Страница 3 из 7

III. Фундаментальные теории физики

Классическая механика Ньютона

Фундаментальное значение для всей Ф. имело введение Ньютоном понятия состояния. Первоначально оно было сформулировано для простейшей механической системы – системы материальных точек. Именно для материальных точек непосредственно справедливы законы Ньютона. Во всех последующих физических теориях понятие состояния было одним из основных. Состояние механической системы полностью определяется координатами и импульсами всех образующих систему тел. Если известны силы взаимодействия тел, определяющие их ускорения, то по значениям координат и импульсов в начальный момент времени уравнения движения механики Ньютона (второй закон Ньютона) позволяют однозначно установить значения координат и импульсов в любой последующий момент времени. Координаты и импульсы – основные величины в классической механике; зная их, можно вычислить значение любой др. механической величины: энергии, момента количества движения и др. Хотя позднее выяснилось, что ньютоновская механика имеет ограниченную область применения, она была и остаётся тем фундаментом, без которого построение всего здания современной Ф. было бы невозможным.

Механика сплошных сред

Газы, жидкости и твёрдые тела в механике сплошных сред рассматриваются как непрерывные однородные среды. Вместо координат и импульсов частиц состояние системы однозначно характеризуется следующими функцияциями координат (х, у, z) и времени (t): плотностью р (х, у, z, t), давлением Р (х, у, z, t) и гидродинамической скоростью v (х, у, z, t), с которой переносится масса. Уравнения механики сплошных сред позволяют установить значения этих функций в любой последующий момент времени, если известны их значения в начальный момент и граничные условия.

Эйлера уравнение, связывающее скорость течения жидкости с давлением, вместе с неразрывности уравнением, выражающим сохранение вещества, позволяют решать любые задачи динамики идеальной жидкости. В гидродинамике вязкой жидкости учитывается действие сил трения и влияние теплопроводности, которые приводят к диссипации механической энергии, и механика сплошных сред перестаёт быть «чистой механикой»: становятся существенными тепловые процессы. Лишь после создания термодинамики была сформулирована полная система уравнений, описывающая механические процессы в реальных газообразных, жидких и твёрдых телах. Движение электропроводящих жидкостей и газов исследуется в магнитной гидродинамике. Колебания упругой среды и распространение в ней волн изучаются в акустике.

Термодинамика

Всё содержание термодинамики является в основном следствием двух начал: первого начала – закона сохранения энергии, и второго начала, из которого следует необратимость макроскопических процессов. Эти начала позволяют ввести однозначные функции состояния: внутреннюю энергию и энтропию. В замкнутых системах внутренняя энергия остаётся неизменной, а энтропия сохраняется только при равновесных (обратимых) процессах. При необратимых процессах энтропия возрастает, и её рост наиболее полно отражает определённую направленность макроскопических процессов в природе. В термодинамике основными величинами, задающими состояние системы, – термодинамическими параметрами – являются в простейшем случае давление, объём и температура. Связь между ними даётся термическим уравнением состояния (а зависимость энергии от объёма и температуры – калорическим уравнением состояния). Простейшее термическое уравнение состояния – уравнение состояния идеального газа (Клапейрона уравнение).

В классической термодинамике изучают состояния теплового равновесия и равновесные (протекающие бесконечно медленно) процессы. Время не входит в основные уравнения. Впоследствии (начиная с 30-х гг. 20 в.) была создана термодинамика неравновесных процессов. В этой теории состояние определяется через плотность, давление, температуру, энтропию и др. величины (локальные термодинамические параметры), рассматриваемые как функции координат и времени. Для них записываются уравнения переноса массы, энергии, импульса, описывающие эволюцию состояния системы с течением времени (уравнения диффузии и теплопроводности, Навье – Стокса уравнения). Эти уравнения выражают локальные (т. е. справедливые для данного бесконечно малого элемента объёма) законы сохранения указанных физ. величин.

Статистическая физика (статистическая механика)

В классической статистической механике вместо задания координат ri, и импульсов pi частиц системы задаётся функция распределения частиц по координатам и импульсам, f (ri, pi,..., rN, pN, t), имеющая смысл плотности вероятности обнаружения наблюдаемых значений координат и импульсов в определённых малых интервалах в данный момент времени t (N – число частиц в системе). Функция распределения f удовлетворяет уравнению движения (уравнению Лиувилля), имеющему вид уравнения непрерывности в пространстве всех r, и pi (т. е. в фазовом пространстве).

Уравнение Лиувилля однозначно определяет f в любой последующий момент времени по заданному её значению в начальный момент, если известна энергия взаимодействия между частицами системы. Функция распределения позволяет вычислить средние значения плотностей вещества, энергии, импульса и их потоков, а также отклонения их от средних значений – флуктуации. Уравнение, описывающее эволюцию функции распределения для газа, было впервые получено Больцманом (1872) и называлось кинетическим уравнением Больцмана.

Гиббс получил выражение для функции распределения произвольной системы, находящейся в равновесии с термостатом (каноническое Гиббса распределение). Эта функция распределения позволяет по известному выражению энергии как функции координат и импульсов частиц (функции Гамильтона) вычислить все потенциалы термодинамические, что является предметом статистической термодинамики.

Процессы, возникающие в системах, выведенных из состояния термодинамического равновесия, необратимы и изучаются в статистической теории неравновесных процессов (эта теория вместе с термодинамикой неравновесных процессов образует кинетику физическую). В принципе, если функция распределения известна, можно определить любые макроскопические величины, характеризующие систему в неравновесном состоянии, и проследить за их изменением в пространстве с течением времени.

Для вычисления физических величин, характеризующих систему (средние плотности числа частиц, энергии и импульса), не требуется знания полной функции распределения. Достаточно более простых функций распределения: одночастичных, дающих среднее число частиц с данными значениями координат и импульсов, и двухчастичных, определяющих взаимное влияние (корреляцию) двух частиц. Общий метод получения уравнений для таких функций был разработан (в 40-х гг. 20 в.) Боголюбовым, Борном, Г. Грином (англ. физик) и др. Уравнения для одночастичной функции распределения, построение которых возможно для газов малой плотности, называются кинетическими. К их числу относится кинетическое уравнение Больцмана. Разновидности уравнения Больцмана для ионизованного газа (плазмы) – кинетические уравнения Ландау и А. А. Власова (30–40-е гг. 20 в.).

В последние десятилетия всё большее значение приобретает исследование плазмы. В этой среде основную роль играют электромагнитные взаимодействия заряженных частиц, и лишь статистическая теория, как правило, способна дать ответ на различные вопросы, связанные с поведением плазмы. В частности, она позволяет исследовать устойчивость высокотемпературной плазмы во внешнем электромагнитном поле. Эта задача чрезвычайно актуальна в связи с проблемой управляемого термоядерного синтеза.

Электродинамика

Состояние электромагнитного поля в теории Максвелла характеризуется двумя основными векторами: напряжённостью электрического поля Е и магнитной индукцией В, являющимися функциями координат и времени. Электромагнитные свойства вещества задаются тремя величинами: диэлектрической проницаемостью?, магнитной проницаемостью (и удельной электропроводностью?, которые должны быть определены экспериментально. Для векторов Е и В и связанных с ними вспомогательных векторов электрической индукции D и напряжённости магнитного поля Н записывается система линейных дифференциальных уравнений с частными производными – Максвелла уравнения. Эти уравнения описывают эволюцию электромагнитного поля. По значениям характеристик поля в начальный момент времени внутри некоторого объёма и по граничным условиям на поверхности этого объёма можно найти Е и В в любой последующий момент времени. Эти векторы определяют силу, действующую на заряженную частицу, движущуюся с определённой скоростью в электромагнитном поле (Лоренца силу).
Основатель электронной теории Лоренц сформулировал уравнения, описывающие элементарные электромагнитные процессы. Эти уравнения, называемые Лоренца – Максвелла уравнениями, связывают движение отдельных заряженных частиц с создаваемым ими электромагнитным полем.

