом “большим взрыва” её развитие представляется как будто слишком замедленным. Это происходит по причине низкой плотности и температуры. Во время эры излучения гамма-фотоны постепенно превращались в фотоны рентгеновские, ультрафиолетовые и фотоны света. . При этом происходило излучение одного ультрафиолетового фотона (или же нескольких фотонов света) и, таким образом, возник атом водорода. Это была первая система частиц во Вселенной. С возникновением атомов водорода начинается звездная эра - эра частиц, точнее говоря, эра протонов и электронов. Вселенная вступает в звездную эру в форме водородного газа с огромным количеством  световых и ультрафиолетовых фотонов. Водородный газ расширялся в различных частях Вселенной с разной скоростью. Неодинаковой была также и его плотность. Он образовывал огромные сгустки, во много миллионов световых лет.Позднее из отдельных участков с помощью собственного притяжения образовались сверхгалактики и скопления галактик. Итак, крупнейшие структурные единицы Вселенной - сверхгалактики - являются результатом неравномерного распределения водорода, которое происходило на ранних этапах истории Вселенной. Колоссальные водородные сгущения - зародыши сверх галактик и скоплений галактик - медленно вращались. Внутри их образовывались вихри, похожие на водовороты. Их диаметр достигал примерно ста тысяч световых лет. Мы называем эти системы протогалактиками, т.е. зародышами галактик.Сила гравитации образовывала из этих вихрей системы звезд, которые мы называем галактиками. Некоторые из галактик до сих пор напоминают нам гигантское завихрение. В результате силы тяготения очень медленно вращающийся вихрь сжимался в шар или несколько сплюнутый эллипсоид.Нетрудно определить, какие из водородных атомов вошли в состав рождающейся эллиптической, точнее говоря эллипсоидальной галактики, а какие остались в космическом пространстве вне нее. Протогалактика, которая вообще не вращалась, становилась родоначальницей шаровой галактики. Сплющенные эллиптические галактики рождались из медленно вращающихся протогалактик. Протогалактика сжималась и плотность водорода в ней возрастала. Как только плотность достигала определенного уровня, начали выделятся и сжимается сгустки водорода. Рождались протозвезды, которые позже эволюционировали в звезды.Спиральные галактики, в том числе и наша, состоят из очень старой сферической составляющей (в этом они похожи на эллиптические галактики) и из более молодой плоской составляющей, находящейся в спиральных рукавах.Если бы из нашей галактики через сто миллионов лет после ее возникновения (это время формирования сферической составляющей) улетучился весь межзвездный водород, новые звезды не смогли бы рождаться, и наша галактика стала бы эллиптической.

15. .Происхождение Солнечной системы и развитее Земли

Солнце играет исключительную роль в жизни Земли. Оно - не только источник света и тепла, но и первоначальный источник многих других видов энергии (энергии нефти, угля, воды, ветра). Солнце – это наша звезда. Изучая Солнце, мы узнаём о многих явлениях и процессах, происходящих на других звёздах и недоступных непосредственному наблюдению из-за огромных расстояний, которые отделяют нас от звёзд. Возраст Солнца примерно равен 4.5 миллиарда лет. С момента своего рождения оно израсходовало половину водорода содержащегося в ядре. Оно будет продолжать "мирно" излучать следующие 5 миллиардов лет или около того (хотя его светимость возрастет примерно вдвое за это время). Но, в конце концов, оно исчерпает водородное топливо, что приведет к радикальным переменам, что является обычным для звезд, но увы приведет к полному уничтожению Земли (и созданию планетарной туманности). В состав солнечной системы входят планеты, их спутники, астероиды, кометы, метеорные тела, солнечный ветер.Планеты расположены в следующем порядке:Меркурий, Венера,Земля(сп.-Луна),Марс(сп.-Фобос,Деймос),Юпитер(15 сп-ов),Сатурн(16 сп-ов),Уран(5 сп-ов),Нептун(2 сп-ка) и Плутон(один сп-к).По физич.хар-кам пленты делятся на 2 типа:1)земного типа(Земля,Венера,Меркурий,Марс),2)планеты-гиганты(Юпитер,Сатурн,Уран,Нептун).

