Поиск

Основополагающие принципы и понятия физического естествознания

В
качестве итога изложения концептуальных принципов и понятий физического
естествознания, содержащихся в главах 3, 4 и в предыдущих пунктах, можно
констатировать существование следующих фундаментальных
принципов,
представленных ниже с их кратким разъяснением.

  1. Принцип
    относительности
    — закон,
    состоящий в том, что любой процесс протекает
    одинаково
    в изолированных инерциальных материальных системах,
    системах, покоящихся либо равномерно прямолинейно движущихся относительно друг
    друга. Принцип относительности утверждает равноправие
    всех инерциальных систем отсчета. Особо следует выделять принцип
    относительности к средствам наблюдения, устанавливающего связь макро- и микромиров.
  2. Принцип
    распространения света
    — скорость
    распространения света в вакууме (пустоте) не
    зависит от скорости источника
    и является предельной для любых физических скоростей.
  3. Принцип
    суперпозиции
    в классической
    физике — утверждение, состоящее в том, что результирующий эффект от независимых
    воздействий представляет собой линейную
    сумму
    эффектов от каждого воздействия в отдельности.

Принцип суперпозиции состояний в
квантовой физике — утверждение, состоящее в том, физическая система может
находиться как в состояниях, описываемых двумя (или несколькими) волновыми
функциями, так и в состояниях, описываемых любой линейной комбинацией этих функций. Принцип суперпозиции
можно понимать как принцип линейных независимых наложений воздействий или
состояний друг на друга.

  • Принцип
    корпускулярно-волнового дуализма
    (принцип
    волновых свойств материи) — утверждение, заключающееся в том, что любые
    микрообъекты материи (фотоны, электроны, протоны, атомы, молекулы и др.)
    обладают свойствами и частиц (корпускул) и волн, количественные связи энергии,
    массы, импульса и частоты которых определяются соотношениями де Бройля.
  • Принцип
    неопределенности Гейзенберга

    принцип квантовой физики, утверждающий, что характеризующие физическую систему
    так называемые дополнительные физические величины (координата и импульс,
    энергия и время и др.) не могут одновременно принимать точные значения и не
    могут быть потому одновременно точно измерены. Количественная связь
    неопределенностей (погрешностей) в определении дополнительных величин ограничивается
    их произведением, равным или превосходящим постоянную Планка.
  • Принцип
    тождественности частиц (микромира)

    положение квантовой физики, согласно которому состояния системы частиц
    (микрообъектов), получающиеся друг из друга перестановкой
    местами
    тождественных (неотличимых) частиц, нельзя различить ни в
    каком эксперименте, и такие состояния должны приниматься как одно физическое
    состояние. Из указанного принципа следует симметрия
    волновой функции
    системы тождественных частиц.
  • Принцип запрета Паули
    закон природы, согласно которому в какой-либо квантовой системе тождественных
    частиц с полуцелым спином (например, электроны, протоны и др.) две или более
    частицы не могут одновременно находиться в одном и том же состоянии (именно это запрещенобыть в одинаковом состоянии).

8.  Принцип
эквивалентности (гравитационной и
инертной масс)
— закон природы, который устанавлива-

ет
аналогию между свободным движением тел, наблюдаемым в неинерциальной
(ускоренной) системе отсчета, и движением тел в поле тяготения. Принцип
утверждает эквивалентность ускоренных систем отсчета некоторому гравитационному
полю.

9. Принцип
дополнительности Бора
— принцип, со
гласно которому существуют две взаимоисключающие и
дополняющие друг друга импульсно-энергетическая и про
странственно-временная картины состояний микрообъек
та, получаемые при взаимодействии его с соответствую
щими измерительными приборами. Одновременные точ
ные данные о них невозможны.

  1. Принцип
    соответствия Бора
    — утверждение,
    состоящее в том, что новая, более глубокая и общая теория, своими следствиями и
    выводами должна включать в себя старую теорию как предельный случай (например,
    релятивистская механика Эйнштейна при малых скоростях — классическую механику
    Ньютона и др.).
  2. Принцип
    калибровочной инвариантности (компенсации)
    в
    теории полей — преобразование, задающее переход от одних значений,
    характеризующих поле величин, к другим,
    оставляющим без изменения физически определенные, наблюдаемые (измеряемые) на
    опыте параметры поля. Например, в электродинамике — переход от одних
    значений электрических потенциалов к другим, оставляющий без изменения значения
    напряженностей электрического и магнитного полей, плотность их энергии и т. д. Компенсация за такое преобразование
    сводится к появлению агента, переносящего
    то или иное свойство микрообъекта в пространстве
    и времени — например, агента взаимодействия электрических зарядов
    посредством (или в виде) электромагнитного поля или фотонов. Данный принцип
    является всеобщим (всеобъемлющим) принципом природы.

