http://lechebnaya-glina.ru » Материя организма

Макрокосмос и квантовая теория поля

Автор: lenka   Май 8, 2015 Нет комментариев

Третья ветвь физики, квантовая теория поля, с середины ХХ в. развивалась только как физика макрокосмоса. Пространственной границей макрокосмоса является абстрактное понятие бесконечности, а временнόй — тысячи и миллионы световых лет. В то же время интерес к элементарным процессам, протекающим с материей в макрокосмосе, стимулирует попытки фундаментальной квантовой физики модельно описать, как и чем заполнено галактическое пространство и как оно эволюционирует, т. е. предполагает рассмотрение объектов с размерами, существенно меньшими, чем ангстрем (Å) и временами процессов, меньшими чем 10–17 с.
Область физики, занимающаяся свойствами и процессами материи макрокосмоса, исторически была стимулирована эйнштейновской Специальной теорией относительности (СТО). Одним из важнейших модельных представлений, положенных А. Эйнштейном в основу СТО, являлась модель пространства, заполненного, по Эйнштейну, только лишь электромагнитным полем. На основе этой модели в физике возникло и закрепилось представление о существовании в материальном мире абсолютной константы: предельной скорости «c», представляющей собой скорость распространения электромагнитного поля (скорость света). А. Эйнштейн сыграл решающую роль в принципиальном отказе физики от гипотезы эфира как некоей невесомой неподвижной субстанции, заполняющей мировое пространство и являющейся в нём носителем природных свойств, сил и взаимодействий. Он утверждал: «С точки зрения специальной теории относительности гипотеза об эфире лишена содержания… Электромагнитное поле является первичной, ни к чему не сводимой реальностью, и поэтому совершенно излишне постулировать еще и существование однородного и изотропного эфира и представлять себе поле или состояние этого эфира» [111]. Принятие физикой постулата А. Эйнштейна «о пустом галактическом пространстве, заполненном только электромагнитным полем», повлекло за собой многие следствия, известные как «парадоксы Эйнштейна», но их обсуждение не входит в предмет данной книги.
Однако со времён работ П. Дирака в релятивистскую физику «макрокосмоса» вошли новые модели, принципиально изменившие её развитие. Создание единой теории поля, т. е. теории, объединяющей в одних рамках четыре вида физических взаимодействий — сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное — автоматически привело к взглядам на материю как на единую субстанцию. Одним из главных нововведений в КТП является представление П. Дирака о «физическом вакууме», содержащее глубокие аналогии с давними представлениями об эфире как некоей субстанциональной среде для проявления различных физических свойств материи. В КТП вакуум, заполняющий всё метагалактическое пространство, трактуется отнюдь не как пустота мезокосма (свобода от молекул газа) или «чистое математическое абсолютное пространство», но как низшее энергетическое состояние материи.
Вторым важнейшим базовым представлением КТП является представление о принципиальной идентичности в общем понятии «материя» вещества и энергии, поскольку их взаимные переходы друг в друга являются неотъемлемой частью её принципов. При этом энергия понимается как одна из сущностей материи, проявляющаяся во множестве процессов в различном специфичном для этих процессов виде.25 Таким образом, модель эквивалентности массы и энергии, следующая из великой формулы А. Эйнштейна Е = mс2, становится в КТП одним из основных представлений при описании свойств Вселенной.
Именно эта трактовка материи как единой субстанции, проявляющейся в виде вещества или какоголибо вида энергии, позволяет связать теоретические основы «живой материи» именно с КТП, её моделями и её нелинейным математическим аппаратом. Можно надеяться, что проведённое дальше обоснование такого подхода найдёт своё дальнейшее развитие в единстве с теоретическими исследованиями КТП.
В рамках изложенных представлений о трёх ветвях и трёх направлениях развития современной физики представляется весьма интересным рассмотреть, как на основе моделей, лежащих в их основе, описывается известная элементарная частица электрон.
В классической физике мезокосма электрон — это просто точечный носитель элементарного (отрицательного) заряда, и именно в таком виде он вполне устраивает все технические приложения и расчёты, проводимые, например, на основе закона Ома. Это представление продолжает так же «работать» и в современных электротехнике и электронике, не требуя внесения какихлибо дополнительных, например квантовых, представлений.
Модельное представление электрона как точечного заряда перестало работать в неклассической физике, когда потребовалось создать модель строения атома и сопроводить эту модель физическими исследованиями, проводимыми с индивидуальными электронами. В результате возникла необходимость изменения представлений об электроне — важнейшей частице квантовой механики, который в квантовой механике перестал рассматриваться только лишь как «элементарный заряд». Представления об электроне пополнись новым свойством — его магнитным моментом (спином). Проявление волновых свойств электрона в опытах с его движением сквозь систему параллельных щелей привело к окончательной модели электрона, известной как дуализм волначастица. Названный дуализм, хоть и явившийся причиной жарких сражений физиков на протяжении всего ХХ в., вполне, однако, устраивал все прикладные аспекты квантовой механики. Представления о строении атома (энергетические уровни, занятые электронами), о строении молекулы (энергии связи, сильные и слабые связи, молекулярные орбитали и т. д.), о строении твёрдого тела (зона проводимости в металлах, примесные уровни в полупроводниках, запрещённые зоны в диэлектриках и т. д.) и многие другие представления о строении неживой материи, в которой электрон выступает как частица с зарядом и конечной массой, но способная занимать на шкале энергий только определённые положения, обусловленные строением конкретного вещества, являются основой современных микро и нанотехнологий. Расчёты, основанные на моделях квантовой механики, адекватны результатам экспериментов и до настоящего времени служат всем современным техническим применениям
микромире.

1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (Еще не оценили)
Загрузка...

Выразить свое мнение:

Копирование и использование материалов сайта разрешено только при наличии прямой ссылки на источник.
Голубая глина и белая для масок для лица и волос. Фитотерапия и спирулина