I denne formulering følger teoretisk fysik ikke af "erfaring", men er en uafhængig metode til at studere naturen. Men hendes interesseområde er naturligt dannet under hensyntagen til resultaterne af eksperimentet og observationer.
Teoretisk fysik overvejer ikke spørgsmål som "hvorfor skal matematik beskrive naturen?" Hun accepterer som et postulat, at af en eller anden grund, matematisk beskrivelse naturfænomener viser sig at være yderst effektiv, og studerer konsekvenserne af dette postulat. Strengt taget studerer teoretisk fysik ikke naturens egenskaber, men egenskaberne ved de foreslåede matematiske modeller. Derudover studerer teoretisk fysik ofte modeller "af sig selv" uden henvisning til specifikke naturfænomener.
Fysisk teori
Produkterne af teoretisk fysik er fysiske teorier. Da teoretisk fysik arbejder specifikt med matematiske modeller, er et ekstremt vigtigt krav den matematiske konsistens af den færdige fysiske teori. Den anden obligatoriske egenskab, der skelner teoretisk fysik fra matematik, er evnen til at opnå forudsigelser inden for teorien for naturens adfærd under visse forhold (det vil sige forudsigelser for eksperimenter) og, i de tilfælde, hvor resultatet af eksperimentet allerede er kendt, at stemme overens med eksperimentet.
Ovenstående giver os mulighed for at skitsere generel struktur fysisk teori. Det skal indeholde:
- beskrivelse af rækken af fænomener, som en matematisk model er bygget til,
- aksiomer definerende matematisk model,
- aksiomer matcher (mindst nogle) matematiske objekter observerbare, fysiske objekter,
- umiddelbare konsekvenser af matematiske aksiomer og deres ækvivalenter i virkelige verden, der tolkes som forudsigelser af teorien.
Ud fra dette bliver det klart, at udsagn som "hvad nu hvis relativitetsteorien er forkert?" er meningsløse. Relativitetsteorien, hvordan fysisk teori opfylder de nødvendige krav, allerede rigtigt. Hvis det viser sig, at det ikke stemmer overens med eksperimentet i nogle forudsigelser, så betyder det, at det ikke er anvendeligt til virkeligheden i disse fænomener. Søgning påkrævet ny teori, og det kan ske, at relativitetsteorien viser sig at være en form for begrænsende tilfælde af denne nye teori. Fra et teoretisk synspunkt er dette ikke en katastrofe. Desuden er det nu mistænkt, at under visse forhold (ved energitætheder af størrelsesordenen Plancks) ingen eksisterende fysiske teorier vil ikke være tilstrækkelige.
I princippet er en situation mulig, når der for den samme række af fænomener er flere forskellige fysiske teorier, der fører til lignende eller sammenfaldende forudsigelser. Videnskabshistorien viser, at en sådan situation normalt er midlertidig: før eller siden viser sig enten en teori at være mere fyldestgørende end en anden, eller det er vist, at disse teorier er ækvivalente (se eksemplet med kvantemekanik nedenfor).
Konstruktion af fysiske teorier
Grundlæggende fysiske teorier er som regel ikke afledt af allerede kendte, men er bygget fra bunden. Det første trin i en sådan konstruktion er det rigtige "gæt" om, hvilken matematisk model der skal lægges til grund. Det viser sig ofte, at for at opbygge en teori kræves et nyt (og normalt mere komplekst) matematisk apparat, i modsætning til det, der bruges i teoretisk fysik andre steder. Dette er ikke et indfald, men en nødvendighed: normalt bygges nye fysiske teorier, hvor alle tidligere teorier (det vil sige dem, der er baseret på den "sædvanlige" hardware) har vist deres inkonsistens i beskrivelsen af naturen. Nogle gange viser det sig, at det tilsvarende matematiske apparat ikke er tilgængeligt i arsenalet af ren matematik, og det skal opfindes.
Yderligere, men valgfrie kriterier, når man konstruerer en "god" teori kan være begreberne
- "matematisk skønhed"
- "Occams barbermaskine", såvel som den generelle tilgang til mange systemer,
- evnen til ikke kun at beskrive eksisterende data, men også at forudsige nye.
- muligheden for reduktion til enhver allerede velkendt teori i nogen af dem generelt område anvendelighed ( princippet om korrespondance),
- mulighed for inden for teorien selv at finde ud af dens anvendelsesområde. Så for eksempel "kender" klassisk mekanik ikke grænserne for dens anvendelighed, men termodynamik "kender" grænsen, inden for hvilken den ikke bør fungere.
Eksempler på fundamentalt nye fysiske teorier
- Klassisk mekanik. Det var under konstruktionen af den klassiske mekanik, at Newton stod over for behovet for at indføre derivater og integraler, det vil sige, at han skabte differential- og integralregning.
- Generel relativitetsteori, i hvis formulering det postuleres, at det tomme rum også har visse ikke-trivielle geometriske egenskaber, og det kan beskrives ved metoder til differentialgeometri.
- Kvantemekanik . Efter klassisk fysik kunne ikke beskrive kvantefænomener, blev der gjort forsøg på at omformulere selve tilgangen til at beskrive udviklingen af mikroskopiske systemer. Dette lykkedes for Schrödinger, som postulerede, at hver partikel er forbundet nyt objekt- bølgefunktion, samt Heisenberg, der postulerede eksistensen af en spredningsmatrix. Imidlertid fandt von Neumann den mest succesrige matematiske model for kvantemekanik (teorien om Hilbert-rum og operatører, der virker i dem) og viste, at både Schrödinger-bølgemekanik og Heisenberg-matrixmekanik kun er varianter af denne teori, opnået ved at tilføje valgfrie ord til teori. Von Neumanns formulering er "bedre" end Schrödinger og Heisenbergs formuleringer, da den kasserer alt overflødigt og uvæsentligt.
- I øjeblikket er vi tilsyneladende på nippet til at skabe en anden fundamentalt ny teori, M-teori, som ville forene alle fem superstrengteorier, der er blevet konstrueret. M-teoriens eksistens har været mistænkt længe, men det har endnu ikke været muligt at formulere den. E. Witten, en førende specialist på dette område, udtrykte ideen om, at det matematiske apparat, der er nødvendigt for dets konstruktion, endnu ikke er blevet opfundet.
Wikimedia Foundation. 2010.
Se, hvad "Fysisk teori" er i andre ordbøger:
SUPERSTRING THEORY, en fysisk teori, der forsøger at forklare egenskaberne ved ELEMENTELE Partikler og deres interaktioner. Den kombinerer KVANTETEORI og RELATIVITETSTEORI, især til at forklare atomstyrker og tyngdekraften (se FUNDAMENTAL... ... Videnskabelig og teknisk encyklopædisk ordbog
Einsteins relativitetsteori- en fysisk teori, der overvejer rum-tid egenskaber fysiske processer. Disse egenskaber afhænger af gravitationsfelterne i et givet område af rum-tid. En teori, der beskriver rumtidens egenskaber i tilnærmelsen, når... ... Begreber moderne naturvidenskab. Ordliste over grundlæggende termer
RELATIVITETSTEORI- en fysisk teori, hvis hovedbetydning er udsagnet: i fysiske verden alt sker på grund af rummets struktur og ændringer i dets krumning. Der er private og generel teori relativitet. I kernen privat teori,… … Videnskabsfilosofi: Ordliste over grundlæggende termer
Superstrengteori Teori ... Wikipedia
En teori, der overvejer alle slags vibrationer, abstraherer fra dem fysisk natur. Til dette formål anvendes enheden differentialregning. Indhold 1 Harmoniske vibrationer... Wikipedia
FYSISK KEMI- FYSISK KEMI, ”en videnskab, der forklarer ud fra bestemmelser og eksperimenter fysisk grund af, hvad der sker gennem kemikalier operationer i komplekse kroppe" Denne definition blev givet til det af den første fysiske kemiker M.V. Lomonosov i et kursus læst ...
