§ 3. Физическая картина мира

Эволюция физической картины мира

1. С самого зарождения наук учёные стремились объединить научные знания в определённую систему. Обобщённую и систематизированную совокупность физических знаний об окружающем мире называют физической картиной мира.

Физическая картина мира — это, по существу, идеальная модель природы, включающая в себя общие понятия, гипотезы и принципы физики и характеризующая определённый этап её развития.

К концу XVII в. физическая картина мира, которая названа механической, сложилась благодаря работам итальянского учёного Галилео Галилея (1564—1642) и английского физика Исаака Ньютона (1643—1727). В ней материя представлялась только в виде вещества, пространство и время считались абсолютными, движение понималось как изменение положения тела в пространстве, а все взаимодействия сводились к гравитационному. Единственной известной теорией к концу XVII в. была классическая механика Ньютона.

В это же время зародилась и электродинамическая картина мира, которая окончательно сложилась в конце XIX — начале XX в. В частности, были открыты такие явления, как электромагнитная индукция, магнитное поле тока и др., которые не могли быть объяснены с позиций классической механики.

Материя теперь представлялась не только в виде вещества, но и в виде электромагнитного поля, пространство и время считались относительными и связанными между собой; движение — не только перемещение в пространстве вещественных объектов, но и распространение электромагнитного поля; взаимодействие — гравитационное и электромагнитное. К этому времени были уже известны три фундаментальные теории: классическая механика, молекулярная теория (классическая статистическая теория) и классическая электродинамика.

Вместе в тем в конце XIX — начале XX в. были обнаружены такие экспериментальные факты, которые в рамках электродинамической картины мира не находили объяснения. В частности, обнаружено существование линейчатых спектров, явление фотоэффекта. Эти и другие факты получили своё объяснение в квантово-полевой картине мира, построение которой продолжается и сейчас.

В квантово-полевой картине мира материя существует в виде вещества и поля, эти два вида материи связаны между собой и могут превращаться друг в друга: например, при столкновении электрона и позитрона образуются два фотона, т. е. электромагнитное поле; движение понимается как изменение состояния не только макроскопических объектов, но и микрообъектов; помимо двух известных в электродинамической картине мира взаимодействий существуют ещё два: сильное (ядерное) и слабое, ответственные за изменение состояния при ядерных реакциях; пространство и время связаны между собой и с материей.

Помимо трёх названных выше фундаментальных теорий, разработаны квантовые теории: квантовая механика, квантовая электродинамика и квантовая теория поля.

Окончание >>>