13 Вопрос:

Молекулярно-кинетическая теория впервые показала несостоятельность механического детерминизма.

1. Динамический хаос : В молекулярно-кинетической теории (МКТ) впервые была нарисована картина хаотического движения, которое не описывается никакой простой закономер­ностью. Любая попытка рассчитать точные траектории молекул газа оказывается безуспешной ввиду чрезвычайной чувстви­тельности результатов расчета к самому ничтожному изменению начальных условий. Единственно полезная информация о такой системе сводится к значениям вероятностей тех или иных ее состояний и средним значениям характерных физических величин.

Эта картина радикально отличалась, например, от ньютонов­ской картины закономерного, предсказуемого дви­жения планет по своим орбитам. Вначале полагали, что причина такого отличия заключена лишь в очень большом количестве частиц в молекулярных системах. Считалось, что система, описываемая небольшим чис­лом уравнений, всегда ведет себя «хорошо», упорядоченно, а хаотическое поведение возникает с ростом числа элементов сис­темы, когда мы, вследствие ограниченности своих возможно­стей, более не способны отследить все взаимодействия в ней.

Однако, в XX веке выяснилось, что хаотическим, непредсказуемым поведением могут обладать и системы из очень небольшого числа частиц, например, трех.

Понятие состояния в классической и квантовой теориях.

«Состояние» — фактически одно из ключевых понятий, с помощью которых постигается физический смысл квантовой механики. В этом его методологическое и логическое значение.

Сложившийся на основе механистических представлений идеал понимания требовал назвать точные и однозначные характеристики состояния системы в каждый момент времени. Однако в квантовой механике этот идеал был перечеркнут.

Отсутствие ясного философского осмысления понятия «состояние», его философской интерпретации и подмена ее частными научными представлениями поставили перед естествоиспытателями вопрос: что такое «состояние» в квантовой механике, что такое «состояние» вообще?

Первоначально понятие «состояние» применительно к микромиру пытались определить на основе классических методологических требований, используя привычный механистический подход, что оказалось невозможным. Опираясь на классические представления о состоянии, Л. де Бройль пытался объяснить состояние микрообъектов движением волны с «привязанной» к ней частицей

14 Вопрос:

СООТНОШЕНИЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЕЙ И ПРИНЦИП ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТИ

1- Принцип дополнительности — это один из важнейших принципов квантовой механики, сформулированный в 1927 году Нильсом Бором. Согласно этому принципу, для полного описания квантовомеханических явлений необходимо применять два взаимоисключающих («дополнительных») набора классических понятий, совокупность которых даёт исчерпывающую информацию об этих явлениях как о целостных. Например, дополнительными в квантовой механике являются пространственно-временная и энергетически-импульсная картины.

Принцип дополнительности лёг в основу так называемой копенгагенской интерпретации квантовой механики и анализа процесса измерения характеристик микрообъектов. Согласно этой интерпретации, заимствованные из классической физики динамические характеристики микрочастицы (её координата, импульс, энергия и др.) вовсе не присущи частице самой по себе. Смысл и определённое значение той или иной характеристики электрона, например, его импульса, раскрываются во взаимосвязи с классическими объектами, для которых эти величины имеют определённый смысл и все одновременно могут иметь определённое значение (такой классический объект условно называется измерительным прибором). Роль принципа дополнительности оказалась столь существенной, что Паули даже предлагал назвать квантовую механику «теорией дополнительности» по аналогии с теорией относительности.

Принцип неопределённости Гейзенбе?рга в квантовой механике — фундаментальное неравенство (соотношение неопределённостей), устанавливающее предел точности одновременного определения пары характеризующих квантовую систему физических наблюдаемых (см. физическая величина), описываемых некоммутирующими операторами (например, координаты и импульса, тока и напряжения, электрического и магнитного поля). Соотношение неопределенностей задаёт нижний предел для произведения среднеквадратичных отклонений пары квантовых наблюдаемых. Принцип неопределённости, открытый Вернером Гейзенбергом в 1927 г., является одним из краеугольных камней квантовой механики.

3- чем точнее фиксирован импульс, тем большая неопределенность в значении координаты. Аналогично связаны энергия и время — точность измерения энергии пропорциональна длительности процесса измерения. И это не неточность определения величин, которая может быть улучшена более точным прибором , это принципиальная неточность определения физических величин в атомной физике. Причина этого — взаимодействие с макроскопическим прибором . Принцип дает ограничения, которые нельзя устранить никакими усовершенствованиями прибора . В классической науке приборы и наблюдения тоже искажали измерения, но эти искажения можно было уменьшать. Разница в том, что соприкасаются и взаимодействуют объекты разных миров: для изучения микромира используются приборы и наблюдатели из макромира. Они-то и вносят искажения в состояния микрообъектов, которые не устранимы. Поэтому будущее состояние микрочастицы не может быть достоверно и точно предсказано. Повышение точности знания одного параметра увеличивает неточность в знании сопряженного ему параметра. Отсюда — дискуссии о непредсказуемости явлений микромира, о «свободе воли» электрона, о победе случайности над детерминизмом, нарушении принципа причинности в микромире и др. Принцип неопределенности иногда называют следствием принципа дополнительности, что до сих пор вызывает дискуссии.