Fysisk kultursfære sociale aktiviteter, rettet mod at bevare og styrke sundhed, udvikle en persons psykofysiske evner i processen med bevidsthed motorisk aktivitet. Fysisk kultur del af kulturen... ... Wikipedia
FYSISK KULTUR- FYSISK KULTUR. Indhold: I. Historie om F. k................... 687 II. Systemet af den sovjetiske F. K............. 690 "Klar til arbejde og forsvar" .......... F. K. i produktionsprocessen....... .. 691 F.K. og forsvar af USSR................... 692 F ... Great Medical Encyclopedia
Katastrofeteori er en gren af matematikken, der inkluderer teorien om bifurkationer differentialligninger (dynamiske systemer) og teorien om singulariteter af glatte kortlægninger. Begreberne "katastrofe" og "katastrofteori" blev introduceret af René Thom og... ... Wikipedia
Ideen om verden og dens processer, udviklet af fysik baseret på empirisk forskning og teoretisk forståelse. Det fysiske billede af verden følger videnskabens udvikling; Først var det baseret på atomets mekanik (atomisme), derefter på... Filosofisk encyklopædi
Moderne fysik er en ekstremt forgrenet gren af viden, og ud fra visse kriterier er den opdelt i en række sektioner. For eksempel, ifølge forskningsobjekterne, skelnes fysik elementære partikler, atomkerne, atomfysik, molekylær fysik, fysik faste stoffer, væsker og gasser, plasmafysik og kosmiske legemers fysik.
Fysik kan opdeles efter de processer eller former for bevægelse af stof, der studeres: mekanisk bevægelse; termisk bevægelse; elektromagnetiske processer; gravitationsfænomener; processer forårsaget af stærke og svage interaktioner. Opdelingen af fysik i henhold til de processer, der studeres, viser, at de i moderne fysik ikke har at gøre med et uensartet sæt af mange uafhængige eller næsten uafhængige love, men med et lille antal fundamentale love eller grundlæggende fysiske teorier, der dækker store områder af fænomener. I disse teorier i de mest komplette og generel form objektive processer i naturen afspejles.
Fysisk teori er et af elementerne i systemet metodisk viden, Det her komplet system fysisk viden, som fuldt ud beskriver en vis række af fænomener og er et af de strukturelle elementer i det fysiske verdensbillede.
Grundlæggende teorier om dynamisk type omfatter: klassisk newtonsk mekanik, mekanik kontinuum, termodynamik, Maxwells makroskopiske elektrodynamik, teori om gravitation. TIL statistiske teorier omfatter: klassisk statistisk mekanik (eller mere generelt - statistisk fysik), kvantemekanik, kvantestatistik, kvanteelektrodynamik og relativistiske kvanteteorier på andre områder.
Skolens fysikforløb er bygget op omkring fire grundlæggende fysiske teorier: klassisk mekanik, molekylær kinetisk teori, elektrodynamik, kvanteteori. Teoretisk kerne skoleforløb Fysik inkarnerer de fire angivne grundlæggende teorier, specielt tilpasset til skoleforløbet. Dette gør det muligt at identificere generelle retninger i et fysikforløb i form af pædagogiske og metodiske linjer og derefter danne alt materialet omkring disse linjer. Sådan generalisering undervisningsmateriale giver eleverne mulighed for at udvikle passende ideer om strukturen moderne fysik, samt implementering af en teoretisk undervisningsmetode.
Generalisering af undervisningsmateriale har til formål at sikre højkvalitets assimilering af vidensystemet, som er videnskabeligt grundlag almen polyteknisk uddannelse, for at sikre effektivitet pædagogisk proces og dyb og integreret opfattelse af et bestemt vidensfelt; om dannelse og udvikling af en kreativ, videnskabelig og teoretisk tankegang.
Baseret på V.F. Efimenkos arbejde identificerede V.V. Multanovsky følgende strukturelle elementer fysisk teori: fundament, kerne, konsekvenser og fortolkninger.
Generalisering på fysisk teoriniveau i et skolefysikkursus udfolder sig i overensstemmelse med cyklussens stadier videnskabelig viden, der adskiller sig fra generaliseringer på begrebs- og lovniveau i volumen: materialerne i et helt afsnit af kurset bør grupperes omkring kernen af teorien. Brugen af generaliseringer på teoriniveau ville løse spørgsmålet om generalisering af viden. Brugen af generaliseringer i et skoleforløb på niveau med grundlæggende teorier støder dog på en række vanskeligheder. De består hovedsageligt af inkonsistens matematisk viden studerende af det komplekse matematiske apparat, der bruges i fysiske teorier. Det følger heraf, at for et skoleforløb bør fysisk teori være specielt konstrueret som undervisningssystem viden, der har en struktur teoretisk generalisering i overensstemmelse med videnslovene, løse en begrænset, men tilstrækkelig cirkel med elementære midler specifikke opgaver. Samtidig skal de grundlæggende begreber, ideer, modeller af materielle genstande og deres interaktioner stemme overens moderne niveau videnskab og give kvalitative forklaringer på en lang række fysiske fænomener.
Det skal bemærkes, at generaliseringer i forskellige sektioner af et fysikkursus på gymnasiet ikke er ækvivalente. Hvis klassisk mekanik præsenteret i den klassiske form for teoretisk generalisering, derefter i afsnittet " Molekylær fysik»generaliseringer er ikke altomfattende. Der er ingen teoretiske kerner identificeret i skolen "Elektrodynamik", "Oscillationer og bølger", "Kvantefysik".
Det betyder, at strukturen af klassisk mekanik og molekylær kinetisk teori bedst kan overvejes inden for rammerne af et skolefysikkursus. Udvid strukturen fuldstændigt, for eksempel på denne måde grundlæggende teori Hvordan klassisk elektrodynamik er ikke muligt (især på grund af elevens utilstrækkelige matematiske færdigheder). Når du studerer fysik i Gymnasium Den grundlæggende fysiske teori "klassisk mekanik" har følgende komponenter:
| KLASSISK MEKANIK | |||
| Grundlag | Kerne | Konsekvenser | Fortolkning |
| Empirisk grundlag: observation af fænomener (kroppens bevægelser, frit fald, pendulsving...) Modeller: mat. punkt, absolut fast krop System af begreber: x, l, s, v, a, m, F, p... Kinematiske bevægelsesligninger | Love: Newtons love, abs. TV legemer, loven om universel gravitation. Bevaringslove: ZSE, ZSI, ZSMI Principper: langtrækkende handling, uafhængighed af styrkernes handling, galilæisk relativitet. Postulater: homogenitet og isotropi af rummet, homogenitet af tid. Fond. fysisk konstanter: gravitationel konstant | Forklaring forskellige typer bevægelse Løsning af lige linje og omvendt problem mekanik Anvendelse af love inden for teknologi (rum, fly, transport...) Forudsigelse: Opdagelse af planeterne Neptun og Pluto. | Fortolkning af grundlæggende begreber og love. Grænser for teoriens anvendelighed: makroskopiske kroppe v << c |
Når man studerer fysik, er det vigtigt at bemærke, at der er forskellige sammenhænge mellem fysiske teorier, der forekommer på forskellige niveauer. De manifesterer sig primært i, at der er begreber, der er fælles for alle teorier (hastighed, masse, momentum osv.), generelle love (loven om bevarelse af energi-momentum). Forbindelser mellem teorier udføres også på niveau med generelle fysiske principper, som i dag har status som metodiske almene videnskabelige principper. Disse omfatter principperne om korrespondance, komplementaritet, symmetri og årsagssammenhæng.
V.N.Guskov
Accepterede forkortelser:
CBN er begrebet direkte nærhedshandling.
FO - et fysisk objekt (enhver fysisk formation: felt, partikel, atom osv.).