Нижеследующие принципы:

  1. Принцип
    спонтанного нарушения симметрии
    и
  2. Принцип перенормируемости являются характерными для мира элементарных частиц и связаны с методами их классификации на унитарной основе и исключения бесконечных величин, возникающих в квантово-полевых теориях.

Термодинамические
принципы:

  1. Первый принцип
    (первое начало) термодинамики,
  2. Второй принцип
    (второе начало) термодинамики,
  3. Третий принцип
    (третье начало) термодинамики,
  4. Принцип
    минимума производства энтропии в
    достаточной
    полноте истолкованы нами в заключительной части данного пункта, тогда как
    основанный на них
  5. Принцип
    необратимости (движения и времени)
    в
    естествознании еще только начинает формироваться и не имеет общепринятого
    толкования и осмысления.

Представленные
выше фундаментальные принципы позволяют сформулировать основные выводы о
физической природе материального мира частиц, полей и их систем. Ниже, в виде
обобщающих положений, они приведены с указанием имен ученых, внесших
определяющий вклад в их творение и осмысление.

Физика частиц и полей

1.
Макромир состоит из дискретных и континуальных объектов — частиц и полей (волн)
(Демокрит, Зенон Элей-ский, Дальтон, Фарадей, Максвелл).

2.
Движение объектов относительно и сохраняется в отсутствие взаимодействий.
Состояния покоя и равномерного прямолинейного движения неразличимы никакими
физическими опытами (Галилей, Ньютон, Лоренц, Пуанкаре, Эйнштейн, Нетер).

  • Поля (свет,
    гравитация,
    в том числе) распространяются с постоянной предельной
    скоростью (Майкельсон, Морли, Эйнштейн), объединяя в единое многообразие
    пространство и время — в пространство-время (Минковский).
  • Корпускулярная (дискретная) и
    континуальная (полевая) форма материи в микромире дуально едина (де Бройль,
    Шредингер, Дирак), калибровочно-инвариантна (Лоренц, Янг, Миллс), имея проявлением
    неустранимую неопределенность их пространственно-временных и
    им-пульсно-энергетических состояний (Гейзенберг) и взаимопревращений друг в
    друга.
  • Разнообразные
    свойства всех микрообъектов кванто-ванно минимизированы — электрический заряд (Милликен), спин (Гаудсмит, Уленбек), магнитный момент (Бор), изос-пин (Гейзенберг), странность (Гелл-Манн), барионный
    заряд, аромат, цвет — и переносятся, передаются от одного к другому
    связывающими их агентами — фотонами, мезонами, векторными бозонами, глюонами (Планк, Эйнштейн, Тамм, Иваненко,
    Ферми, Юкава, Янг, Миллс, Гелл-Манн, Цвейг, Боголюбов, Матвеев, Фадеев, Салам,
    Вайнберг).
  • Искривленное
    пространство-время макро- и мегамиров (Клиффорд, Лобачевский, Риман) создано материей
    (Эйнштейн) и простирается (распространяется), расширяясь (Фридман, Хаббл), от предельно плоских (Евклид) локальных областей к предельно искривленным областям — черным дырам (Лаплас, Оппенгеймер,
    Снайдер, Пенроуз, Хокинг).

Физика термодинамических систем

1.
а) внутренняя энергия систем в основном зависит от температуры и может
совершать работу (Карно, Майер, Джоуль,
Ленд, Гельмгольц) либо б) работа систем возможна за счет понижения
температуры.

  • а) мера неупорядоченности (хаоса)
    системы, энтропия, остается
    неизменной только для обратимых процессов, возрастая при всех остальных
    (Клаузиус, Больцман) либо б) мера хаоса (энтропия) в системе нарастает в
    результате обмена с внешней средой, порождая необратимость движения и времени.
  • а) энтропия систем стремится к нулю при
    стремлении к нулю абсолютной температуры
    (Нернст) либо б) наивысший порядок в системе может быть достигнут при абсолютном
    нуле температуры.
  • Производство энтропии системой
    минимально в стационарном состоянии (Пригожин).

Оцените статья

Нет комментариев. Ваш будет первым!