Квантово-польова картина світу
Передумови виникнення сучасної картини світу
У теорії відносності, створеної А. Ейнштейном, було вперше введено поняття відносності простору і часу, а також поняття про кривизну єдиного чотиривимірного просторово-часового континууму.
Це була остання велика теорія в рамках електромагнітної картини світу. Починаючи з кінця 19 століття між електромагнітної теорією і емпіричними фактами виявлялася все більше і більше суперечностей. А після відкриття явища радіоактивності і виявлення того, що воно пов’язане з перетворенням одних елементів в інші і супроводжується випусканням альфа-і бета-променів, з’явилися нові моделі атома, які не відповідали електромагнітної картині світу. А пізніше, М. Планк, в ході спроб побудови теорії випромінювання, висловив думку, що процеси випромінювання не є безперервними. Таким чином, на початку 20 століття з’явилося два уявлення про матерії:
- Або матерія складається з дискретних частинок Або матерія є абсолютно неперервною.
Ці два поняття є несумісними, і спроби, що робляться вченими-фізиками їх якось поєднати терпіли невдачу. Це підштовхнуло до думки, що наука знаходиться в глухому куті, виходу з якого не існує. Ситуація погіршилася, коли Н. Бор запропонував нову модель атома, згідно з якою, електрон, що обертається навколо ядра, не випромінює енергії. Це припущення суперечило законам електродинаміки. На думку Бора, електрон випромінює енергію порціями тоді, коли переходить з однієї орбіти на іншу. Це припущення здавалося дивним, проте саме воно сприяло виходу з глухого кута і формуванню нових уявлень про матерію.
Пізніше Луї де Бойль запропонував гіпотезу, згідно з якою матерії притаманна і безперервність, і квантовость, тобто кожній частинці відповідає певна хвиля. Дослідження Е. Шредінгера і В. Гейзенберга в 1925-1927 рр. підтвердили цю гіпотезу, а пізніше М. Борн довів тотожність квантової механіки Гейзенберга і хвильової механіки Шредінгера.
Таким чином, уявлення про незмінність матерії залишилися в минулому, а знову сформовані квантово-польові уявлення про природу матерії визначаються як корпускулярно-хвильовий дуалізм, що має на увазі, що у кожного елемента матерії є властивості частинки і хвилі.
Квантова механіка
Основою нової сучасної картини світу, яка отримала назву квантово-польовий, лежить квантова механіка. Це нова теорія, яка описує стан і рух мікрооб’єктів матеріального світу. Вона встановлює метод опису та закони руху мікрочастинок, до яких відносяться елементарні частинки, атоми, атомні ядра, молекули. Квантова механіка також займається вивченням зв’язку величин, що характеризують частки, з фізичними величинами, вимірюваними експериментальним шляхом. Закони квантової механіки дають можливість вивчити будову атомів, а також встановити природу хімічного зв’язку і пояснити періодичну систему елементів, дослідити властивості елементарних частинок.
Квантова механіка сприяла вивченню будови і властивостей багатьох твердих тіл, що до цього не представлялося можливим. Квантова механіка дозволила вивчити такі явища, як надпровідність, феромагнетизм, надтекучість, а також дослідити природу нейтронних зірок і білих карликів. Крім того, завдяки квантовій механіці з’явилася можливість виявити механізм протікання термоядерних реакцій, що відбуваються на Сонці і зірках.
Ідеї квантово-польової картини світу
З появою нової картини світу було встановлено, що елементарних частинок властива така особливість, як взаімопревращаемость і взаємозамінність. У квантово-польової картині світу матеріальним об’єктом приймається квантове поле, а при переході його з одного стану в інший число частинок змінюється.
Рух в квантово-польової картині світу визначається лише як окремий випадок фізичного взаємодії. Виділяються чотири основних фізичних взаємодії:
- Електромагнітне Гравітаційне Сильне Слабке.
В основі їх опису лежить принцип близкодействия. Він означає, що взаємодії передаються відповідними полями від точки до точки, швидкість передачі взаємодії завжди є кінцевою і не перевищує швидкість світла у вакуумі, яка дорівнює 300 000 км / с.
Припущення про відносність простору і часу, а також їх залежності від матерії, основи якої були закладені ще в електромагнітної картині світу, в новій, квантово-польової картині світу затверджуються. Відповідно до теорії відносності, час і простір не є незалежними один від одного і з’єднуються в чотиривимірному просторово-часовому континуумі.
Закономірність і причинність в квантово-польової картині світу приймають вірогідну форму, тобто виступають у вигляді статистичних законів. Це свідчить про більш глибокому рівні дослідження природних закономірностей.
Ще одним принциповою відмінністю квантово-польової картини від попередніх механічної та електромагнітної є визначення місця і ролі людини у Всесвіті. Людина перестає бути лише одним з об’єктів природи. Квантово-польова картина світу розглядає людину як спостерігача, який визначає отримувану картину світу. Крім цього, в сучасній, квантово-польовий, картині світу вважається, що існування людини визначає те, яким є сучасний світ, а поява людини є закономірним результатом еволюції Всесвіту.
Однак, як механічна і електромагнітна, сучасна картина світу теж не позбавлена недоліків. До них відносяться:
- Безуспішні спроби створення єдиної теорії всіх взаємодій Не з’ясовано, чому спостерігаються зафіксовані значення зарядів, мас елементарних частинок Не сформульована теорія вакууму Не існує теорії, що описує розвиток Всесвіту до “великого вибуху”, а також здатною передбачити її майбутнє.
Квантово-польова, або як її називають інакше, квантово-релятивістська, картина світу зараз лише проходить стадію становлення. З розвитком науки до неї додаються нові теорії, нові гіпотези, і можливо, зазначені недоліки будуть усунені і з’являться відповіді на існуючі питання.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)