Эссе 2 Физикалық теорияны тұжырымдауда принциптерді қолдану
жүктеу/скачать 23,58 Kb.
|
|
Эссе 2 Физикалық теорияны тұжырымдауда принциптерді қолдану (Применение принципов при формулировке физической теории) Физикалық теория теориялық физика ғылымының өнімі болып табылады. Ал теориялық физика ғылымы дегеніміз – белгілі-бір құбылыстарға математикалық модельдер сәйкес келетін табиғатты тану, зерттеу әдісі. Теориялық физика математикалық модельдермен жұмыс ітейтіндіктен, физикалық теорияның құрастырылуында ең маңызды талаптардың бірі математикалық қарама-қайшылықсыздығы болып табылады. Екінші негізгі талаптардың бірі белгілі-бір жағдайлар кезінде және эксперименттің нәтижесі белгілі болған кезде теорияның ішінде болжамдар жасау мүмкіндігі болып табалады. Жоғарыда көрсетілген талаптар физикалық теорияның неден құралатынын көрсетеді: Математикалық моделі тұрғызылатын құбылыстың сипаттамасы Математикалық модельді сипаттайтың аксиомалар Математикалық объектілер мен физикалық (бақыланатын) объектілерді сәйкестендіретін аксиомалар Математикалық аксиомалардың нәтижесі мен теорияның болжамы ретінде қарастырылатын физикалық өмірдегі эквиваленттері Фундаменталды физикалық теорияларды құрастыру кезінде бірінші қадамдардың бірі – ол қандай математикалық модельді қолдану керек екендігін айқындап алу. Көп жағдайларда теорияны құрастыру жаңа математикалық модельдің ойлап табылуын талап етеді. Сонымен қоса физикалық теорияны құрастыруда физикадағы негізгі принциптер маңызды орын алады. Себебі физика ғылмында принцип дегеніміз - мета-заңның бір түрі, яғни ол табиғаттың қандай да бір нақты заңын білдірмейді, бірақ табиғат заңдарының орындалуы тиіс екендігін көрсетеді. Принцип физика ғылымы бастау алатын тірек құрылым қызметін атқарады. Оған мысал ретінде Галилейдің салыстырмалылық принципін келтірсек болады. Денелердің қозғалысының салыстырмалылығы физикалық заң немесе теория болып табылмайды. Салыстырмалылық – бұл табиғаттағы құбылыстарды бақылауды ұйымдастыру әдісі. Салыстырмалылық принципі – бұл әлемді бақылаудың әдістері құрастырылатын негіз болып табылады. Бұл принцип физиктерге санақ жүйесі, физикалық дененің жылдамдығы, тыныштықтағы физикалық денелер сияқты ұғымдарға анықтама беруге көмектесті. Галилейдің салыстырмалылық принципі негізінде И. Ньютон өзінің заңдарын құрастыруға мүмкіндік берді. Соның арқасында И. Ньютон қозғалыстың динамикалық сипаттамаларын зерттегенде сүйену керек өзінің инерциалды санақ жүйесі принципін құрастырды. Қазіргі физиканың негізгі принциптері Қазіргі физикада материя қозғалысының әртүрлі формалары іргелі теориялармен сипатталады. Олардың әрқайсысы нақты анықталған құбылыстарды – механикалық немесе жылулық қозғалысты, электромагниттік процестерді және т.б.Іргелі физикалық теориялардың құрылымында барлық процестерді, материя қозғалысының барлық формаларын қамтитын неғұрлым жалпы заңдылықтар бар. Ең алдымен, бұл симметрия заңдары, немесе инварианттық заңдар және олармен байланысты физикалық шамалардың сақталу заңдары.Физикадағы симметрия - бұл жүйенің мінез-құлқын егжей-тегжейлі сипаттайтын физикалық заңдардың қасиеті, оларға енгізілген шамалар әсер етуі мүмкін белгілі бір түрлендірулер кезінде өзгеріссіз (инвариантты) қалу.