Ud fra det generelle billede af subjektets verdensbillede kan en række ideer relateret til fysisk natur identificeres. Udtrykt i form af en række aftalte bestemmelser, vil de repræsentere et eller andet verdensbillede.
Enhver grundlæggende fysisk teori har et sådant filosofisk konceptuelt grundlag.
Derfor, uanset om vi kan lide det eller ej, fysik som teoretisk videnskab begynder ikke med matematiske formler, men med identifikation af de mest generelle love i den fysiske verden.
Enhver fysisk teori er bygget på grundlag af dens skaberes bevidste eller intuitive ideer om den generelle struktur af den fysiske verden.
Forfatterne til den fysiske teoris verdenssynspositioner er afgørende for dannelsen af deres syn på det specifikke ved specifikke fysiske fænomener og strukturen af FO. Alle eksperimentelle data opfattes og forklares også ud fra disse positioner.
Problemet er, at der ikke er nogen sammenhæng mellem begrebsligheden af fysikkens filosofiske grundlag og deres regelmæssighed, streng overensstemmelse med den fysiske virkelighed. Filosofiske begreber kan (på trods af al deres ydre videnskabelighed) være meget langt fra den fysiske virkelighed. (Det er af denne grund, at fysikere forsøger at holde sig væk fra filosofiske ordsprog).
Ikke desto mindre har naturen generelle grundlæggende love, og at stole på dem er den teoretiske fysiks primære opgave.
Begrebsmæssigt i newtonsk mekanik var bestemmelserne om eksistensen af fysiske korpuskler (udelelige partikler), kroppe bestående af dem og tomhed, der udfyldte rummet mellem dem. Den øjeblikkelige handling mellem fjerne kroppe gennem tomhed blev også bekræftet.
Takket være den øjeblikkelige handling på lang rækkevidde blev samtidigheden af handlinger i interaktion sikret, hvilket gjorde det muligt at se en enkelt fysisk proces i interaktionen.
Den teoretiske "levedygtighed" af begrebet øjeblikkelig handling på afstand er forbundet hermed. Dette syn på interaktion tillod den vellykkede udvikling af ikke kun klassisk mekanik, men også andre områder af fysisk videnskab, herunder den nye teori om elektromagnetisme.
Det her den rent formelle enhed af handlinger i interaktion afspejles i Newtons tredje lov. Formalismen i denne lov består i mangel på forklaringer grunde til sammenhold handlinger. Han erklærede blot kendsgerningen om den observerede samtidighed af handlinger.
Faktisk havde handlingernes øjeblikkelighed naturligvis ikke noget direkte forhold til den objektive indbyrdes afhængighed af handlinger i interaktion, der var iboende i dem af naturen. Faktisk kan ingen handling simpelthen finde sted uden en strengt tilsvarende reaktion.
denne omstændighed tillader dig ikke vilkårligt at adskille handlinger fra hinanden, at se i dem separate, uafhængige fysiske forhold og især fænomener. Der var dog ingen klare ideer om den indbyrdes afhængighed af handlinger på det tidspunkt, og den observerede samtidighed af handlinger blev forklaret med øjeblikkelig lang rækkevidde handling gennem tomhed.
I løbet af den videre historisk udvikling skete der en ændring i den fysiske teoris konceptuelle grundlag. Begrebet lang rækkevidde handling gennem tomhed er blevet erstattet af begrebet langsigtet handling gennem det materielle miljø (mellemled).
I moderne fysik det forkert kaldet begrebet kortdistancehandling.
Grundlaget for fremkomsten af et nyt koncept var Faradays antagelse om eksistensen af feltstof, der som tidligere antaget udfylder det tomme rum. Denne hypotese blev senere bekræftet i Hertz's eksperimenter. Maxwell, der udførte en matematisk formulering af Faradays felthypotese, kom til den konklusion, at hastigheden for udbredelse af fysiske processer i feltmiljøet er begrænset.
Alle dette satte en stopper for konceptet om øjeblikkelig langdistancehandling gennem tomhed. Det skal dog bemærkes, at i disse progressive syn på fysisk natur ingen objektive grunde
at afvise samtidigheden af handlinger i interaktion.
Tværtimod(!), hvis vi tænker logisk, så kendsgerningen om rummets materialitet bør føre til konklusionen om øjeblikkelig (direkte) kontakt mellem kroppe, der tidligere var adskilt af tomhed.
Materialiseringen af det fysiske rum giver os mulighed for at se fysiske kroppe i kroppe, der tidligere var strengt afgrænset fra hinanden. systemer, hvilken inkludere felter som manglende, tidligere ubemærket og derfor angiveligt fraværende, elementer.
Men det modsatte skete - det var felterne, eller rettere de processer, der foregår i dem opfattes som mellemled mellem objekter. I materielle processer opfattes som handlinger tomrummet, der tidligere adskilte ligene, er blevet til og er blevet uoverstigeligt barriere for deres direkte interaktion.
Som et resultat blev "barnet" sammen med "sæbeskummet" af øjeblikkelig langdistancehandling smidt ud - en formelt korrekt forståelse af interaktionsprocessen.
Bekræftelsen af den materielle formidling af handling har ført til fremkomsten af mange problemer. Lad os være opmærksomme på nogle af dem.
1. Feltet som mellemled (handlingsbærer) kan ikke være et element i det fysiske system: krop + felt.
Efter at have anerkendt feltet som et fuldgyldigt element i systemet, er det nødvendigt at erkende, at systemet direkte interagerer med omgivende objekter, som et resultat af hvilket mediation vil forsvinde.
2. Hvis materialefeltet er en "bærer" af handling, så er hele stof skal opdeles i to typer. På materie, hvilket i sig selv faktisk er kan ikke handle, men kan opfatte virkningen- det er alle materielle formationer. Og om det overfører handlingen og har en direkte(!) effekt, men kan ikke opfatte modstand- det er felterne.
Det er præcis sådan, mekanismen for interaktion mellem elektrisk ladede legemer forklares - feltet af hver af dem virker på en anden krop, men felterne selv interagerer ikke med hinanden, selvom det ser ud til findes i samme rum.
3. Newtons lov om interaktion holder op med at "virke". Handlinger viser sig ikke at være relateret til hinanden, deres sammenfald i tid og rum er tilfældigt og uforudsigeligt.
Som resultat interaktion som et fuldgyldigt fysisk fænomen forsvinder fra teorien
. (Bare ud fra teori(!), i fysisk natur har det været og forbliver hovedelementet i ethvert fysisk forhold).
Som nævnt ovenfor bruges kendsgerningen om den begrænsede udbredelseshastighed af fysiske processer som hovedargumentet mod øjeblikkelig langrækkende handling, og samtidig mod virkeligheden af fuld interaktion. Dog i virkeligheden dette argument modarbejder ikke interaktion.
Handling og reaktion i samspil"samtidig" ikke fordi hastigheden af deres "udbredelse" er øjeblikkelig, men fordi de ikke kun er utænkelige uden hinanden, men også virkelig ikke kan implementeres på egen hånd .
Enhver handling kan kun opstå, når der er en reaktion, og den forsvinder sammen med den
. Hvis vi taler om en eller anden sekvens i begyndelsen af "begivenheder": handling - reaktion, så er det absolut fraværende.
Og pointen er ikke, at de begynder og slutter på samme tid, men at de repræsenterer en objektivt udelelig helhed (begivenhed)
, hvor tid (såvel som rum) er én for dem.
Derfor er ideen om en mulig sekventiel udvikling af begivenheder såsom: fremkomsten af en handling – dens spredning – implementering – fremkomsten af modvirkning osv. ikke sandt. Og det, at en FO fx kan udsende en foton, som først efter et vist tidsrum når et andet objekt og kommer i kontakt med det, betyder i denne sammenhæng ikke noget, da denne proces ikke er en handling.
Handling er uløseligt forbundet ikke kun med reaktion, men også med det aktive objekt, manifestation af indhold som det er.