Опираясь на представления о дискретности электрических зарядов и уравнения для элементарных электромагнитных процессов, можно распространить методы статистической механики на электромагнитные процессы в веществе. Электронная теория позволила вскрыть физический смысл электромагнитных характеристик вещества?, ?, ? и дала возможность рассчитывать значения этих величин в зависимости от частоты, температуры, давления и т.д.

Частная (специальная) теория относительности. Релятивистская механика

В основе частной теории относительности – физической теории о пространстве и времени при отсутствии полей тяготения – лежат два постулата: принцип относительности и независимость скорости света от движения источника. Согласно принципу относительности Эйнштейна, любые физические явления – механические, оптические, тепловые и т.д. – во всех инерциальных системах отсчёта при одинаковых условиях протекают одинаково. Это означает, что равномерное и прямолинейное движение системы не влияет на ход процессов в ней. Все инерциальные системы отсчёта равноправны (не существует выделенной, «абсолютно покоящейся» системы отсчёта, как не существует абсолютных пространства и времени). Поэтому скорость света в вакууме во всех инерциальных системах отсчёта одинакова. Из этих двух постулатов вытекают преобразования координат и времени при переходе от одной инерциальной системы к другой – Лоренца преобразования. Из преобразований Лоренца получаются основные эффекты частной теории относительности: существование предельной скорости, совпадающей со скоростью света в вакууме с (любое тело не может двигаться со скоростью, превышающей с, и с является максимальной скоростью передачи любых взаимодействий); относительность одновременности (события, одновременные в одной инерциальной системе отсчёта, в общем случае не одновременны в другой); замедление течения времени и сокращение продольных – в направлении движения – размеров тела (все физические процессы в теле, движущемся со скоростью v относительно некоторой инерциальной системы отсчёта, протекают в раз медленнее, чем те же процессы в данной инерциальной системе, и во столько же раз уменьшаются продольные размеры тела). Из равноправия всех инерциальных систем отсчёта следует, что эффекты замедления времени и сокращения размеров тел являются не абсолютными, а относительными, зависящими от системы отсчёта.

Законы механики Ньютона перестают быть справедливыми при больших (сравнимых со скоростью света) скоростях движения. Сразу же после создания теории относительности были найдены релятивистские уравнения движения, обобщающие уравнения движения механики Ньютона. Эти уравнения пригодны для описания движения частиц со скоростями, близкими к скорости света. Исключительно важное значение для Ф. получили два следствия релятивистской механики: зависимость массы частицы от скорости и универсальная связь между энергией и массой (см. Относительности теория).

При больших скоростях движения любая физическая теория должна удовлетворять требованиям теории относительности, т. е. быть релятивистски-инвариантной. Законы теории относительности определяют преобразования при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой не только координат и времени, но и любой физической величины. Эта теория вытекает из принципов инвариантности, или симметрии в Ф. (см. Симметрия в физике).

Общая теория относительности (теория тяготения)

Из четырёх типов фундаментальных взаимодействий – гравитационных, электромагнитных, сильных и слабых – первыми были открыты гравитационные взаимодействия, или силы тяготения. На протяжении более двухсот лет никаких изменений в основы теории гравитации, сформулированной Ньютоном, внесено не было. Почти все следствия теории находились в полном согласии с опытом.

Во 2-м десятилетии 20 в. классическая теория тяготения была революционным образом преобразована Эйнштейном. Теория тяготения Эйнштейна, в отличие от всех прочих теорий, была создана без стимулирующей роли новых экспериментов, путём логического развития принципа относительности применительно к гравитационным взаимодействиям, и получила название общей теории относительности. Эйнштейн по-новому интерпретировал установленный ещё Галилеем факт равенства гравитационной и инертной масс (см. Масса). Это равенство означает, что тяготение одинаковым образом искривляет пути всех тел. Поэтому тяготение можно рассматривать как искривление самого пространства-времени. Теория Эйнштейна вскрыла глубокую связь между геометрией пространства-времени и распределением и движением масс. Компоненты т. н. метрического тензора, характеризующие метрику пространства-времени, одновременно являются потенциалами гравитационного поля, т. е. определяют состояние гравитационного поля. Гравитационное поле описывается нелинейными уравнениями Эйнштейна. В приближении слабых полей из них вытекает существование гравитационных волн, пока не обнаруженных экспериментально (см. Гравитационное излучение).

Гравитационные силы – самые слабые из фундаментальных сил в природе. Для протонов они примерно в 1036 раз слабее электромагнитных. В современной теории элементарных частиц гравитационные силы не учитываются, т.к. полагают, что они не играют заметной роли. Роль гравитационных сил становится решающей при взаимодействиях тел космических размеров; они определяют также структуру и эволюцию Вселенной.

Теория тяготения Эйнштейна привела к новым представлениям об эволюции Вселенной. В середине 20-х гг. А. А. Фридман нашёл нестационарное решение уравнений гравитационного поля, соответствующее расширяющейся Вселенной. Этот вывод был подтвержден наблюдениями Э. Хаббла, открывшего закон красного смещения для галактик (означающий, что расстояния между любыми галактиками увеличиваются с течением времени). Др. пример предсказания теории – возможность неограниченного сжатия звёзд достаточно большой массы (больше 2–3 солнечных масс) с образованием т. н. «чёрных дыр». Имеются определённые указания (наблюдения за двойными звёздами – дискретными источниками рентгеновских лучей) на существование подобных объектов.

Общая теория относительности, как н квантовая механика, – великие теории 20 в. Все предшествующие теории, включая специальную теорию относительности, обычно относят к классической Ф. (иногда классической Ф. называют всю неквантовую Ф.).

Квантовая механика

Состояние микрообъекта в квантовой механике характеризуется волновой функцией?. Волновая функция имеет статистический смысл (Борн, 1926): она представляет собой амплитуду вероятности, т. е. квадрат её модуля, ???2, есть плотность вероятности нахождения частицы в данном состоянии. В координатном представлении? = ?(х, у, z, t) и величина???2?x?y?z определяет вероятность того, что координаты частицы в момент времени t лежат внутри малого объёма?x?y?z около точки с координатами х, у, z. Эволюция состояния квантовой системы однозначно определяется с помощью Шрёдингера уравнения.
Волновая функция даёт полную характеристику состояния. Зная?, можно вычислить вероятность определённого значения любой относящейся к частице (или системе частиц) физические величины и средние значения всех этих физических величин. Статистические распределения по координатам и импульсам не являются независимыми, из чего следует, что координата и импульс частицы не могут иметь одновременно точных значений (принцип неопределённости Гейзенберга); их разбросы связаны неопределённостей соотношением. Соотношение неопределённостей имеет место также для энергии и времени.

