Дисертация (972157), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Принципыинвариантности (симметрии) также в значительной степени связаны сцелостным, системным аспектом описания физических явлений. Системныйхарактер метатеоретических принципов не является случайным. Он связан сих способностью накладывать ограничения на форму физической теории ивлиять на характер физического познания.Понятие сингулярности впервые ввёл в физику Луи де Бройль: «данноепонятие описывается уравнениями Гамильтона и явлениями групповойскорости, характеризуя свойство пространства-времени… поэтому введённоепонятие и есть материальная точка или сингулярность в группе волн…» [89,c.
15]. Свойства же пространства-времени вблизи сингулярности изменяютсязначительным образом. Предполагается, что эти свойства задаются с точнойвероятностью в области квантовой теории гравитации, занимающейся83исследованием гравитационного взаимодействия в масштабах планковскойдлины. Оказалось, что при таких преобразованиях времени подобнаясингулярность разделяется на две пространственно-подобные сингулярности,одна из которых находится в прошлом, а другая в будущем.Изучая объекты микромира и опираясь на ограничения применимостинеравенствГейзенберга,квантоваямеханикавывелаиутвердиланеуниверсальность классического способа описания.
Но законы квантовойфизики имеют возможность распределять вероятности всевозможныхрезультатов взаимодействия объекта со средствами наблюдения, за счёт того,что сами взаимодействия имеют вероятностный характер. Применяемый приэтомквантово-механическийпринципотносительностиявнотребуетреализовать попытки достижения объективности свойств рассматриваемойсистемы.Есливспециальнойтеорииотносительноститермин«относительность» обязательно задействует в тесной взаимосвязи все законыфизики, то в квантовой механике термин «относительность» используют висследованиях теории инвариантов гильбертова пространства состояний иметод теории представления групп при теоретико-инвариантном описаниисредств наблюдения. Именно квантовая теория окончательно привела кутверждению в структуре физического знания теоретико-инвариантнойконцепции, сложившейся вначале в геометрии, а затем и в теорииотносительности.
Создание квантово-полевой картины мира оказалосьвозможным в результате развития и углубления представлений о физическойматерии, происходившем в процессе диалектического объединения идеидискретности и идеи непрерывности, в частности, благодаря рождениюпредставлений о единстве корпускулярно-волновых свойств материи,взаимопревращаемости видов материи, объективной неопределённостинекоторых характеристик микрообъектов.
Это предопределялось изменениемобщей структуры теоретического знания, его абстрактных моделей иособенностей способа математического описания микроявлений. Исходнойабстракцией квантовой теории служит не изолированный образ корпускулы84(материальной точки) и не образ классической волны (волновых процессов вконтинуальном физическом поле), а амплитуда вероятности квантовогоперехода, представленная волновой функцией. Последняя, хотя и не имеетсобственногофизическогосмысла,ноявляетсяуниверсальнойхарактеристикой состояния микрообъекта, а её изменения позволяютпрогнозировать изменение потенциальных возможностей до квантовомеханического измерения. Как и все предшествующие картины мира,квантово-полевая картина мира представляет собой процесс принципиальныхэкстраполяцийпространственно-временныхпредставленийнаобластьмикромира.
На первом этапе – стадии становления и развития квантовомеханической картины мира– утвердились корпускулярно-волновыепредставления о строении материи, которые ещё не были явно связаны спространственно-временными свойствами материи. Эта связь была вскрытанесколько позже, в связи с процессом релятивизации квантовой механики исозданиемквантовойэлектродинамики.Однакорелятивистскиеконтинуальные представления о пространстве и времени не вполнесогласовываютсямикропроцессов.принципиальныесХотяквантовымидопротиворечияпредставленияминынешнегомеждувременионерелятивистскимструктурепреодоленыиквантовымподходами, все же физики научились их обходить с помощью, такназываемой теории возмущений, введением нелокальных взаимодействиймежду элементарными частицами на малых расстояниях, использованиеминдефинитной метрики в гильбертовом пространстве (обобщение понятияевклидового векторного пространства на бесконечномерный случай).Особую роль играет метод квантования пространства и времени как один извариантов нелокальной квантовой теории поля.Так как пространство и время соотносимы друг с другом, и даже частовзаимно определены, обоюдно друг друга дополняют (это указывает на ихотносительность), следовательно, пространственно-временной континуумобусловлен существующим природным единством реального мира, а не85наоборот, когда космологические закономерности некоторые физикистремятся вывести из каких-то абстрактных математических моделей.