Derfor, hvis vi hævder, at et bestemt objekt på et tidspunkt i rumtiden udfører en handling, så hans indhold og han selv(!) er der. Ellers kan det ikke være!
Der er en rum-tidszone, der er direkte forbundet med begge interagerende objekter, hvori interaktionens "mysterium" opstår, udtrykt i transformationen af interagerende parter
. Dette område er delt og kan ikke fjernes fra dem.
At. Det er umuligt at identificere den konsekvente udvikling af en specifik proces (såsom emissionen af en foton - dens bevægelse i det materielle rum - absorption eller refleksion af et andet objekt) med en enkelt handling.
Denne proces kan involvere mange sekventielle interaktioner, men ikke handlinger.
At se det som en enkelt handling er kun muligt abstrahere fra dets specifikke indhold. Naturligvis er en sådan abstrakt "handling" ikke en afspejling af et virkeligt fysisk fænomen og kan ikke identificeres med det.
Faktisk handling er en side af en objektivt udelelig enkelt interaktionsproces og det, som et fysisk fænomen eksisterer ikke i naturen.
Konklusion - i dannelsen af det grundlæggende koncept for moderne teoretisk fysik (begrebet indirekte handling) mangel på seriøs filosofisk analyse, hvis nødvendighed blev påpeget af den fremsynede Maxwell.
Spørgsmålet opstår: kan en fysisk teori dannet ud fra et internt modstridende begreb, som ikke afspejler virkeligheden i størst muligt omfang, være korrekt? Svaret er indlysende - nej.
Konsekvenser for teoretisk fysik af en sådan uprofessionel tilgang til dannelsen af et grundlæggende koncept katastrofal. I sine konstruktioner bevæger hun sig længere og længere væk fra virkeligheden og styrter gradvist ud i verden rene abstraktioner.
Lad os nu vende os til begrebet direkte nærhedshandling (NDA), som er skitseret i en af de første artikler på dette websted.
Den er også ideologisk og kan bruges som grundlag for dannelsen af en fysisk teori. Hvordan adskiller det sig fra de begreber, der er diskuteret ovenfor, og hvordan ligner det dem?
Ifølge forfatteren er den blottet for en række væsentlige mangler ved sine forgængere og er samtidig afhængig af alt det rationelle, der var i dem.
Fra begrebet øjeblikkelig handling på afstand bruger hun påstanden om lighed og samtidighed af handlinger i samspil, og fra begrebet indirekte handling påstanden om det fysiske rums materialitet.
På den anden side nægtede KNB at anerkende tomhed som en fysisk faktor, der eksisterer sammen med materie og ideen om handling som en selvstændig fysisk proces.
I NSC blev bestemmelsen om lighed og samtidighed af handlinger i samspil og bestemmelsen om det fysiske rums væsentlighed videreudviklet.
Den er allerede derinde ikke en handling, men interaktion betragtes som en elementær handling i enhver fysisk proces
. Afslører den transformative essens af fysisk interaktion.
Dette synspunkt på karakteren af fysisk interaktion er ikke "gjort op", men opstod som den eneste mulige mulighed for at forklare mekanismen for bevægelse af fysiske objekter i det materielle rum.
Det viste sig, at de modstående parter i interaktion (som er indholdet af interagerende objekter) forvandler hinanden "i deres eget billede og lighed."
Som et resultat af interaktion mellem det føderale distrikt som omændre deres indhold. Og hvis hele indholdet af en genstand undergår transformation, flyttes det derfor fuldstændigt til det tilstødende område af det materielle rum.
Til gengæld forståelse interaktion som en transformativ proces indebar en ændring i ideer om, hvad FO egentlig er.
Det viste sig, at hvis vi tager højde for den transformative karakter af fysisk interaktion, så er det umuligt at forestille sig FO'en som en slags stofundervisning forbundet én gang for alle med konkrete sager. Hvad betyder det?
Dette betyder, at FO'ens bevægelse i det materielle rum er processen med at flytte en bestemt materiens tilstande i materien
, og ikke sagen i sig selv som sådan.
Derfor alle attributter, der er iboende i FO(såsom masse, energi, momentum osv.) også bevæger sig ikke i rummet, men dukker op (og forsvinder) igen og igen på hvert tilstødende punkt i det materielle rum i løbet af transformative interaktioner.
Tilbage er blot at tilføje, at den fysiske verdens absolutte materialitet ifølge CBN forudsætter ikke blot det fysiske rums materialitet, men noget mere, som sikrer den faktiske overgang af begrebet "rum" fra kategorien definerende ( fundamentale) begreber til kategorien derivater.
Rumlighed bliver retfærdig kvalitativ indikator for stof(dens ejendom). Derfor er det mere korrekt at se betyder ikke noget(som en slags geometrisk volumenfylder) i rummet, A rumligt stof.
Derfor karakteriserer alle geometriske indikatorer nu ikke et eller andet abstrakt rum, der eksisterer i sig selv, men nemlig stof med egenskaben rumlighed.
Alt nyt i ideen om fysisk natur forbundet med den transformative interaktionsproces er måske det sværeste element i CBN at forstå.
Uden tilstrækkelig bevidsthed om den transformative essens af fysisk interaktion og alle medfølgende komponenter, er det umuligt at forstå CBN som grundlaget for en holistisk teori.
Dette er ikke den fulde version af NSC.
Nogle af dets "mindre" bestemmelser er udeladt, og den logiske rækkefølge i præsentationen af materialet overholdes ikke altid.
Heller ikke nævnt er en af de mulige konsekvenser af CBN - semiquanta-hypotesen. (Vi vil sandsynligvis bruge det til at forklare mekanismen for elektromagnetiske fænomener og strukturerne af de FO'er, der er involveret i dem).
For mere fuldstændig information henvises til de første artikler på webstedet.
Hvorfor er denne artikel placeret i afsnittet om elektromagnetiske fænomener som en indledende artikel?
Ja, for uden en klar (i det mindste i generelle vendinger) idé om indholdet af CBN og dets rolle i dannelsen af nye synspunkter om arten af tilsyneladende velundersøgte elektromagnetiske fænomener, er det umuligt at forstå logikken i forfatterens begrundelse.
Vores mål er at vise, hvordan den fysiske verden virkelig kan struktureres i dens specifikke manifestationer, hvis vi baserer vores viden på CBN.
POST-IKKE-KLASSISK ENHED AF FYSIK
A.S. Kravets
Ifølge A.B. Migdal er "naturvidenskabens historie historien om forsøg på at forklare homogene fænomener af almindelige årsager." Ønsket om en sådan enhed er på ingen måde begrænset til ideologiske behov for at forklare verden: i fysik har det altid spillet en vigtig konstruktiv rolle i dannelsen af nye teorier. G. Galileo, der eliminerede den kvalitative forskel mellem himlens og jordens love, proklamerede og implementerede således et program for at søge efter forenede grundlæggende fysiske principper, ved hjælp af hvilket ethvert mekanisk fænomen kan forklares. Hans arbejde blev videreført af I. Newton, som skabte den store teori, der blev den klassiske fysiks banner.
I værker af L. Euler, P. Lagrange, W. Hamilton, B. Jacobi, blev klassisk mekanik en virkelig universel teori, der er i stand til at forklare alle mekaniske fænomener på basis af et minimum antal indledende postulater. I sidste ende var den klassiske mekaniks succeser så store, at de fleste videnskabsmænd begyndte at tro, at idealet om al videnskabs enhed allerede var opnået; det var kun nødvendigt at udvide mekanikkens principper til alle dele af naturvidenskaben, og måske endda til samfundsvidenskab (J.-P. Laplace). Enhed blev således forstået som reduktion af alle fysiske fænomener (og ikke kun fysiske) til én enkelt ideel teori.