В квантовой механике момент импульса, его проекция, а также энергия при движении в ограниченной области пространства могут принимать лишь ряд дискретных значений. Возможные значения физических величин являются собственными значениями операторов, которые в квантовой механике ставятся в соответствие каждой физической величине. Физическая величина принимает определённое значение с вероятностью, равной единице, лишь в том случае, если система находится в состоянии, изображаемом собственной функцией соответствующего оператора.
Квантовая механика Шрёдингера – Гейзенберга не удовлетворяет требованиям теории относительности, т. е. является нерелятивистской. Она применима для описания движения элементарных частиц и слагающих их систем со скоростями, много меньшими скорости света.
С помощью квантовой механики была построена теория атомов, объяснена химическая связь, в том числе понята природа ковалентной химической связи; при этом было открыто существование специфического обменного взаимодействия – чисто квантового эффекта, не имеющего аналога в классической Ф. Обменная энергия играет главную роль в образовании ковалентной связи как в молекулах, так и в кристаллах, а также в явлениях ферромагнетизма и антиферромагнетизма. Эта энергия имеет важное значение во внутриядерных взаимодействиях.
Такие ядерные процессы, как?-распад, удалось объяснить только с помощью квантового эффекта прохождения частиц сквозь потенциальный барьер (см. Туннельный эффект).

Была построена квантовая теория рассеяния (см. Рассеяние микрочастиц), приводящая к существенно другим результатам, чем классическая теория рассеяния. В частности, оказалось, что при столкновениях медленных нейтронов с ядрами поперечное сечение взаимодействия в сотни раз превышает поперечные размеры сталкивающихся частиц. Это имеет исключительно важное значение для ядерной энергетики.

На основе квантовой механики была построена зонная теория твёрдого тела.

Из квантовой теории вынужденного излучения, созданной Эйнштейном ещё в 1917, в 50-х гг. возник новый раздел радиофизики: были осуществлены генерация и усиление электромагнитных волн с помощью квантовых систем. Н. Г. Басов, А. М. Прохоров и независимо Ч. Таунс создали микроволновой квантовый генератор (мазер), в котором использовалось вынужденное излучение возбуждённых молекул. В 60-х гг. был создан лазер – квантовый генератор электромагнитных волн в видимом диапазоне длин волн (см. Квантовая электроника).

Квантовая статистика

Подобно тому, как на основе классических законов движения отдельных частиц была построена теория поведения большой их совокупности – классическая статистика, на основе квантовых законов движения частиц была построена квантовая статистика. Последняя описывает поведение макроскопических объектов в том случае, когда классическая механика неприменима для описания движения слагающих их частиц. В этом случае квантовые свойства микрообъектов отчётливо проявляются в свойствах макроскопических тел.

Математический аппарат квантовой статистики существенно отличается от аппарата классической статистики, т. к., как говорилось выше, некоторые физические величины в квантовой механике могут принимать дискретные значения. Но содержание самой статистической теории равновесных состояний не претерпело глубоких изменений. В квантовой статистике, как и вообще в квантовой теории систем многих частиц, важную роль играет принцип тождественности одинаковых частиц (см. Тождественности принцип). В классической статистике принимается, что перестановка двух одинаковых (тождественных) частиц меняет состояние. В квантовой статистике состояние системы не меняется при такой перестановке. Если частицы (или квазичастицы) имеют целый спин (они называются бозонами), то в одном и том же квантовом состоянии может находиться любое число частиц. Системы таких частиц описываются Бозе – Эйнштейна статистикой. Для любых частиц (квазичастиц) с полуцелым спином (фермионов) справедлив принцип Паули, и системы этих частиц описываются Ферми – Дирака статистикой.

Квантовая статистика позволила обосновать теорему Нернста (третье начало термодинамики) – стремление энтропии к нулю при абсолютной температуре Т? 0.

Квантовая статистическая теория равновесных процессов построена в столь же законченной форме, как и классическая. Заложены также основы квантовой статистической теории неравновесных процессов. Уравнение, описывающее неравновесные процессы в квантовой системе и называемое основным кинетическим уравнением, позволяет в принципе проследить за изменением во времени вероятности распределения по квантовым состояниям системы.

Квантовая теория поля (КТП)

Следующий этап в развитии квантовой теории – распространение квантовых принципов на системы с. бесконечным числом степеней свободы (поля физические) и описание процессов рождения и превращения частиц – привёл к КТП, наиболее полно отражающей фундаментальное свойство природы – корпускулярно-волновой дуализм.

В КТП частицы описываются с помощью квантованных полей, представляющих собой совокупность операторов рождения и поглощения частиц в различных квантовых состояниях. Взаимодействие квантованных полей приводит к различным процессам испускания, поглощения и превращения частиц. Любой процесс в КТП рассматривается как уничтожение одних частиц в определённых состояниях и появление других в новых состояниях.

Первоначально КТП была построена применительно к взаимодействию электронов, позитронов и фотонов (квантовая электродинамика). Взаимодействие между заряженными частицами, согласно квантовой электродинамике, осуществляется путём обмена фотонами, причём электрический заряд е частицы представляет константу, характеризующую связь поля заряженных частиц с электромагнитным полем (полем фотонов).

Идеи, положенные в основу квантовой электродинамики, были в 1934 использованы Э. Ферми для описания процессов бета-распада радиоактивных атомных ядер с помощью нового типа взаимодействия (который, как выяснилось впоследствии, представляет собой частный случай т. н. слабых взаимодействий). В процессах электронного бета-распада один из нейтронов ядра превращается в протон и одновременно происходит испускание электрона и электронного антинейтрино. Согласно КТП, такой процесс можно представить как результат контактного взаимодействия (взаимодействия в одной точке) квантованных полей, соответствующих четырём частицам со спином 1/2: протону, нейтрону, электрону и антинейтрино (т. е. четырёхфермионным взаимодействием).

Дальнейшим плодотворным применением идей КТП явилась гипотеза Х. Юкавы (1935) о существовании взаимодействия между полем нуклонов (протонов и нейтронов) и полем мезонов (в то время ещё не обнаруженных экспериментально). Ядерные силы между нуклонами, согласно этой гипотезе, возникают в результате обмена нуклонов мезонами, а короткодействующий характер ядерных сил объясняется наличием у мезонов сравнительно большой массы покоя. Мезоны с предсказанными свойствами (пи-мезоны) были обнаружены в 1947, а взаимодействие их с нуклонами оказалось частным проявлением сильных взаимодействий.

КТП является, т. о., основой для описания элементарных взаимодействий, существующих в природе: электромагнитных, сильных и слабых. Наряду с этим методы КТП нашли широкое применение и в теории твёрдого тела, плазмы, атомного ядра, поскольку многие процессы в этих средах связаны с испусканием и поглощением различного рода элементарных возбуждений – квазичастиц (фононов, спиновых волн и др.).

Из-за бесконечного числа степеней свободы у поля взаимодействие частиц – квантов поля – приводит к математическим трудностям, которые до сих пор не удалось полностью преодолеть. Однако в теории электромагнитных взаимодействий любую задачу можно решить приближённо, т.к. взаимодействие можно рассматривать как малое возмущение свободного состояния частиц (вследствие малости безразмерной константы? 1/137, характеризующей интенсивность электромагнитных взаимодействий). Теория всех эффектов в квантовой электродинамике находится в полном согласии с опытом. Тем не менее положение в этой теории нельзя считать благополучным, т.к. для некоторых физических величин (массы, электрического заряда) при вычислениях по теории возмущений получаются бесконечные выражения (расходимости). Их исключают, используя т.к. технику перенормировок, заключающуюся в том, что бесконечно большие величины для массы и заряда частицы заменяются их наблюдаемыми значениями. Большой вклад в разработку квантовой электродинамики внесли (в конце 40-х гг.) С. Томонага, Р. Фейнман, Ю. Швингер.

Разработанные в квантовой электродинамике методы в дальнейшем пытались применить для расчёта процессов слабого и сильного (ядерного) взаимодействий, однако здесь встретился ряд проблем.

Слабые взаимодействия присущи всем элементарным частицам, кроме фотона. Они проявляются в распадах большинства элементарных частиц и в некоторых других их превращениях. Константа слабых взаимодействий, определяющая интенсивность протекания вызванных ими процессов, растет с увеличением энергии частиц.