Физикалық шамалардың сақталу заңы - бұл кейбір физикалық шамалардың сандық мәндері кез келген процестерде немесе процестердің белгілі бір кластарында уақыт бойынша өзгермейтін мәлімдемелер. Қазіргі физикадағы симметрия принциптері мен сақталу заңдарының үлкен маңызы бұл принциптердің жаңа іргелі теорияларды құруға негізделуіне байланысты. Симметрия және сақталу заңдарының принциптерінің философиялық мәні детерминизмді білдірудің ең жалпы түрін білдіреді. Бұл принциптер материалдық дүниенің бірлігін, материя қозғалысының әртүрлі формалары арасындағы терең байланыстың болуын, сонымен қатар кеңістік-уақыт қасиеттері мен физикалық шамалардың сақталуы арасындағы байланысты көрсетеді. Симметрия заңдары бір мәнді (бұл мағынада динамикалық) сипатқа ие, ол сақталған физикалық шамалардың мәндерінің статистикалық таралуына жол бермейді. Сондықтан олар әлемнің жалпы статистикалық суретіндегі динамикалық элементтер ретінде қарастырылуы керек. Сақталу және симметрия заңдары бір мағыналы табиғатына байланысты болашақта қаншалықты сәтті дамып, жалпылама ілгерілегенімен, микроәлемдегі статистикалық процестерді егжей-тегжейлі түсіндіретін теорияны алмастыра алмайды, бұл оларды басқа заңдармен толықтыруды талап етеді Әрбір іргелі физикалық теорияның белгілі бір қолдану шегі бар, олар дәл сол процестерді сипаттайтын тереңірек теория ашылған жағдайда өте қатаң және дәл белгіленеді. Мысалы, Ньютонның классикалық механикасы макроскопиялық денелердің қозғалысын олардың жылдамдығы жарық жылдамдығынан әлдеқайда аз болғанда ғана дұрыс сипаттайды. Бұл жарық жылдамдығына ерікті түрде жақын денелердің қозғалысын кез келген жылдамдықпен сипаттау үшін әділетті салыстырмалықтың арнайы теориясы мен релятивистік механиканы құрудан кейін анық болды. Сәйкестік принципі. Жаңа теорияны, мысалы, релятивистік механиканы құру ескі, релятивистік емес классикалық механика өз құндылығын жоғалтады дегенді білдірмейтіні өте маңызды. Ғаламның мәнін тереңірек білуге, оның нәтижелерін бұрынғыға қарағанда толық сипаттауға және кеңірек қолдануды талап ететін жаңа теорияға шектеуші жағдай ретінде алдыңғысын қосу керек. Сонымен, классикалық механика кванттық механика мен салыстырмалылық теориясының механикасының шекті жағдайы болып табылады. Мұнда физикалық теориялардың сабақтастығын бекітетін сәйкестік принципінің әрекеті көрінеді. Бұл принципті алғаш рет 1923 жылы Н.Бор тұжырымдады.Жалпы түрде бұл принцип былай тұжырымдалады: құбылыстардың белгілі бір тобы үшін негізділігі эксперименттік түрде бекітілген теориялар жаңа теорияның құрылуымен жойылмайды, бірақ жаңа теориялар заңдарының шектеуші көрінісі ретінде құбылыстардың бұрынғы өрісі үшін маңызын сақтайды. Ескі теория жарамды аймақтағы жаңа теориялардың тұжырымдары осы ескі теориялардың тұжырымдарына өтеді Сәйкестік принципі – абсолютті және салыстырмалы ақиқаттардың арақатынасының диалектикасының физикадағы нақты көрінісі. Әрбір физикалық теория – білім сатысы – салыстырмалы ақиқат. Физикалық теориялардың өзгеруі - бұл абсолютті ақиқатқа жақындау процесі, қоршаған дүниенің шексіз күрделілігі мен әртүрлілігіне байланысты ешқашан толық аяқталмайтын процесс.Сонымен қатар сәйкестік принципі физикалық теориялардың объективті мәнін білдіреді. Жаңа теориялар ескілерді жоққа шығармайды, өйткені ескі теориялар табиғаттың объективті заңдарын белгілі бір дәрежеде жақындату арқылы көрсетеді. 1927 жылы Н.Бор тұжырымдаған комплементарлылық принципі микроәлемнің объектілерімен байланыстыруға тура келетін қарама-қайшы көрнекі бейнелердің пайда болу себебін түсіну әрекеттерінен туындаған тағы бір физикалық принцип болып табылады. Мысалы, кванттық объект толқын да, бөлшек те емес. Сондықтан микрообъектілерді эксперименттік зерттеу екі түрлі құралдарды қолдануды көздейді: біреуі толқындық қасиеттерді, екіншісі корпускулалық қасиеттерді зерттеуге мүмкіндік береді.Бұл қасиеттер олардың бір мезгілде көрінуі жағынан үйлеспейді. Дегенмен, олар кванттық объектіні бірдей сипаттайды, сондықтан қайшы келмейді, бірақ бірін-бірі толықтырады.