Предпоалгается, что планеты возникли одновременно 4,6 млрд лет назад из газово-пылевой туманности,  имевшей форму диска, в центре которого располагалось молодое Солнце.Образование звёзд и планетных систем-единый процесс, происходящий в рез-те конденсации облака межзвёздного газа в силу его гравитационной неустойчивости.Т.О.протопланетная туманность образовалась вместе с Солнцем из межзвёздного вещ-ва, плотность которого превысила критические пределы.По некоторым данным,такое уплотнение произошло в рез-те относительно близкого взрыва сверхновой звезды.Астеороиды,кометы,метеориты являются остатками материала,из которого сформировались планеты. Происхождение систем регулярных спутников авторы космогоничесмких концепций обычно объясняют повторением в малом масштабе того же процесса,который они предполагают для робъяснения образования планет солнечной системы.В настоящее время господствует идея холодного,а не горячего, начального состояния Земли и др.планет солнечн.системы.

Земля - это третья от Солнца планета Солнечной системы. Она обращается вокруг звезды по эллиптической орбите (очень близкой к круговой) за период равный 365.24 суток. Земля имеет спутник - Луну, обращающуюся вокруг Солнца. Период вращения планеты вокруг своей оси 23 ч 56 мин 4.1 сек. Вращение вокруг своей оси вызывает смену дня и ночи, а наклон оси и обращение вокруг Солнца - смену времен года.Форма Земли - геоид, приближенно - трехосный эллипсоид, сфероид. Земля обладает магнитным и тесно связанным с ним электрическим полями. Гравитационное поле Земли обуславливает её сферическую форму и существование атмосферы.По современным космогоническим представлениям, Земля образовалась примерно 4.7 млрд. лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газового вещества. В результате дифференциации вещества, Земля, под действием своего гравитационного поля, в условиях разогрева земных недр возникли и развились различные по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам оболочки - геосферы: ядро (в центре), мантия, земная кора, гидросфера, атмосфера, магнитосфера. В составе Земли преобладает железо, кислород, кремний, магний. Земная кора, мантия и внутренняя чаять ядра твердые (внешняя часть ядра считается жидкой). От поверхности Земли к центру возрастают давление, плотность и температура. Основные типы земной коры - материковый и океанический, в переходной зоне от материка к океану развита кора промежуточного строения.Большая часть Земли занята Мировым океаном, горы занимают свыше 1/3 поверхности суши. Пустыни покрывают примерно 20% поверхности суши, леса - около 30%, ледники - свыше 10%. Средняя глубина мирового океана около 3800 м. Атмосфера Земли состоит из воздуха - смеси в основном азота и кислорода,  остальное-водяные пары, углекислый газ, а также инертные и другие газы. Образование Земли и начальный этап ее развития относятся к догеологической истории. Абсолютный возраст наиболее древних горных пород составляет свыше 3.5 млрд. лет. Геологическая история Земли делится на два неравных этапа: докембрий, занимающий примерно 5/6 всего геологического летоисчисления (около 3 млрд. лет), и фанерозой, охватывающей последние 570 млн. лет. Около 3-3.5 млрд. лет назад в результате закономерной эволюции материи на Земле возникла жизнь, началось развитие биосферы. Совокупность всех населяющих ее живых организмов, так называемое живое вещество Земли, оказала значительное влияние на развитие атмосферы, гидросферы и осадочной оболочки. Новый фактор, оказывающий мощное влияние на биосферу - производственная деятельность человека, который появился на Земле менее 3 млн. лет назад.

16. Главные результаты общей и специальной теории относительности.

До  20 века пространство считалось плоским,время понималось абсолютным.Название “теория относительности” возникло из наименования основного принципа (постулата), положенного Пуанкаре и Эйнштейном в основу из всех теоретических построений новой теории пространства и времени. Содержанием теории относительности является физическая теория пространства и времени, учитывающая существующую между ними взаимосвязь геометрического характера.К началу двадцатого века у физиков, строивших теорию оптических и электромагнитных явлений по аналогии с теорией упругости, сложилось ложное представление о необходимости существования абсолютной неподвижной системы отсчета, связанной с электромагнитным эфиром. Зародилось, таким образом, представление об абсолютном движении относительно системы, связанной с эфиром, представление, противоречащее более ранним воззрениям классической механики (принцип относительности Галилея).Опыты Майкельсона и других физиков опровергли эту теорию “неподвижного эфира” и дали основание для формулировки противоположного утверждения, которое и получило название “принципа относительности”. Так это название вводится и обосновывается в первых работах Пуанкаре и Эйнштейна. Общая теория относительности (ОТО) — современная теория тяготения, связывающая его с кривизной четырехмерного пространства-времени.В своем, так сказать, классическом варианте теория тяготения была создана Ньютоном еще в XVII веке и до сих пор верно служит человечеству. Она вполне достаточна для многих, если не для большинства, задач современной астрономии, астрофизики, космонавтики. Между тем ее принципиальный внутренний недостаток был ясен еще самому Ньютону. Это теория с дальнодействием: в ней гравитационное действие одного тела на другое передается мгновенно, без запаздывания.Что же касается ОТО, то все ее основополагающие элементы были созданы Эйнштейном. В последнем этапе создания ОТО принял участие Гильберт. Вообще значение математики (и математиков) для ОТО очень велико. Ее аппарат, тензорный анализ, или абсолютное дифференциальное исчисление, был развит Риччи и Леви-Чивита. Друг Эйнштейна, математик Гроссман познакомил его с этой техникой.И все же ОТО — это физическая теория, в основе которой лежит ясный физический принцип, твердо установленный экспериментальный факт.Специальная теория относительности (СТО) - фундаментальная физическая теория пространственно-временных свойств всех физических процессов.Основой СТО явились представления о свойствах пространства, времени и движения, разработанные в классической механике Галилеем и Ньютоном, но углублённые и в ряде положений существенно изменённые и дополненные Эйнштейном в связи с теми экспериментальными фактами, которые были обнаружены в физике к концу XIX столетия при изучении электромагнитных явлений. Специальная теория относительности (СТО) наряду с предположением о том, что a) пространство - трёхмерно, однородно и изотропно, (что означает, что в пространстве нет выделенных мест и направлений) б) время - одномерно и однородно, (нет выделенных моментов времени)использует следующие два основополагающие принципа: 1. Никакими физическими опытами внутри замкнутой физической системы нельзя определить, покоится ли эта система или движется равномерно и прямолинейно (относительно системы бесконечно удаленных тел). Этот принцип называют принципом относительности Галилея - Эйнштейна, а соответствующие системы отсчёта - инерциальными. 2. Существует предельная скорость (мировая константа c) распространения физических объектов и воздействий, которая одинакова во всех инерциальных системах отсчета. Со скоростью c распространяется свет в вакууме. ОТО — завершенная физическая теория. Она завершена в том же смысле, что и классическая механика, классическая электродинамика, квантовая механика. Подобно им, она дает однозначные ответы на физически осмысленные вопросы, дает четкие предсказания для реально осуществимых наблюдений и экспериментов. Однако, как и всякая иная физическая теория, ОТО имеет свою область применимости. Так, вне этой области лежат сверхсильные гравитационные поля, где важны квантовые эффекты. Законченной квантовой теории гравитации не существует. ОТО — удивительная физическая теория. Она удивительна тем, что в ее основе лежит, по существу, всего один экспериментальный факт, к тому же известный задолго до создания ОТО (все тела падают в поле тяжести с одним и тем же ускорением). Удивительна тем, что она создана в большой степени одним человеком.СТО возникла больше для решения специальных задач и  никоим образом не противоречит принципам ОТО. Она лишь дополнение реального состояния науки с точки зрения потребности современной физики и естествознания. Релятивизм не мертв, он лишь отражение состояния научно-технической мысли того времени.

17. Ква́нтовая меха́ника — раздел теоретической физики, описывающий квантовые системы и законы их движения. Основными понятиями квантовой кинематики являются понятия наблюдаемой, состояния, среднего значения. Основные уравнения квантовой динамики — уравнение Шрёдингера, уравнение фон Неймана, уравнение Линдблада, уравнение Гейзенберга. Математический аппарат — теория операторов, теория вероятностей, функциональный анализ, операторные алгебры, теория групп. Необычные явления, мысленные эксперименты и парадоксы квантовой механики - Соотношение неопределённостей Гейзенберга - Корпускулярно-волновой дуализм o Дифракция электронов - Сверхтекучесть (Бозе-конденсат) - Сверхпроводимость - Квантовая телепортация - Квантовая запутанность (Квантовая нелокальность, «Квантовое Вуду») o Парадокс Эйнштейна — Подольского — Розена - Парадокс Клейна - Квантовый парадокс Зенона («Парадокс незакипающего чайника», связанный с аксиомой идеального измерения) - Кот Шрёдингера - Надбарьерное отражение - Теорема о запрете клонирования Разделы квантовой механики В стандартных курсах квантовой механики изучаются следующие разделы - математическая основа квантовой механики и теория представлений; - точные решения одномерного стационарного уравнения Шрёдингера для различных потенциалов; - приближённые методы (квазиклассическое приближение, теория возмущений и т. д.); - нестационарные явления; - уравнение Шрёдингера в трёхмерном случае и теория углового момента; - теория спина; - тождественность частиц; - строение атомов и молекул; - рассеивание частиц; Комментарии - Обычно квантовая механика формулируется для нерелятивистских систем. Рассмотрение частиц с релятивистскими энергиями в рамках стандартного квантовомеханического подхода, предполагающего фиксированное число частиц в системе, наталкивается на трудности, так как при достаточно большой энергии частицы могут превращаться друг в друга. Эти трудности устраняются в квантовой теории поля, которая и является самосогласованной теорией релятивистских квантовых систем. - Важным свойством квантовой механики является принцип соответствия: в рамках квантовой механики доказывается, что в пределе больших величин действия (квазиклассический предел) и в случае, когда квантовая система взаимодействует с внешним миром (декогеренция), уравнения квантовой механики редуцируются в уравнения классической физики (см. Теорема Эренфеста). Таким образом, квантовая механика не противоречит классической физике, а лишь дополняет её на микроскопических масштабах. - Некоторые свойства квантовых систем кажутся нам непривычными (невозможность одновременно измерить координату и импульс, несуществование определённой траектории частицы, вероятностное описание, дискретность наблюдаемых величин). Это вовсе не значит, что они неверны: это означает, что наша повседневная интуиция никогда не сталкивалась с таким поведением, т. е. в данном случае «здравый смысл» не может быть критерием, поскольку он годится только для макроскопических систем. Квантовая механика — самосогласованная математическая теория, предсказания которой согласуются с экспериментами. В настоящее время огромное число приборов, используемых в повседневной жизни, основываются на законах квантовой механики. - Важно понимать, что квантовая механика не выводится из классической, хотя и может быть получена методами квантования из нее. Квантовая механика — это теория, построенная «с нуля», только при построении её требуется использовать принцип соответствия. Грубо говоря, «квантование системы» — это не дополнительное видоизменение классических уравнений движения, а совершенно новый взгляд на систему. Впрочем, неоднократно делались попытки вывести квантовую механику из какой-то более глубокой, и, возможно, более простой, теории, т. е. понять, почему законы квантовой механики именно такие, а не другие. К этим попыткам можно отнести множество интерпретаций квантовой механики. Строго говоря, в настоящее время нет какой-либо одной общепринятой интерпретации квантовой механики. Консервативно настроенные физики предпочитают считать, что вопросы, связанные с интерпретацией квантовой механики, выходят за рамки физики, смыкаясь с общими вопросами философии и методологии науки. Эту точку зрения выражает ироничный лозунг «Shut up and calculate!» — «Заткнись и считай!».Основные принципы квантовой механики. - принцип дополнительности, принцип суперпозиции, принцип симметрии, принцип неопределенности.