Приэтом они предполагают, что протяжённость и длительность характеризуютлишь метрические свойства пространства и времени и связаны, такимобразом, лишь количественно. Данный факт чётко выражен в так называемойСРТ-теореме, которая внесла большой вклад в развитие современной физики.Существенных результатов современная физика добилась за счётвведения в науку СРТ-теоремы Паули-Людерса, согласно которой вквантовой теории поля уравнения самой теории инвариантны относительноСРТ-преобразования, то есть не меняют своего вида, если произвестиодновременно три преобразования – зарядовую, пространственную ивременную инверсию. В основе С, Р, Т, СР, СРТ-симметрий какопределённых принципов, лежат определённые закономерности природы,которые ещё не до конца осмыслены.
Сегодняшнее состояние физическихтеорий свидетельствует об относительности познания этих закономерностей.Например, представления о слабых взаимодействиях до определённоговремени основывались на идее сохранения комбинированной чётности (СР).Но уже более полувека исследуются процессы, которые нарушаюткомбинированную чётность, что, естественно, приводит к сомнению в Тинвариантности. Физически осмыслить обращение времени сейчас непредставляется возможным иначе как через представление об обращениидвижения или обратном направлении процесса. Но этим проблема обходится,но не решается.Принципиальной проблемой современной физики, является логическинепротиворечивое объединение принципов общей теории относительности иквантовой теории поля.
Помимо собственно математических трудностейсуществует проблема физической интерпретации структуры уравненийЭйнштейна в случае квантования гравитационного поля. Путь квантованияметрики связан с введением квантов гравитационного поля, что создаёт рядсложных физических и математических проблем. Проблема тензора энергии86импульса усугубляется необходимостью его квантования, что ведёт клогической незамкнутости математического аппарата теории.Известно, что описание симметрии сильных взаимодействий вразличных приближениях осуществляется целым набором унитарныхсимметрий: SU (2), SU (3), SU(4), SU (6), SU (2) х SU (2) и так далее.
Но неоткрытещётотпоследовательностьпринцип,которыйприближенныхуказалгруппбывнутреннейзакономернуюсимметрии.Современное состояние теории не позволяет сделать какие-либо заключенияо происхождении самих внутренних симметрий. Лишь с наиболее общихпозиций, ясно, что эти симметрии есть проявление свойственных адронамзакономерностей. Несомненно, что симметрии и инвариантности имеют своиоснования в природе самих явлений действительности, в существованииопределённых законов сохранения. И симметрия как идентичное вразличном, и симметричность в виде устойчивости в изменяющемся, посуществу, во многом синонимичны закону. Таким образом, процесс познаниязакономерностей, управляющих теми или иными взаимодействиями, незавершается, а лишь начинается с изучения симметрий; он должен объяснитьпоследние, вскрыть их динамические причины.В последнее время получило широкое развитие новый подход в физикеэлементарных частиц – идея суперполей. Вследствие чего родиласьспособность согласовывать в единые уравнения суперсимметрии поля частицс целым и полуцелым спином, находившиеся в зависимости с разнымистатистиками, а также возможность соединять бозоны и фермионы вобобщённые мультиплеты.
Такой суперполевой подход позволяет всравнении с простейшими модификациями квантовой теории поля зарождатьзаинтересованность среди учёных. Это проявляется за счёт резкогоуменьшения числа отличительных черт в теории в силу их связи с теориейтяготения Эйнштейна.Трудности концепции суперсимметрии сейчас связаны с поискамифизических оснований нарушения этой симметрии. Ведь любая существенно87общая физическая теория симметрии должна быть реалистичной, то естьсхватывать не только абстрактно-всеобщее, но и определять направления кконкретному и особенному. Последнее, например, в SU(3)-симметрииосуществляется благодаря учёту любых несильных взаимодействий, анарушенияSU(2)-симметриипроисходятвсилуэлектромагнитныхвзаимодействий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