Толықтырғыштық принципі мынада: микрообъектілерді эксперименттік зерттеу кезінде олардың энергиясы мен моменті (энергиялық импульстік үлгі), немесе олардың кеңістік пен уақыттағы мінез-құлқы (кеңістік-уақыттық сурет) туралы нақты мәліметтер алуға болады. Бұл бір-бірін жоққа шығаратын суреттерді бір уақытта қолдануға болмайды, өйткені кванттық объектілердің қасиеттері оларды бір уақытта пайдалануға тыйым салады. Дегенмен, бұл қасиеттер микрообъектіні бірдей сипаттайды; бұл олардың бір суреттің орнына екеуін – энергетикалық импульсивті және кеңістіктік-уақытша қолдану қажет деген мағынада қолданылуын білдіреді. Толықтау принципі жаңа ерекше физикалық теория – кванттық механиканы философиялық тұрғыдан түсінудің нәтижесі деп айта аламыз. Ол микроскопиялық деңгейде диалектиканың негізгі заңдарының бірі – қарама-қарсылықтардың бірлігі заңын көрсетеді. В.Гейзенбергтің белгісіздік қатынасы комплементарлық принциптің ерекше көрінісі болып табылады. Классикалық механикада белгілі бір траектория бойынша қозғалатын бөлшек координаттардың, импульстің және энергияның нақты мәндеріне ие. Толқындық қасиеттерге ие микробөлшектердің траекториясы болмайды, сондықтан оның орны мен импульсінің нақты мәндері болмайды. Бұл микробөлшектердің координаталары, импульсі және энергиясы тек шамамен ғана берілуі мүмкін дегенді білдіреді. Сандық түрде бұл белгісіздік қатынасымен өрнектеледі: координат пен сәйкес импульс тұрақтысын бір уақытта дәл анықтау мүмкін емес. Мұны абсолютті нөлдік температураға жету мүмкін емес сияқты дәл солай жасауға болмайды, өйткені жарық жылдамдығынан асып кету мүмкін емес және т.б. Тыйым салу принциптері, жаңа көзқарас бойынша (табиғаттың негізгі заңдары - рұқсат заңдары) ғылымда өте маңызды рөл атқарады. Олар табиғатта не болмайтынын анықтайды. Сонымен, егер классикалық механикада координат пен импульсті кез келген дәлдік дәрежесімен өлшеуге рұқсат етілсе, онда белгісіздік қатынасы классикалық механиканың микрообъектілерге қолданылуының кванттық шектеуі болып табылады. Демек, физика философиямен тығыз байланысты, оның тереңінен шыққан. Физика саласындағы энергияның сақталу және түрлену заңы, термодинамиканың екінші заңы, белгісіздік қатынасы, бірін-бірі толықтыру принципі және т.б. сияқты ірі жаңалықтар әлі күнге дейін әртүрлі философиялық ағымдарды жақтаушылардың күрес аренасы болып табылады. Егжей-тегжейлі тепе-теңдіктің ПРИНЦИПІ – статистикалық физиканың жалпы ұстанымы, оған сәйкес тепе-теңдік жүйесіндегі кез келген микроскопиялық процесс оның кері жылдамдығымен бірдей жүреді. Бөлшектердің көп санынан тұратын жүйе тепе-теңдікте болғанда, тек тұтас жүйеге қатысты физикалық шамалар ғана уақыт бойынша тұрақты болып қалады. Оларды термодинамикалық шамалар деп атайды. Бұл кезде жүйені құрайтын жеке микробөлшектер өз күйін өзгертеді: тепе-теңдік жүйесінде бөлшектердің (атомдардың, молекулалардың) соқтығысуы жүреді және химиялық реакциялар жүруі мүмкін. Тепе-теңдікті сақтау үшін кез келген осындай микропроцесспен бірге кері әрекетті де жүзеге асыру керек, өйткені тек бір бағытта әрекет ететін микропроцесс жалпы жүйе күйінің өзгеруіне әкелуі мүмкін. Егжей-тегжейлі тепе-теңдік принципі кез келген микропроцестің жылдамдығы (осы микропроцестің секундына болатын оқиғалар саны) тепе-теңдік күйінде кері процестің жылдамдығымен сәйкес келетінін айтады. Бұл жағдайда жылдамдық статистикалық түрде түсіндіріледі - бірдей микропроцестердің үлкен саны бойынша орташа мән ретінде. Кванттық теорияда егжей-тегжейлі тепе-теңдік принципі тура және кері процестердің ықтималдықтарының теңдігінен тұрады. Бұл процестер кванттық ауысулар, элементар бөлшектер