18. Значение синергетики для современной науки.Понятие скачка и диссипативных структур.

Синергетика (греч. "синергетикос" - совместный, согласованно действующий) - наука, целью которой является выявление, исследо­вание общих закономерностей в процессах образования, устойчивос­ти и разрушения упорядоченных временных и пространственных структур в сложных неравноценных системах различной природы (фи­зических, химических, биологических, экологических и др.). Термин "синергетика" буквально означает "теория совместного действия

Синергетика (это понятие означает кооперативность, сотрудничество, взаимодействие различных элементов системы) -по определению ее создателя Г. Хакена - занимается изучением систем, состоящих из многих подсистем самой различной природы, таких как электроны, атомы, молекулы, клетки, нейтроны, механические элементы, фотоны, органы животных и даже люди... Это наука о самоорганизации простых систем, о превращении хаоса в порядок. В синергетике возникновение упорядоченных сложных систем обусловлено рождением коллективных типов поведения под воздействием флуктуаций, их конкуренцией и отбором того типа поведения, который оказывается способным выжить в условиях конкуренции. Как замечает сам Хакен, это приводит нас в определенном смысле к своего рода обобщенному дарвинизму, действие которого распространяется не только на органический, но и на неорганический мир. Объект изучения синергетики, независимо от его природы, обязан удовлетворять следующим требованиям: 1) открытость - обязательный обмен энергией и (или) веществом с окружающей средой; 2) существенная неравновесность - достигается при определенных состояниях и при определенных значениях параметров, характеризующих систему, которые переводят ее в критическое состояние, сопровождаемое потерей устойчивости; 3) выход из критического состояния скачком, в процессе типа фазового перехода, в качественно новое состояние с более высоким уровнем упорядоченности. Скачок - это крайне нелинейный процесс, при котором малые изменения параметров системы (обычно они называются управляющими параметрами) вызывают очень сильные изменения состояния системы, ее переход в новое качество. Например, при снижении температуры воды до определенного значения она скачком превращается в лед. Около критической точки перехода достаточно изменить температуру воды (управляющий параметр) на доли градуса, чтобы вызвать ее практически мгновенное превращение в твердое тело.

Значение синергетики для науки и мировоззрения.

Действительно, возникнув из неравновесной термодинамики, синтеза естественнонаучных знаний, синергетика ориентирует на раскрытие механизмов самоорганизации сложных систем-природных и социальных, а также созданных руками челове­ка. Вместе с синергетикой пришло понимание единства неорганичес­кого и органического мира, понимание того, что чередование хаоса и порядка является универсальным принципом мироустройства. По мнению академика Н. Моисеева: "всё наблюдаемое нами. всё, в чем сегодня участвуем. - это лишь фрагменты единого синергетического процесса..."(Алгоритмы развития .М., 1987-С.63).

Синергетика выявила бифуркационный механизм развития, кон­структивную роль хаоса в процессах эволюции самоорганизованных систем, механизм конкуренции виртуальных, т. е. допустимых, возмож­ных форм структур, заложенных в системе. По своему воздействию на современное мировоззрение идеи синергетики равнозначны идеям тео­рии относительности и квантовой механики. Синергетические понятия применимы к любым развивающимся системам. Они становятся инст­рументами социального мышления и анализа. Современная социальная наука, преодолевая механицизм и заимствуя идеи синергетики, все больше обращает внимание на неравновесные состояния, на процессы сло­ма стабильного порядка (на переходы от порядка к хаосу, на рождение нового порядка). В развитии общества нередко возникают неустойчи­вые состояния “точки бифуркации” - перекрестки, расщепление путей развития. В период общественного кризиса бессмысленно уповать на так называемые "объективные законы", которые делают людей слепы­ми по отношению к социально-политическим и экономическим про­цессам.