Fremkomsten af ikke-klassisk fysik (særlig relativitetsteori og kvantemekanik) gav et knusende slag for disse unitaristiske ambitioner. Chokket fra dannelsen af ukonventionelle teorier, radikalt afvigende fra klassiske holdninger, var så stort, at mange forskere begyndte at tale om ruinerne af gamle principper. Det tog videnskaben lang tid at forstå den kvalitative specificitet af ikke-klassisk fysik og dens irreducerbarhed til klassiske idealer. Ideen om fysikkens enhed syntes at være mærkbart rystet. Fysikere begyndte at give fortrinsret til ideen om mangfoldighed frem for ideen om enhed. Fysik var opdelt i forskellige fagområder: bevægelsesområdet med lave hastigheder var imod bevægelse med høje (relativistiske) hastigheder, feltet var modsat stof, mikroverdenen var modsat makroverdenen osv. Det er med etableringen af ikke-klassisk fysik, der kommer overbevisningen om, at sand udvikling i videnskaben kun sker gennem kardinal revolutionære revolutioner, og en ny fysisk teori skal være et alternativ til den gamle. En af de geniale grundlæggere af ny fysik, N. Bohr, talte endda i den ånd, at en ny teori i fysik skulle være så utraditionel, at den virker ret "skør". Sandt nok tog N. Bohr selv under udviklingen af kvantemekanikken flere vigtige skridt for at etablere en forbindelse mellem kvanteteori og klassisk fysik. Han anvendte mesterligt princippet om dualisme og princippet om korrespondance. Det første princip gjorde det muligt at bygge bro mellem felt og stof, bølge- og korpuskulære egenskaber ved at kombinere dem i en kvantemekanisk tilgang, som gjorde det muligt at finde begrænsende sammenhænge mellem nye og gamle teorier. Og alligevel var overbevisningen om fysikkens kvalitative mangfoldighed, i teoriernes grundlæggende irreducerbarhed, universel.
Men historiens muldvarp gravede flittigt. Efterhånden gik fysikken ind i et nyt trin i sin udvikling, som kan kaldes post-ikke-klassisk. Ideen om denne fase blev introduceret i videnskabens metodologi af V.S. Stepin. "I videnskabens historiske udvikling," skriver han, "startende fra det 17. århundrede opstod tre typer af videnskabelig rationalitet og følgelig tre store stadier i videnskabens udvikling, der afløste hinanden inden for rammerne af udviklingen af den teknogene civilisation. : 1) klassisk videnskab (i dens to tilstande: præ-disciplinær og disciplinært organiseret videnskab); 2) ikke-klassisk videnskab; 3) post-ikke-klassisk videnskab. Der er ejendommelige overlapninger mellem disse stadier, og fremkomsten af hver ny fase kasserede ikke tidligere resultater, men skitserede kun omfanget af deres handling, deres anvendelighed på visse typer problemer. Selve opgavefeltet udvidede sig kraftigt på hver ny fase på grund af udviklingen af nye værktøjer og metoder.” De karakteristiske træk ved det post-ikke-klassiske stadie i fysik, som udspillede sig hovedsageligt i den sidste tredjedel af det 20. århundrede, er endnu ikke blevet forstået af metodologer, men det er allerede klart, at det har ændret vores ideer om fysikkens enhed væsentligt. Dette stadie overvinder dialektisk tesen fra den klassiske periode om fysikkens enheds enhed og antitesen fra den ikke-klassiske periode om dens kvalitative mangfoldighed, hvilket fører til konklusionen "om enhed i mangfoldighed."
Processen med integration af fysiske teorier begyndte umiddelbart efter udviklingen af nye grundlæggende teorier (særlig relativitetsteori og kvantemekanik) og udfoldede sig på to niveauer af udvikling af fysiske teorier. For det første fortsatte det dybtgående arbejde med at bygge bro mellem klassisk og kvantefysik. Grundlæggende blev denne proces udført på et meget abstrakt niveau af generalisering af matematiske formalismer. Som et resultat blev det indlysende, at på trods af alle de kvalitative forskelle i de specifikke fysiske betydninger og fortolkninger af de grundlæggende formler for klassisk og kvantemekanik, har de meget til fælles (begge er trods alt mekanik). Den matematiske invariant her er den generaliserede matematiske formalisme af P. Lagrange, som er modificeret i overensstemmelse hermed i hver teori (de generaliserede koordinater for den klassiske teori svarer til hermitiske operatorer i den ikke-klassiske teori). Der blev også fundet generelle gruppeteoretiske love, som begge teorier er underlagt.
For det andet begyndte søgen efter nye teorier ved at syntetisere eksisterende teorier. Den maksimale opgave, som fysikere stillede sig selv, var målet om at skabe en generel feltteori. Præcedensen for søgen efter en sådan generel teori blev skabt af A. Einstein, da han udviklede den generelle teori om gravitation (tyngdekraft), hvor han forsøgte at bygge en bro fra tyngdekraft til elektrodynamik. Et forsøg på at kvantificere sådanne felter stødte imidlertid på uopløselige matematiske vanskeligheder på grund af de tilsyneladende uendeligheder. Det første betydelige gennembrud blev opnået i udviklingen af kvanteelektrodynamik, som var en slags syntese af elektrodynamik, kvantemekanik og den særlige relativitetsteori. Kvanteelektrodynamik var dog opløselig, dvs. førte til konsekvent beregnede resultater, kun for særlige undtagelsestilfælde af felter, der ikke interagerer med partikler: det beskrev godt tilstanden af feltet med den laveste, uophidsede energi af det fysiske vakuum. Et forsøg på at tage højde for exciterede niveauer og interaktionen af det elektromagnetiske felt med elektron-positronfeltet førte til de samme divergenser.
Det andet gennembrud blev opnået i retning af at forklare stærke interaktioner. Kvantekromodynamik blev skabt, som stort set blev bygget i analogi med kvanteelektrodynamik. Kvantekromodynamik introducerede ideen om grundlæggende underpartikler - kvarker, hvorfra komplekse partikler - multipletter - er bygget. Konstruktionen af kvantekromodynamikken foreslog to grundlæggende ideer, der efterfølgende dannede grundlaget for et program til at forene forskellige typer fysiske interaktioner. Den første idé gjorde det muligt at introducere begrebet en effektiv ladning afhængigt af interaktionsafstanden (ideen om asymptotisk frihed). Den anden var, at enhver objektiv teori skal være invariant med hensyn til måletransformationer, dvs. skal være en teori om målefelter af en særlig type - de såkaldte ikke-abiske målefelter.
I 70'erne blev der gjort fremskridt i retning af at forene svage og elektromagnetiske interaktioner i én teori om elektrosvag interaktion. Det "demokratiske" princip om forening var baseret på konstruktionen af to multipletter. En af dem svarede til leptoners gruppeteoretiske egenskaber (elektroner, myoner, neutroner og tilsvarende antipartikler), de andre forenede mellemvektorpartikler (fotoner og W-mesoner), der bærer interaktionen mellem leptoner. Det var i konstruktionen af en samlet teori om elektrosvage interaktioner, at det ledende princip for syntesen af forskellige interaktioner blev fundet - princippet om lokal symmetri.
Globale symmetrier forstås normalt som interne symmetrier af interaktioner, der ikke afhænger af position i rum og tid. Brugen af globale symmetrier har vist sig at være særligt effektiv i teorien om kvark-interaktion ("ottefoldet vej"). Lokal symmetri efterlader felternes karakteristiske funktioner identiske under kontinuerlig overgang fra punkt til punkt. Princippet om lokal symmetri har bygget bro mellem dynamiske symmetrier og rum og tid. De fysiske konsekvenser af lokal symmetri er eksistensen af masseløse partikler, der tjener som bærere af interaktion, og bevarelsen af partiklens ladning, som karakteriserer styrken af interaktion med denne bærer.