После экспериментально установленного факта несохранения пространственной чётности в процессах слабого взаимодействия (1956) была предложена т. н. универсальная теория слабых взаимодействий, близкая к фермиевской теории?-распада. Однако, в отличие от квантовой электродинамики, эта теория не позволяла вычислять поправки в высших порядках теории возмущений, т. е. теория оказалась неперенормируемой. В конце 60-х гг. сделаны попытки построения перенормируемой теории слабых взаимодействий. Успех был достигнут на основе т. н. калибровочных теорий. Была создана объединённая модель слабых и электромагнитных взаимодействий. В этой модели наряду с фотоном – переносчиком электромагнитных взаимодействий между заряженными частицами, должны существовать переносчики слабых взаимодействий – т. н. промежуточные векторные бозоны. Предполагается, что интенсивность взаимодействий промежуточных бозонов с др. частицами такая же, как и у фотонов. Т. к. радиус слабых взаимодействий очень мал (меньше 10-15 см), то, согласно законам квантовой теории, масса промежуточных бозонов должна быть очень велика: несколько десятков протонных масс. На опыте эти частицы пока не обнаружены. Должны существовать как заряженные (W- и W +), так и нейтральный (Z0) векторные бозоны. В 1973 экспериментально наблюдались процессы, которые, по-видимому, можно объяснить существованием нейтральных промежуточных бозонов. Однако справедливость новой единой теории электромагнитных и слабых взаимодействий нельзя считать доказанной.

Трудности создания теории сильных взаимодействий связаны с тем, что из-за большой константы связи методы теории возмущений оказываются здесь неприменимыми. Вследствие этого, а также в связи с наличием огромного экспериментального материала, нуждающегося в теоретическом обобщении, в теории сильных взаимодействий развиваются методы, основанные на общих принципах квантовой теории поля – релятивистской инвариантности, локальности взаимодействия (означающей выполнение условия причинности; см. Причинности принцип) и др. К ним относятся метод дисперсионных соотношений и аксиоматический метод (см. Квантовая теория поля). Аксиоматический подход является наиболее фундаментальным, но пока не обеспечивает достаточного количества конкретных результатов, допускающих экспериментальную проверку. Наибольшие практические успехи в теории сильных взаимодействий получены благодаря применению принципов симметрии.
Делаются попытки построить единую теорию слабых, электромагнитных и сильных взаимодействий (по типу калибровочных теорий).

Принципы симметрии и законы сохранения

Физические теории позволяют по начальному состоянию объекта определить его поведение в будущем. Принципы симметрии (или инвариантности) носят общий характер, им подчинены все физические теории. Симметрия законов Ф. относительно некоторого преобразования означает, что эти законы не меняются при проведении данного преобразования. Поэтому принципы симметрии можно установить на основании известных физ. законов. С др. стороны, если теория каких-либо физических явлений ещё не создана, открытые на опыте симметрии играют эвристическую роль при построении теории. Отсюда особая важность экспериментально установленных симметрий сильно взаимодействующих элементарных частиц – адронов, теория которых, как уже говорилось, не построена.

Существуют общие симметрии, справедливые для всех физических законов, для всех видов взаимодействий, и приближённые симметрии, справедливые лишь для определённого круга взаимодействий или даже одного вида взаимодействия. Т. о., наблюдается иерархия принципов симметрии. Симметрии делятся на пространственно-временные, или геометрические, и внутренние симметрии, описывающие специфические свойства элементарных частиц. С симметриями связаны законы сохранения. Для непрерывных преобразований эта связь была установлена в 1918 Э. Нетер на основе самых общих предположений о математическом аппарате теории (см. Нётер теорема, Сохранения законы).

Справедливыми для всех типов взаимодействий являются симметрии законов Ф. относительно следующих непрерывных пространственно-временных преобразований: сдвига и поворота физической системы как целого в пространстве, сдвига во времени (изменения начала отсчёта времени). Инвариантность (неизменность) всех физических законов относительно этих преобразований отражает соответственно однородность и изотропию пространства и однородность времени. С этими симметриями связаны (соответственно) законы сохранения импульса, момента количества движения и энергии. К общим симметриям относятся также инвариантность по отношению к преобразованиям Лоренца и калибровочным преобразованиям (1-го рода) – умножению волновой функции на т. н. фазовый множитель, не меняющий квадрата её модуля (последняя симметрия связана с законами сохранения электрического, барионного и лептонного зарядов), и некоторые другие.
Существуют также симметрии, отвечающие дискретным преобразованиям: изменению знака времени (см. Обращение времени), пространственной инверсии (т. н. зеркальная симметрия природы), зарядовому сопряжению. На основе приближённой SU (3)-симметрии (см. Сильные взаимодействия) М. Гелл-Ман (1962) создал систематику адронов, позволившую предсказать существование нескольких элементарных частиц, открытых позднее экспериментально.

Систематику адронов можно объяснить, если предположить, что все адроны «построены» из небольшого числа (в наиболее распространённом варианте – из трёх) фундаментальных частиц – кварков и соответствующих античастиц – антикварков. Существуют различные кварковые модели адронов, однако экспериментально обнаружить свободные кварки пока не удалось. В 1975–76 были открыты две новые сильно взаимодействующие частицы (?1 и?2) с массами, превышающими утроенную массу протона, и временами жизни 10-20 и 10-21 сек. Объяснение особенностей рождения и распада этих частиц, по-видимому, требует введения дополнительного, четвёртого, кварка, которому приписывается квантовое число «очарование». Помимо этого, по современным представлениям, каждый кварк существует в трёх разновидностях, отличающихся особой характеристикой – «цветом».

Успехи в классификации адронов на основе принципов симметрии очень велики, хотя причины возникновения этих симметрий до конца не ясны; возможно, они действительно обусловлены существованием и свойствами кварков.

Под научной парадигмой обычно понимается картина мира, основанная на самых общих представлениях физики об окружающем мире на тот период времени, когда эта картина принимается большинством научного сообщества.

Кризис современной научной парадигмы (парадигмы Ньютона)

Можно с уверенностью сказать, что не одна из современных физических теорий (включая общую теорию относительности Эйнштейна) не обходится без понятия инерциальной системы отсчета. Вот уже более трехсот лет физика развивается в рамках научной парадигмы Ньютона, в которой равномерное движение и покой систем отсчета оказывается выделенным. В своей знаменитой Механике Эрнст Мах выступил с резкой критикой парадигмы Ньютона, заявив о нереальности абсолютного пространства Ньютона и о равноправии не только инерциальных, но всех других (т.е. ускоренных) систем отсчета. Критика Маха оказалась столь плодотворной, что именно благодаря этой критике физики вначале отказались от абсолютного пространства Ньютона, создав специальную теорию относительности (Лармор, А.Пуанкаре, Г. Лоренц, А.Эйнштейн). Затем, А.Эйнштейн построил релятивистскую теорию гравитации, в которой инерциальная система отсчета была заменена ускоренной локально инерциальной системой (свободно падающий лифт Эйнштейна). Однако А. Эйнштейну не удалось добиться окончательного освобождения от понятия инерциальной системы отсчета и именно это обстоятельство является причиной углубления кризиса современной науки.

Фундаментальные теории физики

Пожалуй, нет такого затасканного слова среди физиков как фундаментальная физика. Почти все утверждают, что они занимаются фундаментальной физикой, хотя это бывает обычная рутинная работа. Это в полной мере относиться и к теоретической физике. Я полагаю, что разумно было бы определить фундаментальную теорию так:

физическая теория является фундаментальной, если ее уравнения не содержат подгоночных констант , а решения уравнений теории абсолютно точно предсказывают результаты эксперимента в той области явлений, где уравнения и принципы теории оказываются справедливыми.