Представление об обществе как социальной машине, действу­ющей по "объективным законам", - досинергетический взгляд. Совре­менное естествознание, наука и социальная жизнь заставляют нас осва­ивать новые синергетические инструменты мысли. Синергетические идеи активно влияют на мировоззренческие представления. Ведь синергети­ка выявляет общие идеи, методы и закономерности процессов самоор­ганизации в самых различных областях естественнонаучного, техни­ческого и социально-гуманитарного знания. Наш долг - осваивать си­нергетические идеи, чтобы подняться на новый уровень мировоззре­ния, понимания действительности.

Синергетика изучает два типа структур:

1) Так называемые диссипативные структуры, возникающие в процессе самоорганизации, для осуществления которых необходим рассеивающий (диссипативный) фактор. Здесь более важна роль стоков. Такие структуры тяготеют к стационарному состоянию, они как бы застывают на стоках. Диссипативные структуры появляются в открытых колебательных системах с сильной внешней подпиткой. Запасенная в них энергия способна высвобождаться в частности при поступлении в систему слабых возбуждений (флуктуаций), а отклик системы на это возбуждение может быть непредсказуемо сильным. Диссипативные структуры «живут» (в системном смысле) за счёт использования отторгнутой энергии внешней среды для собственных нужд.

Открытая нелинейная система в ситуации критической неравновесности способна порождать «чудо создания порядка из хаоса», менять сам тип своего поведения. В ней могут формироваться новые динамические состояние, названные И. Пригожиным диссипативными структурами. Если размазывающий процесс диссипации (диффузия, молекулярный хаос) ведет равновесную систему к хаосу, то в неравновесных системах он приводит, напротив, к возникновению новых структур, так как устраняет все нежизненные, неустойчивые состояния. «Диссипативность - фактор «естественного отбора», разрушающий все, что не отвечает тенденциям развития, «молоток скульптора», которым тот отсекает все лишнее от глыбы камня, создавая скульптуру»2.

В диссипативной структуре между частицами устанавливаются дальнодействующие корреляции, меняется тип поведения - частицы начинают вести себя согласованно, когерентно, «как по команде» происходит синхронизация пространственно разделенных процессов. Порядок в синергетике понимается как макроскопическая упорядоченность при сохранении микроскопической молекулярной разупорядоченности, то есть порядок на макроуровне вполне мирно уживается с хаосом на микроуровне.

Возникновение диссипативных структур носит пороговый характер. Неравновесная термодинамика связала пороговый характер с неустойчивостью, показав, что новая структура всегда является результатом раскрытия неустойчивости в результате флуктуаций. Флуктуации – движения элементов микроуровня, обычно расцениваемые как случайные и не составляющие интереса для исследователя. Флуктуации бывают внутренние (внутрисистемные) и внешние (микровозмущения среды). В зависимости от своей силы флуктуации, воздействующие на систему, могут иметь совершенно разные для нее последствия. Если флуктуации открытой системы недостаточно сильны, система ответит на них возникновением сильных тенденций возврата к старому состоянию, структуре или поведению. Если флуктуации очень сильны, система может разрушиться. И, наконец, третья возможность заключается в формировании новой диссипативной структуры и изменении состояния, поведения и/или состава системы.

Любая из описанных возможностей может реализоваться в так называемой точке бифуркации, вызываемой флуктуациями, в которой система испытывает неустойчивость. Точка бифуркации представляет собой переломный, критический момент в развитии системы, в котором она осуществляет выбор пути; иначе говоря, это точка ветвления вариантов развития, точка, в которой происходит катастрофа. Термином «катастрофа» в концепциях самоорганизации называются качественные, скачкообразные изменения, возникающие при плавном изменении внешних условий. Просканировав флуктуационный фон, система решает, какой тип развития избрать (какую флуктуацию закрепить). Проводя аналогии с психологией, можно сказать, что в точке бифуркации система находится в состоянии импринтной уязвимости, где флуктуация импринтирует («впечатывает») новое направление эволюции.