Ideen om lokal symmetri blev suppleret med den anden fundamentalt vigtige idé om spontan symmetribrud. Groft sagt, hvis den første idé gjorde det muligt at finde den gruppeteoretiske enhed af to typer interaktioner, så gjorde den anden det muligt at forklare de forskelle, der opstår mellem dem under visse fysiske forhold. Spontan symmetribrud forbundet med en særlig tilstand af feltet (dannelse af et Bose-kondensat) burde have ført til fremkomsten af faktisk observerbare partikelmasser, ladninger og adskillelse af interaktioner. For at give en teoretisk forklaring på disse komplekse processer blev Higgsteorien udviklet.
Endelig kan man ikke undgå at nævne de alvorlige fremskridt i det gamle problem med renormalisering af masser og anklager (kampen mod divergenser). På vejen til forenende interaktioner viste dette problem sig at være lettere at håndtere. I sidste ende blev der udviklet en generel teori om renormaliseringer - teorien omtioner, som afslørede interaktionskonstantens afhængighed af interaktionsradius.
Alle disse strømme af udvikling af teoretisk tankegang førte til en ny forening - en samlet teori om elektrosvage og stærke vekselvirkninger - normalt kaldet den store forening. Denne teori, som i det væsentlige inkorporerer alle de vigtigste resultater af elementær partikelfysik, er baseret på syntesen af nye fysiske principper (princippet om målefelter, princippet om lokal symmetri sammen med ideen om spontant brudt symmetri) og den nye status fortioner. Moderne fysik har åbnet store perspektiver for et nyt afgørende skridt i syntesen af interaktioner. Forude er foreningen af tyngdekraften med andre typer af interaktioner (super forening). "At forene alle interaktioner til en superforening," skriver A.B. Migdal, "vil i princippet betyde evnen til at forklare alle fysiske fænomener fra et enkelt synspunkt. I denne forstand kaldes fremtidsteorien Theory of Everything.”
Programmet til forening af fysik stimulerede metodologisk interesse i analysen af forhold mellem fysiske teorier, kaldet interteoretiske. I øjeblikket kendes fem typer interteoretiske relationer.
Generalisering er processen med at generalisere fysiske teorier, som et resultat af hvilket det er muligt at beskrive en klasse af fysiske fænomener på en mere ensartet måde sammenlignet med tidligere formuleringer (varianter) af teorien. Generalisering af fysiske teorier forudsætter altid en ændring i den matematiske formalisme, som ikke kun udvider teoriens omfang, men også giver os mulighed for at identificere nye mønstre og opdage en mere "subtil" struktur af den fysiske virkelighed.
Reduktion, der som et specifikt forhold mellem teorier er genstand for mangeårig metodisk debat. I en bred filosofisk forstand forstås reduktion som muligheden for at reducere (eller udlede) lovene (egenskaberne) af et komplekst objekt til lovene (egenskaberne) for dets bestanddele. Det er i denne forbindelse, at de mest ophedede filosofiske diskussioner om forholdet mellem biologi og fysik, kemi og fysik finder sted. Spørgsmålet om at reducere fysiske teorier er imidlertid snævrere og mere specifikt. I denne specifikke betydning fremstår reduktion som et logisk forhold mellem to teorier, hvoraf den ene er det ideologiske og begrebsmæssige grundlag for at udlede den anden. Så kan vi sige, at den første teori er en grundlæggende (fundamental) teori, og den anden er en reducerbar (fænomenologisk) teori.
Asymptotiske relationer er afgørende for at forstå kontinuiteten i udviklingen af fysiske teorier. Essensen af disse relationer er, at de udtrykker teoriernes begrænsende overgange til hinanden. Udtrykket "asymptotisk" (grænse) angiver den særlige ikke-deduktive karakter af forbindelsen mellem fysiske teorier. Asymptotiske relationer kan ikke reduceres hverken til generaliseringer (generaliseringer) eller til reduktion. Asymptotiske overgange kommer tydeligst til udtryk i forbindelserne mellem fundamentale teorier vedrørende forskellige niveauer af fysisk virkelighed.
Ækvivalente relationer tilbyder lighed af teoretiske beskrivelser af den samme objektive virkelighed. Ækvivalensforholdet skjuler en dyb dialektisk modsigelse i forbindelserne mellem teori og empiri, som i antinomisk form kan udtrykkes som "forskel af det identiske" eller "identitet mellem de forskellige." Denne skjulte dialektik af tilsvarende beskrivelser fører til meget tvetydige vurderinger af deres rolle i videnskabelig viden. Absolutisering af forskelle fører faktisk til benægtelse af selve muligheden for ækvivalens af teoretiske beskrivelser. Absolutiseringen af identitet fører til den anden yderlighed: til anerkendelsen af deres konventionalitet, muligheden for et rent betinget valg af fysiske teorier.
Oversættelse er en heuristisk og meget almindelig teknik til at overføre ideer, metoder, modeller fra en teori til en anden. Et særligt tilfælde af oversættelse er brugen af analogier.
Endelig syntese, som er en heuristisk form for at kombinere forskellige teorier, deres oprindelige principper eller formalismer, hvilket resulterer i en ny teori. Syntese kan ikke reduceres til en mekanisk forening af teorier, men er altid baseret på nye konstruktive ideer, der gør det muligt at kombinere allerede kendte principper og formalismer i en enkelt tilgang. Et klassisk eksempel på syntese er skabelsen af kvanteelektrodynamik. Moderne forenende teorier opstod også langs syntesens veje, selv om under deres skabelse blev relationerne til generalisering og oversættelse af fysiske ideer også aktivt brugt.
Tilstedeværelsen af interteoretiske relationer antyder, at der ikke er nogen uoverkommelig kløft mellem forskellige fysiske teorier, at fysik ikke er et konglomerat af teorier, men tværtimod er et teoretisk system i udvikling. Hver teori indtager en meget specifik plads i dette system og er forbundet med andre teorier gennem interteoretiske relationer. Dens ideer kan i større eller mindre grad være lånt fra andre teorier (oversættelse); en fysisk teori kan være en generalisering eller specifikation af en anden teori, være en af de tilsvarende beskrivelser, være en reduktion eller en asymptotisk tilnærmelse eller opstå som et resultat af syntesen af flere teorier. Systemet af fysiske teorier har således en meget kompleks struktur. Denne struktur afslører en "subtil" dialektik af enhed og forskellighed; den manifesterer sig forskelligt på forskellige niveauer af den fysiske beskrivelse af virkeligheden. I N.P. Konoplevas arbejde er fire sådanne niveauer identificeret: 1) grundlæggende generelle principper; 2) matematiske apparater; 3) teoretiske modeller; 4) eksperimentere. Overgangen fra det første niveau til det fjerde svarer til konkretiseringen af fysiske udsagn, og omvendt, når man går op fra empiriske beskrivelser til grundlæggende principper, øges udsagns abstrakthed og generalitet. Denne ordning bør tilsyneladende præciseres, da endnu mere generelle end de grundlæggende principper vil være udsagn af metateoretisk karakter, dvs. generelle love for strukturen af fysiske teorier, modeller af fysiske teorier mv.
Nu bliver det klart, at graden af lighed (fællesskab) og forskelle mellem fysiske teorier afhænger af abstraktionsniveauet i analysen af disse teorier, dvs. teorier kan falde sammen i grundlæggende principper, men afvige i matematisk formalisme, modeller osv.; de kan være baseret på den samme matematiske formalisme, men adskiller sig i andre niveauer af specifikation af fysiske udsagn. Selvfølgelig er der en velkendt forskel mellem klassiske og kvanteteorier. Men hvis vi begrænser os til en komparativ analyse af deres matematiske formalisme, vil vi se meget til fælles her. Faktisk kan den lagrangske formalisme, som legemliggør klassiske teorier, ekstrapoleres til kvanteteoriernes felt gennem passende generalisering. Desuden udjævnes denne forskel på niveauet af grundlæggende generelle principper, for eksempel symmetri og invarians.
