В 1922 г. советский ученый А. А. Фридман показал, что теория тяготения Эйнштейна позволяет построить еще две равноправные модели Вселенной. Одна из них - закрытая модель, подобная поверхности шара, другая модель открытая.
4. Квантово-полевая картина мира
Основу современной физической картины мира составляют квантовая механика, фундаментальные идеи о квантовании физических величин и корпускулярно-волновой дуализм.
В 1897 г. был открыт электрон, его заряд оказался элементарным, т.е. самым наименьшим, существующим в природе в свободном состоянии. Заряд любого тела равен целому числу элементарных зарядов, следовательно, электрический заряд дискретен.
В 1900 г. М. Планк предложил квантовую гипотезу (лат. quantitus - количество): электромагнитное излучение испускается отдельными порциями - квантами, величина которых пропорционально частоте излучения. Им была введена новая фундаментальная физическая константа (квант действия) - постоянная Планка.
В 1905 г. А. Эйнштейн на основе квантовой гипотезы Планка выдвигает предложение, что свет, электромагнитное излучение оптического диапазона, не только излучается, но распространяется и поглощается квантами.
В 1911 г. Э. Резерфорд предложил планетарную модель строения атома: в атоме имеется положительное ядро, в котором сосредоточена практически вся масса атома; число положительных зарядов ядра атома соответствует числу электронов, вращающихся вокруг ядра по круговым орбитам, и порядковому номеру элемента в таблице Д.И. Менделеева.
В 1913г. Н. Бор сформулировал два постулата, отражающих суть его теории атома. Первый постулат: существуют стационарные состояния атома, находясь в которых он не излучает и не поглощает энергии, а электроны внешней электронной орбиты находятся на ближайшем от ядра атома расстоянии. Постулат второй: при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую происходит излучение или поглощение кванта энергии, равного разности энергий этих стационарных состояний.
В 1924 г. Луи де Бройль высказал гипотезу о соответствии каждой частице определенной длины волны, т. е. каждой частице материи присущи и свойства волны (непрерывность), и дискретность (квантовость). Эти представления нашли подтверждение в работах Э. Шредингера и В. Гейзенберга (1925-1927 гг.), а вскоре М. Борн показал тождественность волновой механики Шредингера и квантовой механики Гейзенберга.
В свете представленной квантово-полевой картины мира основные понятия получили новые обоснования.
На уровне микромира деление материи на вещество и поле условно; материя обладает корпускулярными и волновыми свойствами, но проявляет их в зависимости от условий; дискретность и непрерывность материи находятся в диалектическом единстве.
В мире микрообъектов движение не имеет определенной траектории, поскольку микрообъект, обладая волновыми и корпускулярными свойствами, не может иметь одновременно вполне определенных значений координаты и скорости (импульса).
В квантово-полевой картине мира окончательно утверждаются представления об относительности пространства и времени, они перестают быть независимыми друг от друга и, согласно теории относительности, сливаются в единое четырехмерное пространство-время.
Согласно данной физической картине мира различают четыре вида фундаментальных взаимодействий в природе: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Свойство элементарных частиц, которых в настоящее время насчитывается свыше 300, определяются в основном первыми тремя видами взаимодействий.
Заключение
Итак, с развитием науки представления людей о природе становятся все более глубокими и адекватными, все более отражающими истинное, реальное состояние окружающего мира. Первые картины мира, дошедшие до нас из глубины веков, созданы в период от 600-х до 500-х гг. до н. э. Древние мыслители каждый по-своему искали единое в многообразии явлений окружающего мира. Так мир Аристотеля состоит из пяти стихий - земли, воды, воздуха, огня и эфира. Материя в его понимании - это то, «из чего вещь состоит», и то, «из чего вещь возникает». Материя у Аристотеля делима до бесконечности, он не признает пустоты. Все многообразие веществ на земле.
Электромагнитная картина мира отличается от механической картины. Но все же между ними много общего. Так, если в механической картине мира окончательными элементами, моделирующими физическую реальность, были неизменные, не имеющие структуры частицы - их можно назвать материальными точками), движение которых предопределялось начальными условиями и законами механики, то в электромагнитной картине мира роль таких частиц выполняют точечные электрические заряды и электромагнитные характеристики каждой точки эфира, но «поведение» тех и других также предопределено начальными условиями и строгими физическими законами, т. е. в электромагнитной картине мира физические процессы также считаются однозначно детерминированными. Единственное, что противопоставляет эти картины мира,- это представление о материи: в механической картине мира она дискретна, в электромагнитной - непрерывна. Частицы, играющие роль кирпичиков мироздания, взаимодействуют посредством окружающего их электромагнитного поля, имеющего непрерывный характер.
Основу современной физической картины мира составляют квантовая механика, фундаментальные идеи о квантовании физических величин и корпускулярно-волновой дуализм.
В квантово-полевой картине мира окончательно утверждаются представления об относительности пространства и времени, они перестают быть независимыми друг от друга и, согласно теории относительности, сливаются в единое четырехмерное пространство-время.
Согласно данной физической картине мира различают четыре вида фундаментальных взаимодействий в природе: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Свойство элементарных частиц, которых в настоящее время насчитывается свыше 300, определяются в основном первыми тремя видами взаимодействий.