В середине века Арнольд Тойнби, анализируя исторические судьбы различных цивилизаций, обращал внимание на точки бифуркации, где выбор пути (флуктуации) на несколько веков определял ход развития огромных государств. Ему принадлежит и термин "альтернативная история" для нетрадиционного анализа, имеющего дело не с одной реализовавшейся траекторией цивилизации, государства или этноса, а с полем возможностей. В противовес Тойнби, В.С. Капустин приводит интересную метафору: «Бифуркационный подход в исследовании социокультурных явлений заставляет смотреть на мир не как на своеобразный музей, в котором сохраняется каждый бит информации, а как на процессы постоянно разрушающие старую и генерирующие новую структуру и информацию»3.

Потенциальных траекторий развития системы много и точно предсказать, в какое состояние перейдет система после прохождения точки бифуркации, невозможно, что связано с тем, что влияние среды носит случайный характер. С математической точки зрения, неустойчивость и пороговый характер самоорганизации связаны с нелинейностью уравнений. Как уже было сказано, для линейных уравнений существует одно стационарное состояние, для нелинейных - несколько. Таким образом, пороговый характер самоорганизации связан с переходом из одного стационарного состояния в другое.

2) Другой тип структур – нестационарные (эволюционирующие) структуры, возникающие за счет активности нелинейных источников энергии. Здесь структура – это локализованный в определенных участках среды процесс, имеющий определенную геометрическую форму и способный развиваться, трансформироваться или же переноситься в среде с сохранением формы.

Подобные структуры изучаются российской синергетической школой. Следует отметить, что фактически эти два типа структур являются различными этапами развития процессов в открытых нелинейных средах.

Объектом синергетики являются системы, которые удовлетворяют, по меньшей мере, двум условиям:

они должны быть открытыми;

они должны быть существенно неравновесными.

Но именно такими являются большинство известных нам систем. Изолированные системы классической термодинамики – это определенная идеализация, в реальности такие системы исключение, а не правило. Сложнее со всей Вселенной в целом: если считать её открытой системой, то что может служить её внешней средой? Современная физика полагает, что такой средой для нашей вещественной Вселенной является вакуум.

19

Развитие физической формы материи в течение первого периода истории Вселенной представляет собой процесс последовательного образования ее микроструктуры, возникновение элементарных частиц, квантовых полей в результате нарушения симметрии и раздвоения единого на противоположности. Каждое раздвоение единого на противоположности приводит к появлению новых свойств и означает рост разнообразия физических элементов.

Таким образом на современном уровне познания структуры и эволюции физической формы материи можно сделать вывод, что способом ее развития в дорекомбинационный период истории вселенной является рождение частиц (квантовых полей), включающее в себя свое другое, свою противоположность.

Одним из важнейших противоречий физической формы материи, оказывается противоречие между устойчивостью, сохранением (закон сохранения энергии) и изменчивостью, развитием. Развитие не есть развитие "вообще", "всего", "всей материи". Развитие связано только с конкретными материальными или духовными системами: солнечная система, организм, теория. вне конкретных систем нет никакого развития. Развитие характеризуется прежде всего своей неотрывностью от движения, изменения. Развитие - это направленные, необратимые качественные изменения системы.

В уравнении теории относительности Е=мс² масса есть характеристика устойчивости физических объектов, определяющая особенности их взаимодействия, а энергия выражает активность физических систем, их способность производить работу, превращаться в другие системы. Противоречие устойчивости и развития, в котором развитие является ведущей стороной, включающей в себя устойчивость, сохранение, в свою очередь происходит от более глубокого противоречия - между притяжением и отталкиванием. Философский анализ достижений современной физики приводит к тому же выводу, который был сделан Энгельсом.

20