Автор работы: Пользователь скрыл имя, 01 Марта 2013 в 16:08, доклад
Физика как наука изучает простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. Вследствие этой общности физика и ее законы лежат в основе всего естествознания, она является основой эволюции научных картин мира, способствует синтезу естественно-научного и гуманитарного знания. Философские проблемы физики включают в себя онтологические, логико-гносеологические и методологические основания.
Онтологические проблемы физики
Физика как наука изучает
простейшие и вместе с тем наиболее
общие свойства материального мира.
Вследствие этой общности физика и
ее законы лежат в основе всего
естествознания, она является основой
эволюции научных картин мира, способствует
синтезу естественно-научного и гуманитарного
знания.
Философские проблемы физики включают
в себя онтологические, логико-гносеологические
и методологические основания. Специфика
методов физического познания связана
со структурностью, системностью и функциональными
особенностями реальности.
Онтологические проблемы физики включают
в себя изучение и выявление общих свойств
и законов структурной организации и развития
различных типов природно-материальных
систем и предполагают рассмотрение ряда
важнейших понятий и принципов.
В философском понимании мира понятие
материи является одним из основных, ибо
все его мировоззренческое содержание
связано с раскрытием всеобщих свойств,
законов, структурных отношений, движения
и развития материи во всех ее формах —
как природных, так и социальных.
В физике понятие материи — также центральное,
поскольку физика изучает основные свойства
вещества и поля, типы фундаментальных
взаимодействий, законы движения различных
систем (простые механические системы,
системы с обратной связью, самоорганизующиеся
системы) и т.д. Эти свойства и законы определенным
образом проявляются в технических, биологических
и социальных системах, в силу чего физика
широко используется для объяснения происходящих
в них процессов. Все это сближает фи-
лософское понимание материи и физическое
учение о ее строении и свойствах.
Всеобщими атрибутами материи выступают:
движение, про странство, время, структурность,
системная организация и спо собность
к саморазвитию, единство прерывности
и непрерывности, а также ряд других свойств,
находящих выражение в действии универсальных
диалектических законов изменения и развития.
Материя и ее атрибуты несотворимы и неуничтожимы,
существу ют вечно и бесконечно многообразны
по формам своих проявле ний. Все явления
в мире детерминированы естественными
материальными связями и взаимодействиями,
причинными отношениями и объективными
законами природы.
Физика также исходит из признания неразрывного
единства материи, движения, пространства
и времени. Все пространственно-временные
свойства систем зависят от скорости их
движения и структурных отношений в более
общих системах, их масс и гравитационных
потенциалов.
Материя неисчерпаема по своей структуре,
но на разных структурных уровнях проявляются
различные формы движения и законы взаимодействия.
Они отражаются в дифференцирующихся
физических теориях, каждая из которых
несводима к другим теориям и имеет определенные
границы применимости. Вместе с тем между
различными структурными уровнями существует
тесная взаимосвязь и обусловленность,
проявляющаяся во взаимной превращаемости
различных форм материи и движения, наличии
общих атрибутов, законов сохранения и
движения. Это единство физика пытается
отразить через разработку единой теории
различных элементарных частиц и полей
[2].
Сегодня известно несколько сотен элементарных
частиц. Некоторые из них «живут» очень
короткое время, быстро превращаясь в
другие частицы. Часть элементарных частиц
оказались неожиданно тяжелыми - даже
тяжелее отдельных атомов. У большинства
элементарных частиц есть античастицы,
отличающиеся противоположными знаками
электрического заряда и магнитного момента:
для электронов — позитроны, для протонов
- антипротоны, для нейтронов — антинейтроны
и т.д.
Многообразие микромира предполагает
его единство через взаимопревращаемость
частиц и полей. При этом частицам присуща
масса покоя, тогда как электромагнитные
и гравитационные поля и их кванты не имеют
массы покоя, хотя обладают энергией, импульсом
и другими свойствами. Поле и вещество
нельзя противопоставлять друг другу.
Если рассматривать структуру вещества,
то во всех системах внутреннее пространство
будет «занято» полями, точнее пространство
будет выражать протяженность этих полей
и частиц. Но на долю собственно частиц
вещества приходится ничтожная часть
объема системы. Вместе с тем частицы вещества
нельзя представлять в виде каких-то микроскопических
шариков с абсолютно резкими границами.
Частицы неотделимы от различных полей
и не существует абсолютно резкой границы,
где кончается собственно частица и начинается
ее внешнее поле. В пограничной области
существует непрерывный взаимопереход
полей и частиц. Так, протоны и нейтроны
постоянно окружены облаком виртуальных
пи-мезонов, входящих в их структуру; электроны,
позитроны и другие заряженные частицы
неразрывно связаны с электромагнитным
полем.
Единство прерывного и непрерывного в
структуре материи выражается через единство
корпускулярных и волновых свойств всех
частиц, т.е. все микрочастицы материи
обладают и корпускулярными, и волновыми
свойствами. В зависимости от конкретных
условий они проявляют себя либо как частица,
либо как волна. Идея корпускулярно-волнового
дуализма, выдвинутая Луи де Бройлем (1892-1987)
в 1924 г., позволила построить теорию, охватывающую
свойства материи и света в их единстве.
