Вопросы для самопроверки

1. Перечислите дальнодействующие взаимодействия.

2. Охарактеризуйте универсальность гравитационного взаимодействия.

3. Приведите примеры проявлений сильного и слабого взаимодействий.

Тема 8. Детерминизм и причинность в современной физике. Динамические и статистические законы

Детерминизм – это учение о причинной материальной обусловленности природных, социальных и психических явлений. Индетерминизм – это учение, отрицающее объективную причинную обусловленность явлений природы, общества и человеческой психики.

В современной физике идея детерминизма выражается в признании существования объективных физических закономерностей и находит отражение в фундаментальных физических теориях, представляющих собой совокупность наиболее существенных знаний о физических закономерностях. Динамической теорией является физическая теория, представляющая совокупность динамических законов. Исторически первой и наиболее простой теорией такого рода явилась классическая механика Ньютона.

Необходимость отказа от классического детерминизма в физике стала очевидной после того, как выяснилось, что динамические законы не универсальны и не единственны и что более глубокими законами природы являются статистические законы, открытые во второй половине ХIХ века.

Детерминизм в статистических закономерностях представляет более глубокую форму. Истинное значение вероятностного детерминизма стало очевидным после создания квантовой механики – статистической теории, описывающей явления атомарного масштаба. Другими статистическими теориями являются: статистическая теория неравновесных процессов, электронная теория, квантовая электродинамика.

Возвращаясь к проблемам причинности, можно сделать вывод, что на основе динамических и статистических законов возникает динамическая и вероятностная причинность. Вероятностная причинность является более общей, а динамическая – лишь её частным случаем.

Литература: [4, с. 261-322]; [12, с. 150-167].

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите основные динамические теории.

2. Поясните понятия: детерминизма и индетерминизма.

3. Сравните области применения динамических и статистических законов.

Тема 9. Принципы современной физики

Среди фундаментальных физических теорий существуют еще более общие законы, влияние которых распространяется на все физические процессы, все формы движения материи − принципы современной физики.

Принцип относительности – закон, состоящий в том, что любой процесс протекает одинаково в изолированных инерциальных материальных системах, системах, покоящихся либо равномерно прямолинейно движущихся относительно друг друга. Принцип относительности утверждает равноправие всех инерциальных систем отсчета.

Принцип распространения света – скорость распространения света в вакууме (пустоте) не зависит от скорости источника и является предельной для любых физических скоростей.

Принцип суперпозиции – в классической физике: результирующий эффект от независимых воздействий представляет собой линейную сумму эффектов от каждого воздействия в отдельности; в квантовой физике: физическая система может находиться как в состояниях, описываемых двумя (или несколькими) волновыми функциями, так и в состояниях, описываемых любой линейной комбинацией этих функций (принцип суперпозиции состояний). Принцип суперпозиции можно понимать как принцип линейных независимых наложений воздействий или состояний.

Принцип корпускулярно-волнового дуализма (принцип волновых свойств материи) – положение, заключающееся в том, что любые микрообъекты материи (фотоны, электроны, протоны, атомы и др.) обладают свойствами и частиц (корпускул) и волн, количественные связи энергии, массы, импульса и частоты которых определяются соотношениями де Бройля.

Принцип неопределенности Гейзенберга – принцип квантовой физики, утверждающий, что характеризующие физическую систему так называемые дополнительные физические величины (координата и импульс, энергия и время и др.) не могут одновременно принимать точные значения и не могут быть одновременно точно измерены. Количественная связь неопределенностей (погрешностей) в определении дополнительных величин ограничиваются их произведением, равным или превосходящим постоянную Планка.

Принцип тождественности частиц (микромира) – положение квантовой физики, согласно которому состояния системы частиц (микрообъектов), получающиеся друг из друга перестановкой местами тождественных частиц, нельзя различить ни в каком эксперименте, и такие состояния должны приниматься как одно физическое состояние. Из указанного принципа следует симметрия волновой функции системы тождественных частиц.

Принцип запрета Паули – закон природы, согласно которому в какой-либо квантовой системе тождественных частиц с полуцелым спином (например, электроны, протоны и др.) две или более частицы не могут одновременно находиться в одном и том же состоянии.

Принцип эквивалентности (гравитационной и инертной масс) – закон природы, который устанавливает аналогию между свободным движением тел, наблюдаемым в неинерциальной (ускоренной) системе отсчета, и движением тел в поле тяготения. Принцип утверждает эквивалентность ускоренных систем отсчета некоторому гравитационному полю.

Принцип дополнительности Бора – принцип, согласно которому существуют две взаимоисключающие и дополняющие друг друга импульсно-энергетическая и пространственно-временная картины состояний микрообъекта, получаемые при взаимодействии его с соответствующими измерительными приборами. Одновременные точные данные о них невозможны.

Принцип соответствия Бора – утверждение, состоящее в том, что новая, более глубокая и общая теория, своими следствиями и выводами должна включать в себя старую теорию как предельный случай (например, релятивистская механика Эйнштейна при малых скоростях – классическую механику Ньютона и др.).

Принцип калибровочной инвариантности (компенсации) в теории полей – математическое преобразование, задающее переход от одних значений характеризующих поле величин к другим, оставляющим без изменения физически определенные, наблюдаемые (измеряемые) на опыте параметры поля. Например, в электродинамике – переход от одних значений электрических потенциалов к другим, оставляющий без изменения значения напряженностей электрического и магнитного полей, плотность их энергии и т.д. Данный принцип является всеобщим (всеобъемлющим) принципом природы.

К фундаментальным относятся и принципы термодинамики − Первый принцип (первое начало) термодинамики, Второй принцип (второе начало) термодинамики, Третий принцип (третье начало) термодинамики и Принцип минимума производства энтропии, а вот Принцип необратимости (движения и времени) в естествознании еще только начинает формироваться и не имеет общепринятого толкования и осмысления.

Литература: [2, с. 349-465]; [5, с. 169-240]; [7, с. 224-277] .