På niveau med matematiske formalismer kan man se forskellen mellem dynamiske og gruppeteoretiske teorier. Førstnævnte beskriver samspillet mellem objekter, formulerer bevægelsesligninger i differentiel eller integral form, sidstnævnte fungerer som en teori om invarianter af fysiske størrelser, de formulerer de tilsvarende gruppeteoretiske transformationer af fysiske størrelser, reglerne for at finde invarianter af teorien . Men på det metateoretiske niveau viser det sig, at hver dynamisk teori kan sammenlignes med en tilsvarende gruppe, og på dette niveau er den alternative modsætning af disse klasser af teorier elimineret. Som følge heraf fremstår det, der på ét niveau af analyse af en teori fremstår som specifikt, kvalitativt originalt, på et andet niveau mere abstrakt, som samlet og generelt.
Denne situation kan forklares med en analogi. Så for eksempel bliver vegetarer og kødspisere normalt betragtet som antipoder, men fra et mere generelt synspunkt er de alle identiske med mennesker, der indtager mad.
Tilsyneladende er der stadig en dyb grundlæggende forskel (på niveauet for matematiske formalismer) mellem probabilistisk-statistiske og strengt deterministiske teorier. Men i lyset af nyere forskning i teorien om mærkelige attraktorer, synes dette alternativ at være rystet, fordi det var muligt at vise, at strengt dynamiske systemer (strengt bestemt) kan opføre sig på nøjagtig samme måde som probabilistiske systemer.
De mest generelle byggesten i fysisk videnskab er dens grundlæggende principper. Disse omfatter princippet om kausalitet (på grund af den sekventielle transmission af fysisk interaktion fra punkt til punkt, dvs. kortdistancehandling), ekstreme principper samt principperne om symmetri og invarians. Den sidste klasse af principper spiller en særlig vigtig rolle i konstruktionen af fysiske teorier. E. Wigner kalder dem superprincipper. Faktisk, hvis en fysisk lov etablerer en bestemt identitet (ensartethed) i en klasse af fænomener, så etablerer princippet om invarians allerede ensartethed i en klasse af fysiske love, dvs. noget af deres identitet i forhold til matematiske transformationer (oversættelser, forskydninger, rotationer osv. i fysisk rum og tid). "Det er overgangen fra et niveau til et andet, højere," skriver E. Wigner, "fra fænomener til naturlovene, fra naturlovene til symmetri eller principperne for invarians, der repræsenterer det, jeg kalder hierarkiet. af vores viden om verden omkring os.” .
I de seneste årtier er der sket en "tavs" revolution i fysikken, forbundet med en vis revurdering af symmetriprincipperne. Det blev normalt antaget, at det vigtigste for at konstruere en fysisk teori var bevarelsen af symmetrien af fysiske egenskaber. Men det viste sig, at krænkelsen af symmetrityper er af ikke mindre heuristisk betydning. Opdagelsen af fænomenet brudt symmetri førte til et betydeligt gennembrud i udviklingen af elementær partikelfysik.
Formalismen i de lagrangske og hamiltonske typer har ikke mindre almindelighed end de grundlæggende fysiske principper. Sammen med tilføjelsen af nogle ekstreme principper er det anvendeligt til at beskrive en bred klasse af fysiske objekter (partikler, strømme, felter osv.).
Går vi ned på et mere specifikt niveau af teoretiske beskrivelser i fysik, finder vi her isolerede, kvalitativt forskellige fundamentale teorier. Begrebet en fundamental teori omfatter sædvanligvis to karakteristika: For det første kan en fundamental teori ikke udledes og kan ikke reduceres til en anden teori og har en selvstændig status; for det andet er den universel, hvilket betyder dens anvendelighed til at beskrive en bred klasse af fænomener, der på ingen måde er af samme type og ikke er isomorfe med hinanden.
Grundlæggende teorier omfatter klassisk mekanik, statistisk mekanik, klassisk elektrodynamik, speciel relativitetsteori og kvantemekanik. Baseret på disse fundamentale teorier kan deres hybrider og afledte former opstå gennem syntese: relativistisk klassisk mekanik, relativistisk elektrodynamik, kvanteelektrodynamik, den forenede teori om elektrosvage og stærke interaktioner osv. Således kan vi tale om eksistensen af elementære (indledende) og syntetiske (afledte) grundlæggende teorier.
Grundlæggende teorier relateres til den fysiske virkelighed ved hjælp af særligt udvalgte teoretiske modeller. Hver grundlæggende teori er omgivet af en række særlige teorier, der specificerer det grundlæggende beskrivelsesskema i forhold til en bestemt klasse af modeller. Fundamental teori har en tendens til at udvikle sig ikke kun med hensyn til specifikation (hvilket giver anledning til en familie af særlige teorier), men også med hensyn til yderligere generalisering. I dette tilfælde begynder den grundlæggende fysiske teori at nærme sig den matematiske teori i sin form. Sådan opstår Lagranges analytiske mekanik, Dirac-operatørformuleringen af kvantemekanik, teorien om målefelter osv.
Sammen med grundlæggende og særlige teorier i fysik er der også behov for hjælpeteorier for at løse de matematiske problemer og transformationer, der opstår i løbet af udviklingen af fysiske teorier. Hjælpeteorier omfatter renormaliseringsteorier, perturbationsteori, selvkonsistent feltmetode (Hartree-Fock-metoden) osv.
Således afsløres et ret komplekst netværk af forbindelser mellem fysiske teorier. Den understøttende struktur af hele fysikkens bygning er repræsenteret af grundlæggende principper og universelle matematiske formalismer; hele bygningen hviler på elementære fundamentale teorier, over hvilke afledte fundamentale, særlige teorier og hybridformer rejser sig. Mellem bygningens etager er der mange "trapper", "passager", "bærende strukturer" osv.
Identifikationen af generelle mønstre i strukturen og udviklingen af fysiske teorier giver os mulighed for at rejse spørgsmålet om muligheden for en generel formaliseret tilgang til konstruktionen af fysiske teorier. Og sådanne tilgange findes allerede i moderne teoretisk fysik. Det indledende emne for deres forskning er en række fysiske teorier; derfor er de i princippet metateoretiske og repræsenterer det øverste niveau i fysikkens udvikling.
En af de interessante tilgange udviklet af Yu.I. Kulakov blev kaldt teorien om fysiske strukturer. Denne teori abstraherer fra de primære (og i princippet udefinerbare, ifølge forfatteren) begreber og modeller af fysiske teorier (såsom bølge, partikel, strøm osv.) og fokuserer på de relationer, der eksisterer mellem fysiske objekter. Distraktion fra den "indre" natur af et fysisk objekt, at præsentere det som en "sort boks" er den pris, der skal betales for at afsløre den strukturelle enhed af fysiske teorier. Hovedopgaven for teorien om fysiske strukturer er at finde en generel symmetri i forholdet mellem de tilsvarende sæt af objekter, kaldet fænomenologisk symmetri. Det indledende analysesæt er en empirisk matrix, hvis elementer er opnået fra målinger af to klasser af objekter. Der pålægges en begrænsning på forholdet mellem matrixelementer, hvilket udtrykkes i eksistensen af en vis funktionel afhængighed, hvis type ikke afhænger af valget af målte objekter fra de originale klasser. Dette er princippet om fænomenologisk symmetri. Begrænsning af en bestemt type funktionel afhængighed (dets lighed til nul) fører til formuleringen af en fysisk lov.
Gennem analysen af typen af fænomenologisk symmetri kommer vi således til opdagelsen af fysikkens grundlæggende love, og fysikken som helhed vil være repræsenteret af forskellige fysiske strukturer.
Den analyserede teori er ikke anvendelig for alle grene af fysikken og har en række grundlæggende indvendinger ud fra synspunktet om dens reelle gennemførlighed. Dens værdi ligger dog i, at den åbner op for en ny, utraditionel måde at konstruere fysiske teorier "ovenfra" på og understreger fysikkens dybe strukturelle enhed.
En anden metateoretisk tilgang, udviklet af G.A. Zaitsev, er baseret på ideerne om at forene geometriske teorier, der er beskrevet i "Erlangen-programmet". Denne tilgang kaldes den generelle teori om fysiske teorier, hvis vigtigste og definerende karakteristika foreslås at være den tilsvarende grundlæggende gruppe.
I den generelle teori om fysiske teorier vælges et sæt fysiske teorier, der har fælles invariant-gruppe egenskaber og samtidig adskiller sig i nogle gruppeparameter. Fundamentale grupper (der repræsenterer disse teorier) skal forbindes ved passage til grænsen. De begrænsende parametre for gruppen (for eksempel lysets hastighed c) og metoden til at passere til grænsen vil bestemme den tilsvarende fysiske teori.
Den gruppeteoretiske tilgang til konstruktionen af fysiske teorier er dog klart utilstrækkelig, den gør det ikke muligt at skelne nogle væsentlige træk ved fundamentalt forskellige teorier. For eksempel repræsenterer den samme galileiske gruppe både ikke-relativistisk klassisk mekanik og ikke-relativistisk kvantemekanik. Derfor er det videre trin i udviklingen af den generelle teori om fysiske teorier forbundet med syntesen af gruppeteoretiske og algebraiske repræsentationer, dvs. med algebraisering af den generelle teori om fysiske teorier.
Grundlæggende i den algebraiske tilgang er begrebet algebra af observerbare, som er defineret af et system af algebraiske operationer og identitetsrelationer på sættet af observerbare (generaliserede koordinater og momenta for ikke-klassiske teorier, Hermitiske operatorer for kvanteteorier).
Lie-algebraer og Lie-grupper fungerer som det matematiske apparat i det algebraiske skema for den generelle teori om fysiske teorier. Den generelle struktur af en bestemt fysisk teori, bestemt ved passage til grænsen, er specificeret af egenskaberne af algebraen af observerbare, og den grundlæggende gruppe karakteriserer de invariante egenskaber af dynamiske ligninger og med dens hjælp tydeliggøres fortolkningen af individuelle observerbare.
Mulighederne i den algebraiske teori om fysiske teorier skal naturligvis ikke vurderes som opdagelsen af en universel algoritme til at konstruere fysiske teorier. Denne tilgang har også en række grundlæggende vanskeligheder, men den gør det bestemt muligt at se, hvad der tidligere gik ubemærket hen - fysikkens systemiske enhed, den dybe sammenhæng mellem formalismerne i grundlæggende fysiske teorier.
Indtil nu har fysikken udviklet sig på en traditionel måde, som kan kaldes "babylonsk": fra individuelle fakta og afhængigheder til konstruktionen af fysiske teorier, der historisk set lignede uafhængige eller ligefrem modsatte af hinanden. Den anden måde, som kan kaldes "græsk", starter i begyndelsen fra nogle generelle abstrakte matematiske egenskaber ved mange fysiske teorier. Den første vej involverer en opstigning fra det særlige til det generelle, den anden - skabelsen af et universelt konstruktivt skema af fysiske teorier og fra det - en nedstigning (gennem konkretisering og fortolkning) til individuelle fysiske teorier. Den første vej har givet os alt, hvad vi har inden for fysik, den anden vej har indtil videre kun belyst det, der allerede er opnået med nyt lys. Det er muligt, at vanskelighederne på den "græske" vej vil vise sig at være endnu dybere end dem, vi stødte på på den "babylonske" vej, men den heuristiske værdi af de udviklede metateoretiske tilgange ligger primært i, at de tillader os at identificere den indre enhed af fysiske teorier og præsentere fysik som system af fysiske teorier.
Enhver ny fysisk teori har på en måde et potentielt grundlag i et allerede eksisterende system af fysiske teorier. Analyse af et komplekst netværk af fysiske teorier giver mulighed for at komme med visse forudsigelser om strukturen af en mulig ny teori, svarende til hvordan Mendelejevs periodiske system gjorde det muligt at forudsige kemiske grundstoffer, som endnu ikke var blevet opdaget empirisk. Forbindelserne mellem nye teorier og eksisterende kan karakteriseres som interteoretiske sammenhænge, dvs. opstår på syntesens vej, generalisering, asymptotisk tilnærmelse af eksisterende teorier. I lyset af ovenstående bliver det mere klart, at moderne fysik ikke har fulgt vejen med at opfinde en "vanvittig" teori forudsagt af N. Bohr, men langs vejen til at forene og generalisere kendte teorier.
Fysikkens nye post-ikke-klassiske enhed kan karakteriseres som en systemisk enhed, og fysikken som helhed kan betragtes som et system af fysiske teorier. I sin organisation minder den stærkt om biologiske systemer, for eksempel biogeocynoser. Der er faktisk deres egne slags og familier af teorier, forholdet mellem genotypen (abstrakt formalisme) og den fænotype (dens specifikke udførelsesformer og fortolkninger), der er karakteristisk for teoriernes struktur. Den nye teori arver nogle træk ved forældreteorierne og opstår undervejs i deres "krydsning". Systemet som helhed er i konstant udvikling, hvilket giver anledning til nye "typer" af fysiske teorier. Et væsentligt træk ved et system af fysiske teorier er dets høje tilpasningsevne til den fysiske virkelighed. Det er takket være denne tilpasningsevne, hvis rødder næres af det menneskelige sinds aktivitet, at et relativt begrænset netværk af teorier er i stand til at fiske den nødvendige information frem fra det endeløse hav af objektiv virkelighed. "Sindets list" bliver tilstrækkelig til at forstå den uendelige kompleksitet af verden omkring os.
Litteratur
Migdal A.B. Fysik og filosofi // Issues. filosofi. 1990, nr. 1. S. 24.
Stepin V.S. Videnskabelig viden og værdier af teknogen civilisation // Spørgsmål. filosofi. 1989, nr. 10. S. 18.
Se: Weinberg S. Ideologiske grundlag for en samlet teori om svage og elektromagnetiske interaktioner // UFN. 1980. T. 132, Udgave. 2; Glashow S. På vej mod en samlet teori - tråde i et gobelin // Fysisk. 1980. T. 132, Udgave. 2.
Se: Bogolyubov N.N., Shirkov D.V. Renormaliseringsgruppe? Det er meget enkelt // Naturen. 1984, nr. 6.
Se: Salam A. Gauge forening af fundamentale kræfter // Phys. 1980. T. 132, Udgave. 2.
Se: Gendenshtein L.E., Krive I.V. Supersymmetri i kvantemekanik // Fysisk. 1985. T. 146, Udgave. 4; Berezinsky V.S. Unified gauge teorier og ustabil proton // Nature. 1984, nr. 11.
Migdal A.B. Fysik og filosofi // Issues. filosofi. 1990. nr. 1, s. 25.
Se: Nagel E. Videnskabens struktur. New York, 1961; Tisza L. The logical Structure of Physics // Boston Studies the Philosophy of Science. Dordrecht, 1965; Bunge M. Fysikkens filosofi. M., 1975.
Konopleva N.P. Om fysiske teoriers struktur // Gruppeteoretiske metoder i fysik: Proceedings of the international seminar. Zvenigorod, 28.–30. november 1979. T. 1. M., 1980. S. 340.
Se: Mærkelige attraktorer. M., 1981.
Wigner E. Studier om symmetri. M., 1971. S. 36.
Se: Kulakov Yu.I. Elementer i teorien om fysiske strukturer (tilføjelse af G.G. Mikhailichenko). Novosibirsk 1968; Hej M. Struktur og et samlet fysisk billede af verden // Vopr. filosofi. 1975, nr. 2.
Se: Zaitsev G.A. Algebraiske problemer i matematisk og teoretisk fysik. M., 1974; Hej M. Fysikkens algebraiske strukturer // Fysisk teori. M., 1980.
Se: Illarionov S.V. Om nogle tendenser i moderne forskning om teoretisk fysiks metodologi // Fysisk teori. M., 1980.