В теории поля фундаментальными теориями являются теории гравитации Ньютона и Эйнштейна, а так же электродинамика Максвелла-Лоренца . Обе эти теории называют классическим, поскольку их основные принципы и уравнения допускают образное мышление, так необходимое для успешной работы физика. Что касается их квантовых обобщений, то релятивистской квантовой теории вообще не существует (есть только отдельные подходы к решению этой проблемы), а в квантовой электродинамике Максвелла-Дирака (как и в любой квантовой теории) потеряно образное мышление. По мнению большинства ведущих теоретиков (Гелл-Манн, Фейнман и т.д.), отсутствие образного мышления в квантовых теориях делает их непонятными и выводит их за рамки фундаментальных теорий. Именно по этой причине квантовая теория не может служить отправной точкой для дальнейшего развития фундаментальной физики (А.Эйнштейн).

Феноменологические физические теории

Теория элементарных частиц представляет собой передний край современной физики. Поскольку элементарные частицы участвуют во всех известных (и пока неизвестных) взаимодействиях, то можно с уверенностью записать символическое равенство

ТЕОРИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ = ЕДИНАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ

Рис.1

На рис.1 схематически представлены основные физические теории, которые используются при описании элементарных частиц. Гравитационные свойства частиц описываются релятивистской теорией гравитации Эйнштейна (механика Эйнштейна). Эта теория относится к разряду классических фундаментальных теорий и ее «квантование» пока не завершено. Электромагнитные свойства частиц описываются классической и квантовой электродинамикой (электродинамикой Максвелла-Лоренца-Дирака), при этом ее классическая часть является фундаментальной в обозначенном выше смысле, а квантовая еще только ждет своего завершения как фундаментальная теория.

Впервые отклонение от законов электродинамики Максвелла-Лоренца обнаружил Э. Резерфорд, когда он рассеивал - частицы на ядрах золота. Он обнаружил, что на расстояниях порядка см от центра ядра взаимодействие между - частицей и ядром не описывается законом Кулона. Для объяснения наблюдаемых отклонений можно двигаться в двух направлениях: либо модернизировать уравнения Максвелла-Лоренца с тем, чтобы решение новых уравнений электродинамики приводили к потенциалу взаимодействия, обобщающему кулоновский; либо предположить, что существует новый тип поля не электромагнитной природы. Э. Резерфорд пошел по второму пути, предположив, что на малом расстоянии действует новый физический объект - ядерное поле, для описания которого нет уравнений. С этого момента возникла феноменологическая (поскольку нет уравнений) теория ядерных сил, потенциалы взаимодействия которых физики стали писать «от руки». В написанные руками потенциалы, как правило, входит одна или несколько подгоночных констант, которые могут варьироваться в зависимости от вида выбранного потенциала. Мы определим феноменологическую теорию как:

физическая теория является феноменологической, если она не имеет уравнений, решение которых приводит к потенциалу взаимодействия, поэтому потенциал вводится в теорию «руками» и содержит подгоночные константы.

Решения уравнений феноменологической теории предсказывают результаты эксперимента, как правило, вблизи тех параметров, которые входят в потенциал взаимодействия (выражаясь фигурально, «на расстоянии вытянутой руки»). Конечно, феноменологическая теория – это всего лишь первая попытка систематизировать наши представления в новой области физического знания и со временем феноменологическая теория должна быть заменена фундаментальной.

К феноменологическим теориям относятся теория сильного и слабого (с участием нейтрино) взаимодействия. Обе эти теории возникли в результате отклонения наблюдаемых явлений от законов электродинамики Максвелла-Лоренца-Дирака.

Почему отсутствует здравый смысл в объединении сильных, слабых и электромагнитных взаимодействий в современной теории поля

Чтобы описать наблюдаемые сильные и слабые взаимодействия заряженных (или нейтральных) элементарных частиц, физики пытаются объединить сильные, слабые и электромагнитные взаимодействия путем объединения доступных им уравнений этих взаимодействий. Такими уравнениями оказываются квантовые уравнения движения взаимодействующих частиц во внешних полях, в качестве которых выступают электромагнитные, сильные и слабые поля. Например, для описания электро-сильных взаимодействий нерелятивистской - частицы с ядром берется уравнение Шредингера с кулоновским потенциалом, описывающим электромагнитное взаимодействие - частицы и ядра, и с феноменологическим ядерным потенциалом, описывающим ядерное взаимодействие - частицы и ядра. На больших расстояниях от ядра преобладают электромагнитные взаимодействия, поскольку ядерные на этих расстояниях слабы, и, наоборот, на малых расстояниях преобладают ядерные взаимодействия. Такой подход слишком упрощен и лишен какого-либо здравого смысла, поскольку «объединить» фундаментальную теорию электромагнетизма с феноменологической теорией ядерных сил это все равно, что попытаться «скрестить» живую лошадь с мотоциклом, основываясь на том, что то и другое есть средство для передвижения.

Точно также обстоит дело с объединением электромагнитных и слабых взаимодействий – такое объединение противоречит здравому смыслу, поскольку эти теории, если так можно выразиться, имеют разную генетику.

На рис. 1 представлены различные феноменологические полевые модели, предполагающие объединение всех известных видов взаимодействия элементарных частиц. Это квантовая хромодинамика (КДХ), калибровочные теории, использующие более широкие группы внутренних симметрий (SU(5), SU(8), SU(10), SU(11) и т.д.), суперсимметричные модели, объединяющие фермионы и бозоны, Теория Великого Объединения, теория струн, мембран, бран. Наконец, М – теория, которая является вершиной построения феноменологических теорий. По мнению ее авторов, эта теория объединяет Все и Вся, описывая все известные поля (включая гравитацию) и много того, что пока неизвестно. Тем не менее, все эти модели носят предварительный характер. Они образуют интеллектуальную мозаику, далекую от здравого смысла, поскольку по своей природе являются феноменологическими и основаны на огромном количестве разрозненных экспериментальных фактов, делающих феноменологическую теорию необозримой. Такое положение дел иначе как кризисом в теории элементарных частиц назвать нельзя.

Кризис в астрофизике

В последние годы в астрофизике с помощью космического зонда WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) были получены данные о существовании в Космосе двух аномальных физических объектов – «темной энергии» и «темной материи». По оценкам астрофизиков «темная энергия» и «темная материя» составляют 73% и 23% наблюдаемого вещества, и только 4% составляет известная современной науке материя (см. рис.2).

Рис.2

«Темная материя» потребовалась для объяснения стабильности огромного вращающегося облака из пыли и водорода, которое впервые наблюдалось в галактике HVC 127-41-330 с помощью мощного радиотелескопа Арессибо. Предполагается, что все галактики содержат «темную материю», на порядок превосходящую по массе все звезды галактик. «Темная материя» взаимодействует с обычным веществом гравитационно и не излучает известных нам полей (поэтому и получила название «темная»).

«Темная энергия» позволяет объяснить наблюдаемое аномальное ускорение расширения Вселенной, которое следует из анализа яркости удаленных сверхновых звезд. Наблюдаемая яркость соответствует такому красному смещению, которое можно объяснить существованием в удаленных областях Вселенной антиматерии, рожденной из вакуума одновременно с материей. Именно энергия вакуума («темная энергия») вызывает аномальное расширение.

В настоящее время уравнения для описания «темной энергии» и «темной материи» (даже феноменологические) не найдены. Это означает, что 96% вещества во Вселенной имеют неизвестную природу, что и определяет кризисную ситуацию в современной астрофизике.