арасындағы реакциялар болуы мүмкін. Тура және кері процестердің сипаттамаларын байланыстыра отырып, егжей-тегжейлі тепе-теңдік принципі қолданбалы мәнге ие болды. Мысалы, атомның фотоиондану ықтималдығын өлшеуге болады (сәулеленудің әсерінен электронды сөндіреді). Бұл процестің жылдамдығы, сондай-ақ кері рекомбинация процесі сәйкес процестің ықтималдылығымен өрнектеледі. Осылайша, егжей-тегжейлі тепе-теңдік принципі рекомбинация ықтималдығын есептеуге мүмкіндік береді. Егжей-тегжейлі тепе-теңдік принципі физикалық және химиялық кинетикада қолданыс тапты, массаның әсер ету заңы соған негізделген. Себептілік принципі - ең бірі. физикалық әсер етудің рұқсат етілген шектерін белгілейтін физиканың жалпы принциптері. оқиғалар бір-біріне. Себептілік принципі берілген оқиғаның барлық өткен оқиғаларға ықпалына тыйым салады («оқиға-себеп уақыттан бұрын оқиға-сәт», «болашақ өткенге әсер етпейді»). Себеп-салдарлық принцип - бұл эксперименттік мәліметтер мен әмбебап тәжірибені жалпылауға негізделген және субядролықтан космологиялық ауқымдағы кең ауқымда ешқандай ерекшеліксіз расталған эмпиризм, постулат. Физ. және методологияда себептілік принципінің мағынасы себептілік философиялық концепциясымен тығыз байланысты (эффекттік шарттылық, оқиғалар тізбегінің детерминизмі): егер берілген оқиға тек болашаққа ғана емес, өткенге де әсер ете алатын болса, онда ол себеп-салдарлық байланыстың тұйық циклдерін қалыптастыруға болады, яғни оны тудырған себепке әсердің кері әсер ету мүмкіндігі, оның толық жойылуына және себептік байланыстың үзілуіне дейін (мысалы, «уақыттағы саяхатшы) машина» оның ата-бабасын неке жасына дейін жоюы мүмкін, яғни оның туылу себебі). Себептілік принципін қолдану объектісі – берілген физикалық жүйеге байланысты, бір-бірімен себепті байланысқан (үшінші оқиғаның салдары болып табылмайтын) жұп оқиғалар, олар туралы олардың қайсысының рөл атқаратыны белгілі. себебі және қайсысы салдар рөлін атқарады. Бұл жағдайда бастапқы күйзеліс кез келген алдын ала анықталған мәндерді қабылдауға толық ерікті және жүйенің өзінен кері әсер етпейтін міндетті шартта оқиғаның себебі ретінде қызмет етеді (мысалы, жүйеден тыс берілген көз). Оқиға-салдардың рөлін жүйенің мұндай күйзеліске реакциясы, яғни жүйенің кез келген сипаттамасының сызықтық өзгеруі; мұндай сызықтық байланысты жүзеге асыратын функция жауап функциясы деп аталады, Мысалы, материалдық ортаның электродинамикасына себептілік принципін қолдану оқиға-себепті таңдауды талап етеді - электр тогының бұзылуы. сыртқы көздер өрісімен сәйкес келетін индукция және оқиғаның салдары ретінде - электр өрісінің кернеулігінің сәйкес өзгеруі (көбінесе кері таңдау дұрыс емес, өйткені өріс кернеулігінің бұзылуы ортаның өзінің бақыланбайтын үлесін қамтиды). Себеп-салдарлық байланысқан оқиғалардың жұбын осылайша таңдай отырып, теріс уақытта сәйкес жауап функциясының жойылу шарты түріндегі себептілік принципін қайта тұжырымдауға болады. Себептілік принципінің теориялық аппаратта қолданылуы. физика көп және алуан түрлі. Ол таңдау құралы ретінде қызмет етеді. динамикалық теңдеулерге шарттар, оларды шешудің бірегейлігін қамтамасыз ету. Сонымен, Максвелл теңдеулерін шешу кезінде себептілік принципі соңғысының пайдасына жетілдірілген және тежелген потенциалдар арасында таңдау жасауға мүмкіндік береді. Кванттық өріс теориясында (QFT) және көптеген бөлшектердің кванттық теориясында Фейнман диаграммаларының әдістемесін бірмәнді ететін себеп-салдарлық принциптің көмегімен Гриндік функциялардың ерекшеліктерін айналып өту ережелері белгіленеді. жүктеу/скачать 23,58 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|