Современные единые модели мировоздания и перспективы физики микромира

В свое время классическая картина мира показалась удобной для развития гуманитарных научных дисциплин. Адам Смит и Давид Риккардо, создавая политическую экономию, ввели понятие «невидимой руки рынка», принцип которой им подсказали идеи Ньютона о гравитации. Томас Гоббс, разрабатывая теорию государства, вдохновлялся теорией атомного строения материи.

Методы нелинейной науки, зародившиеся в сфере естественнонаучного знания, оказались весьма перспективными при исследовании проблем социально-культурной динамики. Биологические и социальные констелляции относятся к классу самоорганизующихся систем, а потому моделирование методами синергетики их структурных и эволюционных характеристик позволило получить неплохие результаты, интересные и научном и практическом отношениях.

Современный глобальный кризис в значительной мере обусловлен отставанием научной методологии прогнозирования от практических потребностей. Во многом это объясняется тем, что до сих пор не преодолено наследие классической методологии, а принципы нелинейности мышления еще не получили адекватного применения п области гуманитарного научного знания.

2. Структурные уровни организации материи

2.

1. Понятие о структурно-масштабной лестнице В материальном мире существует целая иерархия структур различного масштаба. Обычно их выстраивают в определенном порядке от самых больших до самых маленьких и называют структурно-масштабной лестницей.

В зависимости от размеров этих структур их условно относят к объектам мегамира (от греческого megas — великий, грандиозный), макромира (от греч. macros — большой, крупный) или микромира (от греч. mikros — малый). К объектам мегамира относят космические объекты — звезды, галактики и т. д. Понятие «макроскопический объект» в достаточной степени условное, обычно под ним понимают объекты, окружающие нас в повседневной жизни, объекты, соразмерные человеку. Микромир в современном понимании — это мир элементарных частиц, атомов, молекул и некоторых надмолекулярных структур типа клетки, хромосомы и т. д. Среди макроскопических и микроскопических структур есть объекты живой и неживой природы

2.

2. Понятие о микромире. Физика микромира Как уже упоминалось выше, микромир — это мир элементарных частиц, атомов, молекул и некоторых надмолекулярных структур типа клетки, хромосомы.

Размеры и массы молекул изменяются в очень широком диапазонеот простейших двухатомных молекул до сложных полимерных макромолекул с молекулярным весом в сотни тысяч атомных, единиц массы и длиной, достигающей долей миллиметра. К важнейшим макромолекулам относятся молекулы ДНК и РНК.

Атом состоит из компактного ядра и электронной оболочки. Размеры атомов определяются электронными оболочками. В квантовой механике в качестве радиуса атома принимается расстояние от ядра, на котором амплитуда волновой функции спадает в «е» раз. Часто для наглядности оперируют планетарной моделью атома, предложенной английским ученым Эрнестом Резерфордом (1871−1937) и развитой датским физиком Нильсом Бором (1885−1962). В этой модели электроны, как планеты, находятся на своих орбитах. Радиусы орбит дает квантовая механика. Они зависят от состояния возбуждения атома, которое определяется «главным квантовым числом» n.

Элементарные частицы (в буквальном значении этого термина) — это первичные, неделимые частицы, из которых по предложению состоит вся материя. Понятие «элементарные частицы» отражает чаяния ученых найти «первичные сущности», определяющие все известные свойства материального мира. На рубеже XIX и XX вв. были обнаружены мельчайшие носители свойств вещества — молекулы и атомы.

Было установлено, что молекулы построены из атомов. Это позволило впервые описать все известные вещества как комбинации большого числа составляющих частиц — атомов. В дальнейшем были выявлены составные элементы атомов — электроны и ядра, установлена сложная природа самих ядер. Оказалось, что ядра построены из двух частиц (протонов и нейтронов). Это открытие существенно уменьшило количество дискретных элементов, формирующих свойства вещества. Появилась надежда, что цепочка составных частей материи наконец-то завершается.

В тот период исследований (начало 30-х гг. XX в.) известными представителями элементарных частиц были протон, нейтрон, электрон и фотон — частица электромагнитного поля. Эти четыре частицы стали считать элементарными, т.к. они служили основами строения вещества и света (электромагнитного поля).

В 1964 г. американские физики Гелл-Манн и Цвейг предложили так называемую кварковую модель строения вещества. В соответствии с этой моделью любой адрон может быть представлен в виде набора из двух или трех кварков — частиц, имеющих дробный электрический заряд. Непредставимы в таком виде только лептоны — класс частиц, в который входят электроны, нейтроны и еще несколько частиц.

Адроны — это элементарные частицы, принимающие участие в сильных взаимодействиях, в то время как лептоны участвуют в слабых и электромагнитных взаимодействиях В последней строке таблицы (см. приложение) стоит особая структура материального мира — физический вакуум. Концепция физического вакуума является одной из краеугольных концепций современного естествознания. В соответствии с ней вакуум (лат. V acuum — пустота) — это не абсолютная пустота, не пространство без материи. Вакуум — весьма своеобразный физический объект, в нем непрерывно происходят процессы рождения и уничтожения частиц.

Перспективы физики микромира Новейшее развитие физики элементарных частиц явно выделяет из всех элементарных частиц группу частиц, которые существенным образом определяют специфику процессов микромира. Эти частицы — возможные кандидаты на роль истинно элементарных частиц. К их числу принадлежат: частицы со спином ½ — лептоны и кварки, а также частицы со спином 1 — глюоны, фотон, массивные промежуточные бозоны, осуществляющие разные виды взаимодействий частиц со спином ½. В эту группу, скорее всего, следует также включить частицу со спином 2 — гравитон; квант гравитационного поля, связывающий все элементарных частиц. В этой схеме многие вопросы, однако, требуют дальнейшего исследования. Неизвестно, каково полное число лептонов, кварков и различных векторных (с J = 1) частиц и существуют ли физические принципы, определяющие это число. Неясны причины деления частиц со спином ½ на 2 различные группы: лептоны и кварки. Неясно происхождение внутренних квантовых чисел лептонов и кварков (L, В, 1, Y, Ch) и такой характеристики кварков и глюонов, как «цвет».

С какими степенями свободы связаны внутренние квантовые числа? С обычным четырёхмерным пространством-временем связаны только такие характеристики элементарных частиц, как J и Р. Какой механизм определяет массы истинно элементарных частиц? Чем обусловлено наличие у элементарных частиц различных классов взаимодействий с различными свойствами симметрии? Эти и другие вопросы предстоит решить будущей теории элементарных частиц.

Заключение

Физика изучает простейшие и одновременно наиболее общие свойства и законы материального мира. Можно также сказать, что физика изучает наиболее простые, присущие объектам природы формы движения материи: механического движение, тепловые процессы, электромагнитные явления и т. д.

Физика в современном понимании как наука, имеющая определенный предмет исследования, сформировалась в XVII в. Однако термин «физика» применялся гораздо раньше, еще в древности. Но первоначально под словом «физика» понимали науку о природе вообще. Эта наука включала в себя и знания по другим естественным наукам, и общефилософские взгляды: представление о материи вообще, о движении вообще и т. п. Эту всеобщую науку называли также натуральной философией.

По мере познания человеком природы единая наука о природе расчленялась. Из нее выделялись отдельные естественные науки. В результате этого процесса и образовались физика, химия, биология и другие естественные науки.

Любой процесс, происходящий в окружающем мире, связан с механическим движением тех или иных материальных объектов, будь то движение небесных тел, макроскопических тел, физических полей, атомов, частиц и т. п. Даже сложные процессы, протекающие в человеческом мозге при мышлении, связаны с механическим движением элементов, из которых состоит мозг, хотя и не сводятся к этому движению.

Таким образом, знание физики в целом, и знание физики микромира в частности является необходимым для рассмотрения такого глобального научного вопроса, как «Единая модель мироздания».

Список литературы

Дыбов А. М., Иванов В. А. Концепции современного естествознания. Учебное пособие/Под общ. ред. А. М. Дыбова. Ижевск: Изд. дом «Удмуртский университет», 1999. 320 с.

Лебедев С. А. Философия современного естествознания: Учебное пособие для ВУЗов/Под общ. ред. проф. Лебедева С. А. — М.: ФАИР-ПРЕСС, 2004. 304 с.

Белостоцкий Ю. Г. Единая основа мироздания (научная гипотеза). — СПб.: Наука, 2000. 276 с.

Спасский Б. И. Физика для философов. — М.: Изд-во МГУ, 1989. 188 с.

Марков М.А. О природе материи. М., 1976

Приложение Таблица. Структурно-масштабная лестница

Белостоцкий Ю.Г., 2000 г.

Лебедев С.А., 2004 г.

Дыбов А.М., Иванов В. А., 1999 г.

Марков М.А., 1976 г.

Спасский Б.И., 1989 г.