Кризис в макрофизике

Кризисное состояние физики наблюдается не только в микро и мегамире (теория элементарных частиц, астрофизика), но и макромире, причем большинство авторитетных исследователей предпочитают не замечать этого или относят наблюдаемые факты к «лженауке».

Аномальные явления в механике

Еще в начале 20 века во многих странах появились патенты на механизмы,

демонстрирующие движение, которое невозможно объяснить уравнениями механики Ньютона. В нашей стране таким механизмом является инерциоид Толчина (рис.3) или его усовершенствованный вариант, представленный на рис. 4. Инерциоид Толчина демонстрирует трансформацию углового импульса, запасенного внутри изолированной от внешних сил механической системы, в линейный импульс центра масс. Этот импульс возникает под действием искусственно созданных сил инерции, которые имеют в механике особый статус и не подчиняются теоремам механики Ньютона. Экспериментальное исследование инерциоида показало, что принцип его движения может быть положен в основу универсального движителя, способного перемещать транспортное средство во всех средах, включая космос.

Электроторсионные генераторы

Несмотря на то, что уравнения классической электродинамики Максвелла-Лоренца проверены на огромном количестве экспериментов, существуют электродинамические устройства, работа которых не описывается этими уравнениями. На рис. 5 представлен внешний вид электроторсионного генератора Акимова, предназначенного для исследования влияния электроторсионного излучения на расплавы металлов. На рис. 6 показано внутреннее устройство электроторсионного генератора.

В настоящее время в России на базе генераторов электроторсионного излучения разработаны торсионные технологии, позволяющие получать высококачественные металлы повышенной прочности и пластичности. На рис.7 представлены образцы силумина, выплавленного без воздействия (слева) и после воздействия (справа) электроторсионного излучения. Силумин, полученный в результате обработки расплавленного металла, имеет однородную структуру, повышенную по сравнению контрольным образцом пластичность и прочность.

Рис. 7

Многочисленные эксперименты показали, что электроторсионное излучение обладает высокой проникающей способностью и воздействует на спиновые свойства вещества. Эти же свойства демонстрируют генераторы Рустам Ройя из Пенсильванского университета.

Еще более удивительные макроскопические эффекты демонстрируют генераторы Джона Хатчинсона. Они позволяют менять структуру металлов даже при комнатной температуре, при дистанционном воздействии (на расстоянии порядка 1.5-2 метра от излучающей антенны) приводят в механическое движение небольшие предметы различной природы (металл, стекло, дерево, пластик и т.д.) и даже демонстрируют уменьшение веса предметов, левитацию и антигравитацию.

Психофизические явления

В последние годы лавинообразно нарастает область явлений совершенно необъяснимая с позиций современной науки. Эти явления демонстрируют нам влияние сознания человека на физические процессы, при этом достоверность опытных данных в подобных исследованиях (ввиду вызывающей анормальности происходящего) иногда во много раз превосходят достоверность обычных физических экспериментов.

Программа по изучению явлений психофизики была инициирована профессором Принстонского университета Р. Джаном и официально утверждена в Принстонском университете в 1979 году. В Стендфордском университете психофизические явления изучались физиками Х. Путхоффом и Р. Таргом.

Рис.8

На рис. 8 представлены результаты исследований Р. Джана по воздействию оператора на генератор случайных чисел. В отсутствии воздействия оператора генератор случайных чисел выдает числа, подчиняющиеся гауссову распределению (кривая БП). Воздействие оператора проявляется в отклонение от гауссова распределения (кривые и ). Эти результаты (и подобные результаты во многих других экспериментах) проверялись исследователями неоднократно. Была обнаружена высокая достоверность, исключающая случайность происходящих событий.

В России научный подход к изучению явлений психофизики был организован группой сотрудников Ленинградского института точной механики и оптики (ЛИТМО) во главе с ректором института Г.Н. Дульневым. В течении многих лет Российские ученые пытались выяснить физическую природу взаимодействия сознания оператора с различными физическими процессами и приборами (см., например, рис 9).

Рис. 9

В результате огромной работы исследователи пришли к выводу, что ни одно из известных в современной физике полей не обладает такими свойствами, которые наблюдаются в психофизических экспериментах.

Заключение

Из проведенного анализа современного состояния микро, макро и мега физики видно, что эта наука нуждается в глубинном пересмотре ее основ. Речь, конечно, может идти только о стратегическом расширении наших представлений об окружающем мире. Подобное расширение невозможно без обобщения основополагающих понятий физики, таких как пространство-время, принцип относительности, принцип инерции, система отсчета, масса, заряд, квантование и т.д. Только при таком существенном пересмотре основ у нас появляется надежда на фундаментальное описание наблюдаемых физических полей.

Особое требование к новой научной парадигме предъявляют психофизические явления. Мы должны пересмотреть привычное материалистическое понимание соотношения между материей и сознанием. Психофизика достаточно убедительно демонстрирует нам исключительную роль сознания в поведении материи, поэтому любая новая физическая парадигма, отводящая сознанию вторичную роль и не содержащая в своих основах этого понятия, обречена на неудачу.

Я предвижу, что уже в ближайшие годы нас ждут такие потрясения в физике, по сравнению с которыми научная революция в начале 20-го века покажется детской забавой.

Можно также различать социологические теории по их преимущественной ориентации:фундаментальные иприкладные. Первые ориентированы на решение научных проблем, связаны с формированием социологического знания, концептуального аппарата социологии, методов социологического исследования. Они отвечают на два вопроса: «Что познается?» (объект) и «Как познается?» (метод), т. е. связаны с решением познавательных задач. Вторые ориентированы на решение актуальных социальных проблем, связаны с преобразованием изучаемого объекта и отвечают на вопрос: «Для чего познается?». Теории здесь различаются не по объекту или методу, а по той цели, которую ставит себе социолог, решает он познавательные задачи или практические.

Прикладные теории ориентированы на поиски средств для достижения намечаемых обществом практических целей, путей и способов использования познанных фундаментальными теориями законов и закономерностей. Прикладные теории непосредственно касаются определенных практических отраслей человеческой деятельности и прямо отвечают на вопрос: «Для чего?» (для социального развития, совершенствования социальных отношений и т. д.). Прикладной (практический) характер социологических теорий определяется тем вкладом, который они вносят в теории, прямо связанные с решением задач социального развития.

Признак «фундаментальности» не совпадает с признаком «теоретичности», и наоборот, хотя второй термин часто употребляется как синоним первого: теоретическая физика, теоретическая психология, теоретическая биология. Здесь «теоретический» означает не только теоретический уровень научного знания в отличие от эмпирического, но и его теоретическую, фундаментальную направленность в отличие от практической, прикладной.

Теоретическое знание в качестве фундаментального выступает в сопоставлении с прикладным, а не эмпирическим знанием и не исключает практической направленности. Такие характеристики, как «практический аспект», «прикладная функция», вполне приложимы к теоретическому уровню знания. Его антитезой является не прикладное знание, а эмпирическое.

Таким образом, деление теорий по ориентации на фундаментальные и прикладные достаточно условно, поскольку любая из них прямо или косвенно вносит определенный вклад в решение и научных, и практических задач. В строгом смысле следует говорить лишь о преимущественной ориентации той или иной теории: научной, фундаментальной либо практической, прикладной, что и дает основание для ее отнесения к определенной категории. То же относится и к эмпирическим социологическим исследованиям: они могут быть ориентированы на решение научных проблем, например на формирование специальной социологической теории, или практических, связанных, например, с совершенствованием социальной структуры общества. Фактически эти два аспекта социологического знания неразрывно связаны между собой и, будучи отнесенными к социологии в целом, в конечном счете образуют две из се функций: познавательную и практическую.

