- •1.Научная картина мира и современные представления о методе научного познания.
- •2.Основные предпосылки быстрого развития науки в 17-18вв.
- •3.Фундаментальные понятия и принципы механицизма. Успехи мех. Подхода при объяснении физических явлений.
- •4.Механика Ньютона и механистическая философия.
- •5.Предпосылки создания электромагнитной теории.
- •6.Научно-мировоззренческое значение электромагнитной теории Максвелла.
- •7. 1 И 2 начала термодинамики и характер физических процессов во Вселенной.
- •8.Основные черты научного мировоззрения в 19в.
- •9.Естественнонаучные причины появления сто.
- •10.Основные научно-мировоззренческие выводы из сто Эйнштейна.
- •11.Основные задачи ото. Метрика пространства-времени к.Римана и причина гравитации согласно ото.
- •12.Механицизм и сто и ото.
- •13.Предпосылки появления понятия «квант» в науке.
- •14.Сложность строения атома и смысл волновой функции.
- •15.Корпускулярно-волновой дуализм физического мира.
- •16.Соотношение неопределенностей. Причинность и закономерность квантовых событий.
- •17.Радиоактивность. Ядерные превращения и устойчивость ядер.
- •18.Современные теории возникновения и развития Вселенной.
- •19.Развитие представлений об эволюции живого мира 19-20вв.
- •20.Основные положения современной эволюционной теории.
- •21.Прерывность и непрерывность в живой природе.
- •22.Антропный принцип устройства мира и его проявления.
- •23.Соотношение научного и христианского мировоззрений, принцип дополнительности.
- •24.Основные положения научного мировоззрения 21в.
16.Соотношение неопределенностей. Причинность и закономерность квантовых событий.
В классической механике всякая частица движется по определенной траектории, так что в любой момент времени можно определить ее координату и импульс. Микрочастицы из-за наличия у них волновых свойств существенно отличаются от классических частиц. Одно из основных различий — нельзя говорить о движении микрочастицы по определенной траектории и об одновременных точных значениях ее координаты и импульса. Это следует из корпускулярно-волнового дуализма. Так, понятие «длина волны в данной точке» лишено физического смысла, а поскольку импульс выражается через длину волны, микрочастица с определенным импульсом имеет неопределенную координату. И наоборот, если микрочастица находится в состоянии с определенным значением координаты, то ее импульс неопределен.
Немецкий физик В. Гейзенберг (1901—1976), учитывая волновые свойства микрочастиц и связанные с волновыми свойствами ограничения в их поведении, пришел в 1927 г. к выводу: любой объект микромира невозможно одновременно с заданной наперед точностью характеризовать и координатой, и импульсом. Он сформулировал принцип неопределенности: микрочастица (микрообъект) не может иметь одновременно определенную координату х и определенный импульс p, причем неопределенности этих величин удовлетворяют условию Данное соотношение неопределенностей Гейзенберга означает, что произведение неопределенностей координаты х и импульса р не может быть меньше постоянной Планка h. Невозможность одновременно определить в пределах ошибки эксперимента координату и соответствующую ей составляющую импульса не связана с несовершенством методов измерения или измерительных приборов. Это следствие специфики
микрообъектов, отражающей особенности их объективных свойств, их двойственной корпускулярно-волновой природы. Соотношение неопределенностей включает классические характеристики движения частицы
(координату, импульс) с учетом ее волновых свойств.
Соотношение неопределенностей, отражая специфику физики микрочастиц, позволяет оценить, например, в какой мере можно применять понятия классической механики к микрочастицам и, в частности, с какой степенью точности можно определить траекторию микрочастиц, характеризующихся в любой момент времени определенными значениями координат и скорости. Для макроскопических тел волновые свойства не играют существенной роли: их координату и скорость можно одновременно измерить в пределах ошибки эксперимента и для достоверного описания их движения можно пользоваться законами классической механики. Анализируя принцип неопределенности, некоторые философы пришли к выводу: соотношение неопределенности устанавливает границу познаваемости мира. На самом деле соотношение неопределенностей не ограничивает познание микромира, а только указывает, насколько применимы к нему понятия и законы классической механики.
Микрообъекты, в соответствии с принципом неопределенности не могут характеризоваться одновременно определенными координатой и импульсом, откуда следует вывод: в начальный момент времени состояние системы точно не определено. Если же начальное состояние системы не определено, то нельзя предсказать ее последующие состояния, а это означает, что нарушается принцип причинности. Однако в реальном случае никакого нарушения нет, поскольку в квантовой механике понятие состояния микрообъекта имеет совершенно другой смысл, чем в классической механике. В квантовой механике состояние микрообъекта полностью определяется волновой функцией в данный и последующие моменты времени.
Максвелл исходил из того, что в принципе невозможно не только проследить за изменениями положений и импульсов каждой частицы на протяжении большого интервала времени, но и точно определить импульсы и координаты всех молекул газа или любого другого макроскопического тела в заданный момент времени. Их следует рассматривать как случайные величины, которые могут принимать различные значения, подобно тому как при бросании игральной кости может выпасть любое число очков от 1 до 6. Несомненно, что поведение молекул в сосуде гораздо сложнее движения брошенной игральной кости. Но и здесь можно надеяться обнаружить определенные количественные закономерности, если ставить задачу так же, как и в теории игр. Нужно отказаться, например, от неразрешимой задачи определения точного значения импульса каждой молекулы в данный момент, а попытаться найти вероятность того, что этот импульс имеет то или иное значение. Максвелл решил эту задачу! Но главная его заслуга состояла не столько в решении, сколько в постановке самой задачи. Он ясно осознавал, что случайное поведение молекул подчиняется не детерминированным законам классической механики, а вероятностным (или статистическим) законам.
В статистической механике состояние системы определяется не положениями и импульсами частиц, а вероятностями того, что та или иная частица имеет координаты и импульсы в определенном диапазоне возможных значений. Статистическая механика позволяет адекватно описать поведение системы, состоящей из большого числа частиц.