Философская и научная картина мира
Информация - Философия
Другие материалы по предмету Философия
?лектроны, как собственные части атомов. Позднее было исследовано и строение атомных ядер, состоящих из протонов (положительно заряженных частиц) и нейтронов (частиц, не имеющих заряда).
В соответствии с первой моделью атома, предложенной английским физиком Э. Резерфордом (1871 1937), атом рассматривался как миниатюрная солнечная система, в которой вокруг ядра вращаются электроны. Такая система, однако, не могла быть устойчивой: вращающиеся электроны, теряя свою энергию, в конце концов должны были бы упасть на ядро. Но атомы, как известно, весьма устойчивы, и для их разрушения требуется приложение огромных сил. В связи с этим первая модель строения атома была значительно усовершенствована выдающимся датским физиком Н. Бором (18851962), который предположил, что при вращении на так называемых стационарных орбитах электроны не излучают энергию. Она излучается или погашается квантами, порциями энергии, только при переходе электрона с одной орбиты на другую. Если раньше предполагалось, что энергия излучается непрерывно, то тщательно поставленные эксперименты убедили физиков, что она может испускаться и отдельными квантами. Об этом свидетельствовало, например, явление фотоэффекта, когда кванты энергии видимого света вызывали электрический ток. В 19251927 гг. для объяснения процессов, происходящих в мире мельчайших частиц материи микромире, создается, по сути дела, новая наука квантовая механика. Вслед за ней возникли и другие квантовые теории: квантовая электродинамика, теория элементарных частиц и другие, исследующие закономерности движения микромира.
В 30-е гг. XX в. было сделано другое важнейшее открытие, которое показало, что элементарные частицы вещества, например электроны, обладают не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Таким образом, было доказано экспериментально, что между веществом и полем не существует непроходимой границы: в определенных условиях элементарные частицы вещества обнаруживают волновые свойства, а кванты поля - свойства корпускул. Это явление получило название дуализма волны и частицы, которое никак не укладывалось в рамки обычного здравого смысла и классических научных представлений.
Квантовая механика была положена в основу бурно развивающейся физики элементарных частиц, число которых достигает ныне нескольких сотен, но обобщающая теория до настоящего времени не создана. Так или иначе, стало ясно, что микромир является многоуровневой системой, на каждом уровне которой существуют специфические виды взаимодействий и специфические свойства пространственно-временных отношений. Область доступных в эксперименте микроскопических интервалов условно делится на четыре уровня: уровень молекулярно-атомных явлений; уровень релятивистских квантово-электродинамических процессов; уровень элементарных частиц; уровень субэлементарных процессов.
В этой области иначе представляют и природу пустоты вакуума, а именно как сложную систему виртуально рождающихся и поглощающихся фотонов и других квантов поля в состоянии с минимально возможной энергией. Квантовая электродинамика впервые наглядно показала, что пространство и время нельзя оторвать от материи, что так называемая пустота это не что иное, как одно из состояний материи.
На субатомном уровне структурной организации материи определяющую роль играют сильные взаимодействия элементарных частиц. Специфике микромира не соответствуют обыденные представления о соотношении части и целого. Еще более радикальных изменений пространственно-временных представлений требует переход к исследованию процессов, характерных для слабых взаимодействий. На повестку дня встал вопрос о нарушении пространственной и временной четности, так как правое и левое пространственные направления оказываются неэквивалентными. Это потребовало принципиально нового истолкования пространства и.времени: одно связано с изменением представлений о прерывности и непрерывности пространства и времени, а второе - с гипотезой о возможной макроскопической природе пространства и времени.
Рассмотрим, хотя бы кратко, эти направления исследований.
Физика микромира имеет дело со сложным единством и взаимодействием прерывности и непрерывности. Это относится не только к структуре материи, но и к взаимосвязи пространства и времени. После создания теории относительности и квантовой механики ученые попытались объединить две фундаментальные теории. Первым достижением на этом пути явилось релятивистское волновое уравнение для электрона, указывающее на существование антипода электрона частицы с положительным электрическим зарядом. С точки зрения современной теории каждой частице в природе соответствует античастица, это обусловлено фундаментальными свойствами пространства и времени (четность пространства, отражение времени и т.д.).
Пока единственная ветвь теории элементарных частиц, которая достигла высокого уровня развития и известной завершенности, электродинамика, включающая в себя описание взаимодействий электронов, позитронов, мюонов и фотонов. Она является локальной теорией, так как в ней функционируют понятия, заимствованные из классической физики, основанные на концепции пространственно-временной непрерывности: точечность заряда, локальность поля, точечность взаимодействия и т.д. Использование этих понятий влечет за собой существенные трудности, связанные с бесконечными значениями некоторых величин (масса, собственная энергия электрона, энергия нул?/p>