15 вопрос: Концепция атомизма: Сущность в том, что все тела состоят из атомов. Ну или более полно: существует 2 первоначала - атомы и пустота, атомы геометричны, не подвергаются никакому воздействию из вне, вечны и неуничтожимы, они обладают определенными размерами, массой, могут сталкиваться, ударяясь друг о друга. Жизнь - соединение атомов, смерть их разложение. Душа бессмертна т.к. ее атомы не могут разлагаться. Предложил Демокрит. Однако наука 21 века не только модифицирует идеи прошлого, но и радикально их отвергает. Громадный прогресс науки вызвал серьёзные трудности в согласовании результатов исследований. Количество теорий переходит все рамки, и многие отметаются, даже не будучи окончательно рассмотренными. И в такой ситуации надёжная и проверенная на практике теория атомизма кажется далеко не худшим вариантом. С древнейших времен существовали два противоположных представления о структуре материального мира. Одно из них - континуальная концепция Анаксагора - Аристотеля - базировалось на идее непрерывности, внутренней однородности и, по-видимому, было связано с непосредственными чувственными впечатлениями, которые производят вода, воздух, свет и т.п. Материю, согласно этой концепции, можно делить до бесконечности, и это является критерием ее непрерывности. Заполняя все пространство целиком, материя не оставляет пустоты внутри себя.

Другое представление - атомистическая (корпускулярная) концепция Левкиппа - Демокрита - было основано на дискретности пространственно-временного строения материи, «зернистости» реальных объектов и отражало уверенность человека в возможность деления материальных объектов на части лишь до определенного предела - до атомов, которые в своем бесконечном разнообразии (по величине, форме, порядку) сочетаются различными способами и порождают все многообразие объектов и явлений реального мира. При таком подходе необходимым условием движения и сочетания реальных атомов является существование пустого пространства. Таким образом, корпускулярный мир Левкиппа - Демокрита образован двумя фундаментальными началами - атомами и пустотой, а материя при этом обладает атомистической структурой.

Физический вакуум - это полевой вид материи, находящейся в невозбужденном состоянии. "Вакуумное состояние поля" правильнее называть "скалярным состоянием поля", так как нет зависимости от поворота системы координат, в отличие от электрических, магнитных и гравитационных потоков индукции, которые представляют векторные состояния поля. В природе не существует пустоты, а физический вакуум представляет материальную полевую среду, где даже в основном вакуумном состоянии наблюдаются нулевые колебания (флуктуации) поля. Физический вакуум (электродинамический вакуум) - это скалярное квантовое электромагнитное поле (электродинамическое поле), т.е. там, где нет возмущений, поле находится в нулевом вакуумном (скалярном) состоянии

Развитие физики микромира показало неисчерпаемость свойств элементарных частиц и их взаимодействий. Все частицы, имеющие достаточно большую энергию, способны к взаимопревращениям, но при соблюдении ряда законов сохранения. Число известных элементарных частиц постоянно растет и превышает уже 300 разновидностей, включая неустойчивые резонансные состояния. Важнейшим свойством частицы является ее масса покоя. По этому свойству частицы делятся на 4 группы:

1. Легкие частицы — лептоны (фотон, электрон, позитрон). Фотоны не имеют массы покоя.

2. Частицы средней массы — мезоны (мю-мезон, пи-мезон).

3. Тяжелые частицы — барионы. К ним относятся нуклоны — составные части ядра: протоны и нейтроны. Протон — самый легкий барион.

4. Сверхтяжелые — гипероны. Устойчивых разновидностей немного:

фотоны (кванты электромагнитного излучения); гравитоны (гипотетические кванты гравитационного поля);электроны;

позитроны (античастицы электронов); протоны и антипротоны; нейтроны;

нейтрино — самая загадочная из всех элементарных частиц. Особенностью элементарных частиц является то, что большинство из них могут возникать при столкновении с другими частицами достаточно высокой энергии: протон большой энергии превращается в нейтрон с испусканием пи-мезона. При этом элементарные частицы распадаются на другие: нейтрон — на электрон, протон и антинейтрино, а нейтральный пи-мезон — на два фотона. Пи-мезоны, таким образом, являются квантами ядерного поля, объединяющими нуклоны и ядра.

В ходе развития науки открываются все новые свойства элементарных частиц. Взаимная обусловленность свойств частиц свидетельствует о сложной их природе, наличии многогранных связей и отношений. В зависимости от специфики элементарной частицы может появиться тот или иной вид взаимодействия: сильное, электромагнитное, слабое. У большинства элементарных частиц есть античастицы, отличающиеся противоположными знаками электрических зарядов и магнитных моментов. Таким образом, с каждым новым открытием строение микромира уточняется и оказывается все более сложным. Чем глубже мы уходим в него, тем больше новых свойств обнаруживает наука.