- •Министерство сельского хозяйства
- •Содержание
- •Раздел I
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2
- •2.2. Эволюция представлений о пространстве и времени
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3 структурные уровни и системная организация материи
- •3.1. Вселенная: микро-, макро - и мегамир
- •3.2. Структуры микромира
- •3.3. Процессы в микромире
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4 смена физических картин мира
- •4.1. Механистическая картина мира
- •4.2. Электромагнитная картина мира
- •4.3. Квантово-полевая картина мира
- •4.4. Детерминистическое описание мира. Динамические закономерности в природе. Вероятностные и статистические законы
- •4.5. Необходимость и случайность. Принцип причинности и соответствия
- •4.6. Квантово-механическая концепция на современном уровне. Фундаментальные взаимодействия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5 концепция относительности пространства и времени
- •5.1. Специальная теория относительности (сто)
- •5.2. Общая теория относительности (ото)
- •5.3. Современная естественно-научная картина мира
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6 принципы симметрии и законы сохранения
- •Контрольные вопросы
- •7.2. Статистические свойства макросистем. Основные положения молекулярно-кинетической теории
- •Контрольные вопросы
- •1.1. Исследование Вселенной. Астрофизика
- •1.2. Космонавтика
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2 структура метагалактики
- •2.1. Галактики
- •2.2. Звезды
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3 эволюция представлений о космологической модели вселенной
- •3.1. Особенности развития современной космологии
- •3.2. Модель Вселенной
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4 солнечная система
- •4.1. Формирование и эволюция Солнечной системы
- •4.2. Солнце
- •4.3. Состав Солнечной системы
- •Малые тела Солнечной системы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5 геологическая эволюция
- •5.1. Земля как планета,
- •Ее отличия от других планет земной группы
- •5.2. Атмосфера Земли, ее структура и химический состав
- •5.3. Климат, погода и ее прогнозирование
- •5.4. Гидросфера Земли
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6 взаимосвязь космоса и живой природы
- •Контрольные вопросы
- •Заключение Перспективы развития физики XXI в.
- •Библиографический список
- •Глоссарий
- •Именной указатель
- •Основные сокращения и обозначения
- •Приложения
- •Стодюймовый телескоп Хукера в обсерваторпии Маунт-Вилсон
- •Галактика «Млечный путь»
- •Природа темной материи
- •Квазар зс 27
- •Искривление пространства-времени
- •Эффект Доплера
- •Антропный принцип
- •Пример действия антропного принципа
- •Форма и направление времени
- •Макарычев Сергей Владимирович
5.3. Современная естественно-научная картина мира
В современной физике основным материальным объектом является квантовое поле, переход его из одного состояния в другое меняет число частиц. Квантовое поле представляет собой совокупность квантов и носит дискретный характер, так как все взаимодействия элементарных частиц (взаимопревращение, излучение и поглощение фотонов) происходят дискретно, квантованным образом. Состояние поля в квантовой электродинамике, как и в квантовой механике, задается волновой функцией, которая связана с реальными наблюдаемыми явлениями не строго однозначно, а посредством понятия вероятности. В этом проявляется непрерывность поля, его континуальность.
Сложились новые квантово-полевые представления о материи. Эта двойственность определяется как квантово-волновой дуализм – наличие у каждого элемента материи свойств волны и частицы.
Окончательно утверждаются представления об относительности пространства и времени, зависимость их от материи. Пространство и время перестают быть независимыми друг от друга и согласно теории относительности сливаются в едином четырехмерном пространственно-временном континиууме.
Меняется представление о движении, которое становится лишь частным случаем физического взаимодействия. Известно 4 вида фундаментальных взаимодействий. Они описываются на основе принципа близкодействия: взаимодействия передаются соответствующими полями от точки к точке, скорость передачи взаимодействия конечна и не может превышать скорость света в вакууме.
Квантово-полевой механизм передачи взаимодействий следующий: заряд испускает виртуальные частицы – переносчики соответствующего взаимодействия, поглощаемые другими аналогичными зарядами.
Классическая и неклассическая механика
Классическая механика обнаружила пределы своих возможностей в объяснении:
атомных и молекулярных спектров;
теплоемкости твердых тел;
движения тел со скоростями, соизмеримыми со скоростью света и т.д.
Для их описания были созданы новые системы определений, понятий, аксиом, постулатов, которые легли в основу квантовой и релятивистской механики – новых моделей описания природы. К классическим концептуальным системам физики присоединились неклассические. Но это не простое объединение, оно связано с ломкой старых и возникновением новых представлений о пространстве, времени и причинности. Оно изменило образ физической мысли. В результате этого объединения произошла смена парадигмы физической науки.
Тем не менее, не только классическая механика, но и вся классическая наука имеет границы применимости, в рамках которых она была и остается полностью справедливой. На основе классической механики работают все машины и механизмы, строятся здания и сооружения. Классическая термодинамика лежит в основе работы тепловых двигателей, классическая электродинамика – в основе работы электрических установок.
Бессмысленно при исследовании явлений макромира использовать представления релятивистской или квантовой физики. В условиях микромира эти эффекты будут настолько малы, что не найдется приборов, чтобы их измерять, и более того, такие малые эффекты не повлияют на характер движения макротел.