Кванты света становились при этом особым
моментом всеобщего строения микромира.
Развитие физики микромира в последние
десятилетия показало неисчерпаемость
свойств элементарных частиц и их взаимодействий.
Все частицы, имеющие достаточно большую
энергию, способны при взаимодействиях
друг с другом к различным взаимопревращениям.
Универсальная взаимопревращаемость
частиц при больших энергиях взаимодействия
свидетельствует о некоторой общности
их структур, а также о возможности единых
законов фундаментальных взаимодействий.
Исследования в этом направлении привели
к развитию кварковой модели структуры
андронов (протонов, нейтронов, гиперонов,
резонансов и мезонов). Кварки - это частицы,
обладающие сложными свойствами - зарядом,
«очарованием», «цветом». Кварки считаются
«самыми элементарными» и могут соединяться
друг с другом либо тройками, либо парами,
либо кварк-антикварк. Из трех кварков
состоят сравнительно тяжелые частицы
- барионы. Более легкие пары кварк-антикварк
образуют частицы, получившие название
мезоны. Кварки скрепляются между собой
сильным взаимодействием, переносчиками
которого являются глюоны (они «склеивают»
кварки в адроны) [ 1 ].
Кварки до сих пор не удалось выделить
в свободном состоянии, и есть даже предположение,
согласно которому это вообще невозможно,
так как с увеличением расстояний между
кварками сила взаимодействия между ними
не убывает, а, напротив, неограниченно
возрастает, что исключает их существование
вне элементарных частиц. В экспериментальных
исследованиях столкновений частиц во
встречных пучках в ускорителях, где общая
энергия столкновений достигает сотен
миллиардов электрон-вольт, вместо кварков
наблюдается рождение мощных струй элементарных
частиц. При этом число частиц возрастает
с увеличением энергии столкновений. Последнее
говорит о том, что структура элементарных
частиц выражает не только их внутренние
связи, но и является функцией энергии
их внешних взаимодействий. На основе
кварковой модели были предсказаны новые
частицы.
Связь, взаимодействие и движение — важнейшие
атрибуты материи, без которых невозможно
ее существование. Взаимодействие обусловливает
объединение различных материальных элементов
в системы, системную организацию материи.
Все свойства тел производны от их взаимодействий,
являются результатом их структурных
связей между собой и отношений с внешней
средой. Для всякого объекта существовать
- значит взаимодействовать, как-то проявлять
себя по отношению к другим телам. Наше
познание материального мира осуществляется
через раскрытие различных форм взаимодействия
и движения тел.
К настоящему времени известны четыре
вида фундаментальных взаимодействий:
о гравитационное — имеет универсальный
характер и проявляется всегда как притяжение
между всеми известными видами материи;
является самым слабым из всех взаимодействий.
В классической физике оно описывается
известным законом тяготения Ньютона.
В общей теории относительности гравитационное
поле, создаваемое массами, связывается
с кривизной пространственно-временного
континуума. Гравитация вызывает «искривление»
пространства и замедление хода времени,
что сказывается на всех происходящих
в системах процессах;
электромагнитное - имеет также универсальный
характер и существует между любыми телами.
В отличие от гравитационного взаимодействия,
которое всегда выступает в виде притяжения,
электромагнитное взаимодействие может
проявляться и как притяжение, и как отталкивание.
Благодаря электромагнитным связям возникают
атомы, молекулы и макроскопические тела.
Электромагнитное взаимодействие в 100-1000
раз слабее сильного взаимодействия. Его
переносчиками считаются фотоны (их масса
покоя равна нулю); слабое взаимодействие
- всевозможные микропроцессы с излучением
нейтрино и антинейтрино. Оно менее универсально,
чем гравитационное и электромагнитное,
и распространяется на очень незначительных
расстояниях. Слабые взаимодействия ответственны
за многие микропроцессы, характеризуют
все виды бета-превращений, являются необходимой
стороной термоядерных реакций в звездах;
сильное взаимодействие — обеспечивает
связь протонов и нейтронов в ядрах атомов,
кварков в нуклонах. Переносчиками сильного
взаимодействия являются глюоны. Эти четыре
типа фундаментальных взаимодействий
лежат в основе всех других известных
форм движения материи, в том числе возникающих,
например, в космических системах и макротелах
при сверхвысоких давлениях и температурах.
Любые сложные формы движения при их разложении
на структурные составляющие обнаруживаются
как сложные модификации данных фундаментальных
взаимодействий [2. С. 183-198].
Во второй половине XX в. внимание физиков
сосредоточено на создании теории Великого
объединения, раскрывающей с позиций квантово-релятивистских
представлений сущность и основания единства
четырех фундаментальных взаимодействий
-электромагнитного, сильного, слабого
и гравитационного. Эта задача одновременно
является и задачей создания единой теории
элементарных частиц (теории структуры
материи).
Итак, понимание материи актуализирует
обсуждение вопроса в плане: субстанциальном
— возникновения вещей и процессов; субстратном
— строения различных уровней мироздания
и человека. Современная физика исследует
различные типы материальных систем и
их структурные уровни.