Характерные особенности квантово-полевой картины мира

1. Меняется представление о движении, которое становится лишь частным случаем фундаментальных физических взаимодействий.

Физическое взаимодействие

Взаимодействие представляет собой воздействие одних объектов на другие путем обмена материей и движением.

Движение представляет собой любое изменение, взаимодействие вообще.

Взаимодействие выступает как движение материи.

Любые формы движения есть проявление фундаментальных взаимодействий материи (гравитационного, электромагнитного, слабого и сильного).

 

Фундаментальные типы взаимодействий

Сильное – взаимное притяжение и отталкивание составных частей атомного ядра. Характеризуется выделением очень большого количества тепла. Действует на крайне коротких расстояниях (10^{-15 м между частицами в атомных ядрах.}«Склеивает» протоны и нейтроны в ядре атома.

Слабое действует только в микромире и описывает некоторые виды ядерных процессов. Оно в 10 раз слабее сильного, но сильнее гравитационного. Не приводит к связыванию частиц.Управляет распадом радиоактивных элементов и эффективной термоядерной деятельностью Солнца.

Электромагнитное имеет универсальный характер и может выступать в зависимости от знака заряда либо как притяжение, либо как отталкивание. Играет главную роль в притягивании протонов и электронов друг к другу, благодаря чему возможно образованию молекул. Одним из проявлений силы этого взаимодействия является молния. Оно в 100-1000 раз слабее сильного взаимодействия. Электромагнитное взаимодействие описывается электростатикой, электродинамикой, квантовой электродинамикой.

Гравитационное имеет универсальный характер и выступает в виде притяжения. Оно является самым слабым из всех остальных взаимодействий (сила электростатического отталкивания электронов в 10 раз больше силы их гравитационного притяжения). На уровне атомов выражено очень слабо. Более заметно его влияние на большие объекты: планеты, звезды, галактики. В классической физике гравитационное взаимодействие описывается законом всемирного тяготения Ньютона. В ОТО гравитация – проявление кривизны пространственно-временного континуума (поле тяготения создает искривление пространства тем больше, чем больше тяготеющая масса). В квантовой теории, квантами поля тяготения являются гравитоны, которые переносят энергию, обладают импульсом и другими характеристиками.

Современная физика объединяет все 4 типа физического взаимодействия в единое суперсимметричное суперполе. Предлагается рассмотрение эволюции Вселенной из этого суперсимметричного состояния, в котором вся материя представлена только физическим вакуумом.

Спонтанное нарушение симметрии вакуума в процессе расширения Вселенной приводит к многообразию физического мира. Успех построения единой теории поля связывается с возможностями синтеза ОТО и квантовой теории поля.

2. Все процессы описываются на основе принципа близкодействия – взаимодействия передаются соответствующими полями от точки к точке, скорость передачи взаимодействия конечна и не превышает скорости света.

 

3. Окончательно утверждаются представления об относительности пространства и времени, их зависимости от материи. С точки зрения ОТО, они сливаются в едином четырехмерном пространстве-времени, которое не существует вне материальных тел.

 

4. Утверждается понятие причинности в физике:

- причинность представляет собой связь состояний во времени. Данная связь предполагает на основе знания предшествующего состояния системы возможность предсказать ее последующее состояние;

- в научных теориях под причинностью понимают закономерное, необходимое протекание процессов. Причинно обусловленные процессы тем и характеризуются, что в них задание начального состояния определяет последующие состояния. Именно в существовании такой последовательности состояний и заключается выражение принципа причинности в науке;

- общее отношение причинных связей и функциональных зависимостей предстает следующим образом: функциональные зависимости являются математической формой выражения причинных связей. Причинность характеризует объективные связи, существующие в действительности; функциональные зависимости позволяют наиболее адекватно отразить эти связи в познании;

- вопрос о природе причинности и причинных отношениях в физике конкретизируется в проблеме соотношения динамических и статистических законов с объективными закономерностями.

Спецификой квантово-полевых представлений о закономерности и причинности является то, что они выступают в вероятностной форме, в виде статистических законов. Они соответствуют более глубокому уровню познания природных закономерностей. В результате оказалось, что в основе нашего мира лежит случайность, вероятность.