Как современное естествознание пришло к выводу о фундаментальности вероятностных закономерностей? Первоначально считалось, что статистические законы обусловлены неполнотой наших знаний, что к вероятностному описанию приходится прибегать, когда неизвестны детали картины, трудно или нельзя точно учесть все данные, все взаимодействия (концепция неполноты знаний). Фактически она предполагала, что за статистическими законами обязательно «скрываются» динамические, что в основе всего лежат именно динамические законы, которые как раз и выражают объективные причинно-следственные связи.
В рамках концепции примата динамических закономерностей причинность связывается, по сути дела, только с этими закономерностями. Случайность рассматривается только в субъективном плане (неполнота наших знаний); объективная случайность отождествляется с отсутствием причинности. Часто вместо терминов «динамические» и «статистические» нередко употребляются термины «причинные» и «случайные»; тем самым причинность противопоставляется случайности – либо причинность, либо случайность. Недаром вероятностное поведение микрообъектов определенное время рассматривали как результат нарушения принципа причинности в квантовой механике.
Концепция примата динамических закономерностей оказалась весьма живучей. Это объясняется рядом причин. Во-первых, статистические физические теории возникли позднее и, как казалось, на базе последних. Так, статистическая механика имеет в качестве своего «динамического» аналога классическую механику, а микроскопическая электродинамика – классическую электродинамику. Во-вторых, представлялось, что однозначное предсказание, получаемое в динамических теориях, в большей мере, чем вероятностные, отвечают самому духу «точной науки». В-третьих, для понимания принципиальной роли статистических законов требуется владение диалектикой, рассмотрение таких диалектических категорий, как необходимое и случайное, возможное и действительное.
В этой связи отметим так называемую концепцию равноправия. В отличие от предыдущей концепции, она не утверждает примата динамических закономерностей. Она исходит из того, что динамические и статистические закономерности в определенном смысле равноправны – они играют одинаково важную роль, но в разных областях: законы поведения индивидуальных объектов динамические, а законы поведения в больших коллективах статистические. Концепция равноправия представляется сегодня неправомерной. Серьезный удар по этой концепции нанесла квантовая механика, показавшая, что для проявления статистических закономерностей не обязательно наличие коллектива объектов – даже отдельный объект может описываться этими закономерностями. Нельзя такие понятия, как динамические и статистические законы, относить к категориям единой противоположности. В качестве таких категорий следует рассматривать необходимое и случайное, возможное и действительное.
Рассмотрение проблемы соотношения между динамическими и статистическими закономерностями показало, что именно статистические закономерности являются фундаментальными по сравнению с динамическими закономерностями, они глубже выражают указанные связи. Современную концепцию можно сформулировать так: «Динамические законы представляют собой первый, низший этап в процессе познания окружающего нас мира; статистические законы адекватнее отображают объективные связи в природе: они являются следующим, более высоким этапом познания».
Все фундаментальные теории можно разделить на две группы – динамические и статистические теории. В динамических теориях величины подчиняются однозначным (динамическим) закономерностям; статистические теории основаны на вероятностных (статистических) закономерностях. К динамическим теориям относятся классическая механика, механика сплошных сред, (гидродинамика) и теория упругости, феноменологическая термодинамика, классическая электродинамика, включая волновую оптику, специальная и общая теория относительности. В этих теориях состояние физического объекта (системы) однозначно определяется заданием точных значений тех или иных величин. Теория гравитации Эйнштейна – это последний триумф динамических закономерностей.
Первая статистическая физическая теория – статистическая механика – возникла на основе фундаментальных работ Максвелла и Больцмана. Вскоре обнаружилось, что применение этой теории к тепловым процессам позволяет объяснить важнейшие положения феноменологической термодинамики и, прежде всего, второе начало термодинамики.
Все статистические теории отличаются от динамических содержанием понятия состояния системы. В отличие от динамических, в статистических теориях состояние задается не значениями физических величин, а законами распределения, которые дают вероятности того, что рассматриваемые величины принимают те или иные значения. Сами же эти величины являются случайными – они не принимают определенных значений в заданных условиях.
К фундаментальным статистическим теориям относятся квантовая электродинамика, теория слабых взаимодействий, квантовая хромодинамика. В современной физике физический вакуум рассматривается не как пустота, а как пространство, «наполненное» случайно возникающими и исчезающими виртуальными частицами.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему