Концепции материи и движения.

            Фундаментом естественнонаучной картины мира (ЕНКМ) являются общие понятия:

• Материя
• Движение
• Время
• Пространство
• Взаимодействие

            Материя(физ.) – это все то, что прямо или косвенно (опосредованно) воздействует на органы чувств человека.

            Материя(философ.) – это реальность, данная нам в ощущениях и независимая от человека.

            Движение – это любое изменение, которое происходит с материальными объектами в результате их взаимодействий. Материя не существует без движения.

            Движение – это необъемлемое свойство материи. Материя не существует без форменного состояния, она дискретна.

            Тело® молекулы® атомы® протоны, нейтроны, электроны® кварки

В современной физике различают три вида материи:

1.      Вещество

2.      Поле

3.      Физический вакуум (экспериментально обнаружен в ускорителях в 50-х гг. XX)

            Вещество – это любые материальные объекты, имеющие массу. Кроме массы может быть электрический заряд. Элементарные частицы (нейтрино имеют массу, 2002 год).

            У вещества есть четыре агрегатных состояния:

1. Твердое
2. Жидкое
3. Газообразное
4. Плазма

            Состояние материального объекта характеризуется физическими величинами, или параметрами состояния: координаты, энергия, температура, масса, спин, энтропия, состав.

            Переход от одного состояния к другому есть движение материи.

            Виды движения:

1.      Механическое

2.      Колебательное и волновое

3.      Тепловое

4.      Процессы переноса (диффузия, теплопроводность)

5.      Фазовые переходы

6.      Радиоактивный распад

7.      Химические и ядерные реакции

8.      Эволюция живых организмов

9.      Метаболизм

            Поле – особое состояние среды, в каждой точке которой заданы параметры, которые характеризуют состояние вещества и которые непрерывно и плавно меняются от точки к точке.

            Поле является материальным фактором, который приводит к взаимодействию тел.

            В макромире поле противоположно веществу (не имеет массы, непрерывно и т.п.).

            В микромире нет раздельно поля и вещества, там присутствует корпускулярно-волновой дуализм.

            Физический вакуум – самое низшее энергетическое состояние квантового поля.   Среднее число частиц в вакууме равно нулю. Там существуют виртуальные частицы со временем жизни t£10-18 с. Вакуум «кипит» этими частицами, но они обладают низкой энергией.

            Дополнение от автора конспекта:

            Одной из особенностей вакуума является наличие в нем полей с энергией, равной нулю и без реальных частиц. Это электромагнитное поле без фотонов, это пионное поле без пи-мезонов, электронно-позитронное поле без электронов и позитронов.

            Но раз есть поле, то оно должно колебаться. Такие колебания в вакууме часто называют нулевыми потому, что там нет частиц. Удивительная вещь: колебания поля невозможны без движения частиц, но в данном случае колебания есть, а частиц нет! Как это можно объяснить? Физики считают, что при колебаниях рождаются и исчезают кванты. Колеблется электромагнитное поле – рождаются и пропадают фотоны, колеблется пионное поле – появляются и исчезают пи-мезоны и т.п. Физика сумела найти компромисс между присутствием и отсутствием частиц в вакууме. Компромисс такой: частицы рождаются при нулевых колебаниях, живут очень недолго и исчезают. Однако, получается, что частицы, рождаясь из «ничего» и приобретая при этом массу и энергию, нарушают тем самым неумолимый закон сохранения массы и энергии. Тут вся суть в том «сроке жизни», который отпущен частицам: он настолько краток, что «нарушене» законов можно лишь вычислить теоретически, но экспериментально это наблюдать нельзя. Родилась частица из «ничего» и тут же умерла. Например, время «жизни» мгновенного электрона, примерно, 10-21 секунды, а мгновенного нейтрона 10-24 секунды. Обычный же свободный нейтрон живет минуты, а в составе атомного ядра даже неопределенно долго, как и электрон, если его не трогать.

            Поэтому частицы, живущие так мало, что этого в каждом конкретном случае и заметить нельзя, назвали, в отличие от обычных, реальных, - виртуальными. В точном переводе с латыни – возможными. Но считать, что данные частицы только возможны – неверно. Эти «возможные» частицы в вакууме вполне реально воздействуют, как это наблюдается в точных экспериментах, на вполне реальные образования из безусловно реальных частиц и даже на микроскопические тела. И если отдельную виртуальную частицу физика обнаружить не может, то суммарное их воздействие на обычные частицы фиксируется отлично.

            Наблюдать воздействие вакуумных виртуальных частиц оказалось возможно не только в опытах, где изучаются взаимодействия элементарных частиц, но и в эксперименте с макротелами. Две пластины, помещенные в вакуум и приближенные друг к другу, под ударами виртуальных частиц начинают притягиваться. Этот факт открыт в 1965 году голландским теоретиком и экспериментатором Гендриком Казимиром.

            По сути, абсолютно все реакции, все взаимодействия между реальными элементарными частицами происходят при непременном участии вакуумного виртуального фона, на который элементарные частицы, в свою очередь, тоже влияют.

            Оказалось также, что виртуальные частицы возникают не только в вакууме. Их порождают и обычные частицы. Электроны, например, постоянно испускают и тут же поглощают виртуальные фотоны.

            Физический вакуум проявляется только при достаточно большой энергии - виртуальные частицы начинают взаимодействовать с реальными частицами.

            e- + b - « 2g + Q

Современный тезис: Физический вакуум является основой Вселенной (1990-е гг.)