Итак, термины «фундаментальный» и «прикладной» обозначают аспект, направленность социологического знания в целом и не тождественны терминам «теоретический» и «эмпирический», обозначающим его уровни. В первом случае основанием деления является целевая установка, во втором - уровень абстракции.

Здесь следует отметить одно существенное обстоятельство. Деление социологических теорий на уровни и типы по различным основаниям (по объекту, уровню абстракции, социологической категории, подходу, методу, целевой установке и др.), т. е. построение их типологии, а в конечном счете их обоснованной иерархии, так или иначе отражает сложную структуру предмета социологии, способ его изображения, деления на «уровни», «стороны», «аспекты», «сферы». Говоря иначе, вопросы структуры предмета социологии и социологического знания тесно связаны между собой, а это, в свою очередь, означает, что адекватное изображение предмета социологии требует постоянного совершенствования методологических концепций, связанных с описанием структуры отображающего его знания.

Другие типы теорий

Различия междудинамическими истохастическими (от греч.stochasis- догадка)теориями состоят в характере тех законов и процессов, которые лежат в их основе. Динамические теории характеризуют поведение системы или объекта строго однозначно. В основе стохастических теорий лежат статистические законы. Эти теории описывают или объясняют поведение системы или объекта с определенной степенью вероятности. Стохастическое (или статистическое) объяснение раскрывает содержание системы (объекта) в виде определенных статистических зависимостей, которые выступают в качестве форм проявления закономерностей, детерминирующих поведение данной системы (объекта). Этот вид объяснения всегда включает в себя большую или меньшую степень вероятности. Это во-первых. И, во-вторых, стохастическое объяснение во многом зависит от теоретического анализа изучаемого объекта. Иначе статистическое объяснение будет оторвано от общих тенденций в развитии данного объекта, от того механизма, который описывается в статистических зависимостях.

Теории, описывающие изменения структуры изучаемого объекта, относятся к разрядутеории развития , а теории, описывающие факторы стабилизации его структуры, составляют класстеории функционирования.

Стена твердая, а если наливать воду в кислоту, произойдет выброс. Все физические законы плотного мира, все научные теории , реализованные в конкретные дела, созданы человеком. Люди сами создали себе мир, в котором живут. На заре... , в любом деле нужна абсолютная, непоколебимая вера, расширение сознания, и огромное терпение. Иисус Христос на собственном примере продемонстрировал возможности человека. Находясь в плотном мире, по своему физическому строению ничем не отличаясь от людей, кроме...

https://www.сайт/religion/13237

И того, что во все эти эпохи существовали одни и те же семейства живых организмов. То есть обнаружение, к примеру , динозавров, существовавших непрерывно с протерозоя до кайнозоя, кайнозойских трилобитов, силурийских мамонтов, рифейских археоптериксов и т. п. Но этого... свои корни и основание в монотеистической религии (Головин, 2001). Однако в действительности эволюционизм может быть признан научной теорией , а современный креационизм – не может, по меньшей мере, по двум причинам. Во-первых, в...

https://www..html

Отвергнута третья гипотеза, а вторая, полуконсервативная получила права гражданства. Этот - повторяю, классический - пример показывает, как при настоящем поиске Истины добросовестно рассматриваются и испытываются различные гипотезы. Настоящий ученый... И если в наше время находятся люди, “ниспровергающие” молекулярную генетику, теорию относительности или другие твердо установленные и проверенные научные теории , то это либо малограмотные невежды, либо откровенные шарлатаны. Напротив, магистральный...

https://www..html

И показывает действительную роль человека в мире. Домарксистская материалистическая философия, не имевшая научной теории общества, созерцательная по существу, объявляла человека частью природы, а природу уподобляла гигантскому механизму, где... использования реактивного принципа движения, следуя которому человек может преодолеть земное притяжение. Современная научно -техническая революция ускоряет превращение человеческой деятельности в космический фактор. Открытия естествознания и техники...

https://www..html

... научную теорию Вселенной. Эта теория была окончательно сформирована в середине двадцатого века. Основой существующей сейчас теории Большого Взрыва стала Теория Относительности Альберта Эйнштейна. Все остальные теории реальности, в принципе, являются только частными случаями этой теории и поэтому, от того, как теория ... фактам и доказательствам, а твёрдо стоять на позициях своей науки. Весьма красочный пример превращения науки в религию... А теперь, давайте посмотрим, на каких таких «китах...

Исторический опыт показал, что, вырастая из чувственно-предметной деятельности людей, из активного изменения ими природной и социальной действительности, теория возвращается в практику, опредмечивается в формах культуры. Всякая теория, даже самая абстрактная и всеобщая (в том числе и философское знание), в конечном счете, ориентирована на удовлетворение практических потребностей людей, служит практике, из которой она порождается и в которую она - сложным, порой весьма запутанным и опосредованным путем - в конце концов, возвращается. Теория как система достоверных знаний (разного уровня всеобщности) направляет ход практики, ее положения (законы, принципы и т.п.) выступают в качестве духовных регуляторов практической деятельности.

При этом нельзя втискивать живую жизнь во вчерашние, косные теоретические конструкции. Только такая теория, которая творчески отражает различные аспекты реальной жизни, служит действительным руководством к действию, к преобразованию мира в соответствии с его объективными законами, превращается в действие, в общественную практику и проверяется ею.

Для того чтобы теория материализовалась, объективировалась необходимы определенные условия.

Теоретическое знание только тогда является таковым, когда оно в качестве совокупности, системы знаний достоверно и адекватно отражает определенную сторону практики, какую-либо область действительности. Причем такое отражение является не пассивным, зеркальным, а активным, творческим, выражающим их объективные закономерности. Это важное условие действенности теории.

Самое существенное требование к любой научной теории, которое всегда было, есть и будет, - ее соответствие реальным фактам в их взаимосвязи, без всякого исключения. Хотя наука всегда стремится привести хаотическое многообразие нашего чувственного опыта в соответствие с некоторой единой системой мышления, "чисто логическое мышление само по себе не может дать никаких знаний о мире фактов; все познание реального мира исходит из опыта и завершается им. Полученные чисто логическим путем положения ничего не говорят о действительности" Эйнштейн А. Физика и реальность. - М., 1965. С. 62.

Теория, даже самая общая и абстрактная, не должна быть расплывчатой, здесь нельзя ограничиваться "прощупыванием наугад". Это особенно характерно для первых шагов науки, для исследования новых областей. "Чем менее конкретна теория, тем труднее ее опровергнуть... При помощи расплывчатых теорий такого рода легко забраться в глухой тупик. Опровергнуть подобную теорию нелегко" -, а ведь именно такими являются социальные и философские концепции.

Этот раздел работы будет посвящен рассмотрению основных, выделенных выше типов теорий, как элементов научных систем знания, чтобы на конкретном примере показать значимость теории для научного исследования.

Как уже говорилось, все физические теории делятся на три основных типа теорий - конструктивные (феноменологические), полуфеноменоогические и фундаментальные .

Фундаментальные теории в физике базируются на физических принципах, имеющих всеобщую приложимость. Уравнения фундаментальных теорий обладают абсолютной предсказуемостью, т.е., теоретические предсказания явлений, сделанные на основании точных решений фундаментальных уравнений, полностью подтверждаются экспериментальными фактами. Это свойство фундаментальных уравнений и делает их бесценным и наиболее совершенным орудием исследования природы.

Обобщение фундаментальных теорий - стратегическая задача теоретической физики - представляет собой наиболее трудоемкую задачу для физика - теоретика. Физиков, которые создавали или обобщали уже имеющиеся фундментальные теории можно пересчитать по пальцам. Примером фундаментальных физических теорий являются: теория гравитации Ньютона, электродинамика Максвелла - Лоренца, теория гравитации Эйнштейна. Эти теории объясняют все электромагнитные и гравитационные взаимодействия на микроуровне описаны уравнениями фундаментальных теорий.

Но к настоящему моменту уже накопилось достаточно экспериментальные данные о сильных и слабых взаимодействиях, являющихся отклонениями от фундаментальных законов. Эти данные на настоящий момент описаны феноменологически (или полуфеноменологически).

В отличие от фундаментальных, в которых используется аналитический метод, феноменологические теории используют метод синтетический. Эти теории возникают в физике под давлением экспериментальных данных и представляют собой скорее метод систематизации данных опыта в тех отраслях физики, для которых фундаментальные теории еще не созданы. Для феноменологических теорий физики характерно наличие подгоночных констант, значения которых определяется путем согласования имеющейся теории с данными эксперимента. Феноменологические теории обладают слабой предсказательной силой и не раскрывают истинной природы физического явления. Примером феноменологических теорий являются теория ядерных сил, теория электромагнитных формфакторов.

Существующие в современной физике теории элементарных частиц - полуфеноменологические теории. В основе такой теории лежит фундаментальная теория, усложненная добавочными предположениями феноменологического характера. Создание феноменологических и полуфеноменологических теорий - оперативная задача теоретической физики. Подобные теории являются лишь промежуточным этапом при создании фундаментальной теории, и основная цель теоретической физики состоит в замене феноменологических и полуфеноменологических теорий фундаментальными.

Теории социально-гуманитарных наук, в отличие от точных и естественных наук имеют специфическую структуру. Так, в современной социологии со времени работ крупного американского социолога Роберта Мертона (т.е. с начала XX в.) принято выделять три уровня предметного изучения социальных явлений и соответственно три типа теорий.

Первый - общая социологическая теория ("общая социология"), дающая абстрактно-обобщенный анализ социальной реальности в ее целостности, сущности и истории развития; на этом уровне познания фиксируется структура и общие закономерности функционирования и развития социальной реальности. При этом теоретическим и методологическим базисом общей социологической теории выступает социальная философия.

Второй уровень предметного рассмотрения - частные ("среднего ранга") социологические теории, имеющие своим теоретическим и методологическим базисом общую социологию и дающие описание и анализ социально особенного. В зависимости от своеобразия своих объектов исследования частные теории оказываются представленными двумя относительно самостоятельными классами частных теорий - специальными и отраслевыми теориями.

Специальные теории исследуют сущность, структуру, общие закономерности функционирования и развития объектов (процессов, общностей, институтов) собственно социальной сферы общественной жизни, понимая последнюю как относительно самостоятельную область общественной деятельности, ответственную за непосредственное воспроизводство человека и личности. Таковы социологии пола, возраста, этничности, семьи, города, образования и т.д. Каждая из них, исследуя особый класс социальных явлений, выступает прежде всего как общая теория этого класса явлений. По сути, отмечал П. А. Сорокин, эти теории делают то же самое, что и общая социология, "но в отношении специального класса социокультурных явлений".

Отраслевые теории исследуют социальные (в указанном выше смысле этого термина) аспекты классов явлений, принадлежащие к другим сферам общественной жизни - экономической, политической, культурной. Таковы социологии труда, политики, культуры, организации, управления и т.д. В отличие от специальных теорий отраслевые не являются общими теориями данных классов явлений, ибо исследуют лишь один из аспектов их проявления - социальный. Для отраслевых теорий характерен "стыковочный" характер их исследовательской практики.

Таким образом, все социологические теории подразделяют на три основных разновидности: 1) теории социальной динамики (или теории социальной эволюции, развития); 2) теории социального действия; 3) теории социального взаимодействия. Важное значение для построения социальных теорий имеет введенное М. Вебером понятие "идеальный тип" - мысленно сконструированные образования как вспомогательные средства, продукт синтеза определенных понятий ("капитализм", "религия", "культура" и др.). Иначе говоря, идеальный тип - это целостная развивающаяся система понятийных средств ("идея-синтез"), в конечном счете детерминированная социальной реальностью.

Говоря о различии роли теорий в естественнонаучном и гуманитарном знании, нельзя, конечно, не упомянуть о таком глобальном разделе психологии как теория личности. Очевидно, что говорить здесь о фундаментальности теории так, как о ней говорит, например, физическая наука, не приходится. Прогностическая, к примеру, функция любой теории личности, претендующей на фундаментальность (например, фрейдистской или бихейвиористской) в значительной степени субъективна. Вообще, с точки зрения уже рассматриваемой здесь типологии физических теорий, любая теория гуманитарного знания будет иметь феноменологический характер, так как будет являться в значительной степени описательной.

Однако существующее в психологии феноменологическое направление теории личности достаточно отличается от упоминавшихся выше классических психологических теорий. Феноменологическая теория личности, основные концепции и положения которой наиболее ярко выражены в работах Карла Роджерса, проповедует идею о том, что именно субъективная способность постигать действительность играет ключевую роль в определении внешнего поведения человека. Другими словами, каждый из нас реагирует на события в соответствии с тем, как мы субъективно воспринимаем их. Представители этого направления отрицают идею о том, что мир существует сам по себе как неизменная действительность для всех. Они утверждают, что объективная действительность есть реальность, сознательно воспринимаемая и интерпретируемая человеком в данный момент времени.

Феноменологическое направление считает реальным для индивида то, что существует в пределах субъективного мира человека, включающего все, осознаваемое в любой данный момент времени. Из этого следует, что каждый из нас реагирует на события в соответствии с тем, как мы субъективно воспринимаем их. Например, человек, изнывающий от жажды в пустыне, бросится к луже воды, являющейся миражом, так, если бы это была настоящая вода.

Феноменологическая психология утверждает, что действительная реальность - это реальность, которую наблюдает и интерпретирует реагирующий организм. Следовательно, каждый человек интерпретирует реальность в соответствии со своим субъективным восприятием, и его внутренний мир доступен только ему самому. Роджерс избегал делать какие-либо заявления о природе «объективной» реальности. Его интересовала только психологическая реальность.

Большое значение для этого направления имеет то, что понимание поведения человека зависит от изучения его субъективного восприятия реальности. Только субъективный опыт является ключом к пониманию поведения.

Роджерс выступал против утверждения Скиннера о том, что поведение можно объяснить реакцией человека на объективную стимульную ситуацию. По его мнению, скорее следует говорить об интерпретации ситуации и ее персональном значении, которое регулирует поведение. Роджерс отвергал и теорию Фрейда о том, что прошлый опыт является первичным фактором, лежащим в основе личности. Роджерс подчеркивал, что необходимо понять, каким человек воспринимает действительность сейчас. Разумеется, Роджерс признавал, что прошлый опыт влияет на восприятие настоящих событий. Однако он настаивал на том, что на поведение данного момента всегда влияет актуальное восприятие и интерпретация. Более того, Роджерс полагал, что на поведение существенно влияет то, как люди прогнозируют свое будущее.

И, наконец, Роджерс подчеркивал, что поведение можно понять только если обращаться к целостному человеку. Другими словами он поддерживал холистическую точку зрения на личность - представление о том, что человек ведет себя как интегрированный организм, и его единство нельзя свести к составляющим частям его личности.

Таким образом, очевидно, что данный пример типологизации теорий дифференцирует теорию, как феноменологическую, исходя не из методологии ее построения, как в физике, а из ее содержания, принципиально различающегося с теориями, которые традиционно считались фундаментальными.