Еволюція фізичної картини світу

З самого зародження наук вчені прагнули об’єднати наукові знання в певну систему. Узагальнену і систематизовану сукупність фізичних знань про навколишній світ називають фізичної картиною світу.

Фізична картина світу – це, по суті, ідеальна модель природи, що включає в себе загальні поняття, гіпотези і принципи фізики і характеризує певний етап її розвитку.

До кінця XVII ст. фізична картина світу, яка названа механічною, склалася завдяки роботам італійського вченого Галілео Галілея (1564-1642) і англійського фізика Ісаака Ньютона (1643-1727). У ній матерія представлялася тільки у вигляді речовини, простір і час вважалися абсолютними, рух розумівся як зміна положення тіла в просторі, а всі взаємодії зводилися до гравітаційних. Єдиною відомою теорією до кінця XVII ст. була класична механіка Ньютона.

В цей же час зародилася і електродинамічна картина світу, яка остаточно склалася в кінці XIX – початку XX ст. Зокрема, були відкриті такі явища, як електромагнітна індукція, магнітне поле струму тощо., Ці явища не могли бути пояснені з позицій класичної механіки.

Матерія тепер представлялася не тільки у вигляді речовини, але і у вигляді електромагнітного поля:

  • простір і час вважалися відносними і пов’язаними між собою;
  • рух – не тільки переміщення в просторі речових об’єктів, а й поширення електромагнітного поля;
  • взаємодія – гравітаційне і електромагнітне.

До цього часу були вже відомі три фундаментальні теорії:

  • класична механіка;
  • молекулярна теорія (класична статистична теорія);
  • класична електродинаміка.

Разом в тим в кінці XIX – початку XX ст. були виявлені такі експериментальні факти, які в рамках електродинамічної картини світу не знаходили пояснення. Зокрема, виявлено існування лінійчатих спектрів, явище фотоефекту. Ці та інші факти отримали своє пояснення в квантово-польовій картині світу, побудова якої продовжується і зараз.

У квантово-польовій картині світу матерія існує у вигляді речовини і поля, ці два види матерії пов’язані між собою і можуть перетворюватися один в одного:

  • наприклад, при зіткненні електрона і позитрона утворюються два фотони, тобто електромагнітне поле;
  • рух розуміється як зміна стану не тільки макроскопічних об’єктів, а й мікрооб’єктів;
  • крім двох відомих в електродинамічній картині світу взаємодій існують ще два: сильне (ядерне) і слабке, відповідальні за зміну стану при ядерних реакціях; простір і час пов’язані між собою і з матерією.

Крім трьох названих вище фундаментальних теорій, розроблені квантові теорії:

  • квантова механіка;
  • квантова електродинаміка;
  • квантова теорія поля.
Посилання на основну публікацію