Единая физическая картина мира

« С давних времён, с тех пор, как существует изучение природы, оно имело перед собой в качестве идеала конечную, высшую задачу: объединить пёстрое многообразие физических явлений в единую систему, а если возможно, то в одну-единственную формулу».
Макс Планк

Физическая картина мира – это обобщенная модель природы, включающая в себя представления физической науки о материи, движении, взаимодействии,
пространстве и времени, причинности и закономерности.

«Многое, о чём думает физика, предвидела философия. Мы, физики, благодарны ей за это, ибо то, к чему мы стремимся, - это картина мира, которая не только соответствует опыту, но и удовлетворяет требованиям философской картины».
Связь физики и философии
М.Борн

Принципы познания

материя
движение
пространство
и время
взаимодействие
Классическая
механика
Электродинамика
Статистическая
физика
Квантовая физика
Принцип
относительности
Принцип соответствия
Принцип
дополнительности
Принцип причинности
И другие

Что такое физика?
Что такое материя?
Что такое вещество? поле?
Что является формой существования материи?
Что такое физический закон?
Что такое физическая теория?
Что такое принципы физической картины мира?
Вспомним:

Физика – наука о наиболее общих и фундаментальных закономерностях, определяющих структуру и эволюцию материального мира.
Материя – объективная реальность, существующая независимо от нашего сознания, данная нам в ощущениях.
Движение – форма существования материи
Физический закон – описание соотношений в природе, проявляющихся при определённых условиях в эксперименте.
Научная теория содержит постулаты, определения, гипотезы и законы, объясняющие наблюдаемое явление.
Принципы – правила в естествознании, осуществляющие связи между изучаемыми явлениями и теориями

МЕХАНИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ КАРТИНА МИРА
КВАНТОВО – СТАТИСТИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА

Обзор картин мира
XVI - XVIII вв.
XIX –
начало XX в.
Начало XX – середина XX в.
Кеплер,
Галилей,
Декарт,
Ньютон
Фарадей,
Максвелл,
Лоренц,
Эйнштейн
Планк,
Эйнштейн,
Бор,
Резерфорд,
де Бройль,
Гейзенберг,
Шредингер
Принцип относительности;
законы динамики;
закон всемирного тяготения;
законы сохранения
Закон Кулона;
закон электромагнитной
индукции;
уравнения Максвелла;
специальная теория
относительности
Гипотеза Планка;
идеи Эйнштейна;
постулаты Бора;
корпускулярно-волновой
дуализм

Материя – вещественная субстанция
Движение – простое механическое перемещение
Пространство и время – абсолютны
Взаимодействие передаётся мгновенно в любую точку пространства
относительности,
дальнодействия,
детерминизма
Материя - непрерывное поле
Движение - распространение колебаний в поле
Пространство и время - относительны
Взаимодействие передаётся с конечной скоростью
близкодействия
соответствия
Материя существует в двух формах: вещество и поле
Движение – частный случай физического взаимодействия
Пространство-время и причинность относительны и зависимы
Взаимодействие передаётся с конечной скоростью, не превосходящей скорости света
неопределённости, дополнительности
Материя состоит из
неделимых, весомых атомов.
Масса – мера инерции. Под действием силы движение не является равномерным и прямолинейным.
Универсальным является
взаимодействие тел силами
тяготения.
Мир -электродинамическая
система, состоящая из
электрически заряженных
частиц, взаимодействующих
при помощи
электромагнитного поля.
Каждый элемент материи
обладает свойствами волны
и частицы.
Условия наблюдения
(метод познания) влияют
на определённость
характеристик
исследуемого объекта

Структура мира

«Этажи» Мироздания

Структурные уровни организации материи
Каждый уровень природной организации материи (от микрообъектов до Вселенной в целом), характеризуется своей энергией связи между элементами в составе физической системы этого уровня:
Энергия связи атома – 10 эВ
Энергия связи ядра – 10 МэВ
Превышение энергии внешнего воздействия над энергией связи данного уровня приводит к «вскрытию» более глубокого уровня по шкале энергий

Фундаментальные взаимодействия
Гравитационное
Электромагнитное
Слабое
Сильное
Гравитон
(G)
Фотон
(γ)
Векторные
бозоны
Глюон
(g)
Все частицы
Все заряженные частицы
Все частицы, кроме фотона
Нуклоны
Существование мегамира
Существование макромира
β-распад ядер, превращения элементарных частиц
Существование
ядер

лептонного заряда
барионного заряда
Законы сохранения и картина мира

Симметрия в природе
и законы сохранения

СОВРЕМЕННАЯ КАРТИНА МИРА
Мир основан на 48 фундаментальных частицах:
12 лептонов (электрон, мюон, таон, электронное нейтрино, мюонное нейтрино, таонное нейтрино и их античастицы);
36 кварков (верхний, нижний, странный, очарованный, красивый, истинный кварки, причём каждый из них в трёх разновидностях (красный, синий, зелёный) и их античастицы).
Многообразие и единство мира основывается на взаимодействии и взаимопревращении фундаментальных частиц.
Движение есть проявление фундаментальных взаимодействий (гравитационного, электромагнитного, сильного и слабого), переносчиками которых являются фотоны, глюоны, промежуточные бозоны и гравитоны.
Представления об устройстве мироздания складываются на основе разработки единой теории поля, объединяющей все фундаментальные взаимодействия (теория Великого объединения, теория суперсимметрии).
Природа рассматривается в движении и
развитии. В физике рассматривается
диалектический метод (вещество и поле,
частица и волна, масса и энергия
рассматриваются в диалектическом единстве).
Современные представления о мире
характеризуют :
системность;
глобальный эволюционизм;
самоорганизация;
историчность.
Современные представления характеризуются как научно-методологические: объективная картина объекта опосредуется (измерением) методом познания субъекта.

Теория струн.
создатели – физики М.Грин и Д.Шварц.
Струны представляют собой отрезки со свободными концами или соединенными в виде восьмерки.
Их размеры - примерно 10 -33 см.

Каждая элементарная частица, согласно теории суперструн, состоит из колеблющегося и тонкого (бесконечно тонкого) волокна, которое физики и назвали струной.

Достижения теории струн:
- она открыла путь к построению теории гравитации;
- она позволила объединение в единой математической структуре всех четырех фундаментальных взаимодействий и показала, что это разные проявления одного и того же физического принципа;
- она дала возможность разрешить большинство парадоксов, возникающих при конструировании квантовых моделей черных дыр;
- она дала новый взгляд на происхождение Вселенной и теорию Большого Взрыва.
Однако, все не так просто. Уравнения теории суперструн дают правильные решения только при одном условии - если наше пространство является 11-мерным!

https://www.youtube.com/watch?v=AFjUVavXWc0