- •Содержание
- •2.2. Трансдисциплинарная идея моделирования природы
- •2.3. Трансдисциплинарная идея единства объекта и его окружения
- •2.4. Трансдисциплинарная идея пространственно-временных отношений в природе
- •2.5. Трансдисциплинарная идея целостности природы
- •2.6. Трансдисциплинарная идея экспериментальной достоверности
- •2.7. Роль трансдисциплинарных идей в целостном понимании природы
- •3.1.2. Концепция единого пространства-времени.
- •3.1.3. Концепция моделирования объектов
- •3.1.4. Концепция контролируемого воздействия.
- •3.1.5. Специфика классических моделей химии и биологии
- •3.2. Образ природы в неклассическом естествознании
- •3.2.1. Концепция измерения в неклассическом естествознании
- •3.2.2. Концепция моделирования состояний
- •3.2.3. Целостность микросостояний. Особенность микросостояний системы тождественных частиц
- •3.2.4.Концепция макросостояний объектов
- •3.2.5. Концепция флуктуации и их корреляций
- •3.2.6. Флуктуации и альтернативная корреляция между ними в микромире
- •Лекция №4.
- •4. Концепция измерения в классическом естествознании. Классические измерительные системы. Проблема измерения в классическом естествознании. Единицы измерения и системы единиц
- •4.1. Проблема измерения в классическом естествознании
- •4.2. Единицы измерения и системы единиц
- •4.3. Возникновение систем мер.
- •4.4.Возникновение и распространение метрической системы мер.
- •4.5. Эталоны.
- •4.6. Атомные часы.
- •Лекция №5.
- •5.1. Временные отношения в природе
- •5.2. Пространственные отношения в природе
- •5.3. Движение частицы. Взаимосвязь Пространства и времени
- •5.4. Целостное описание пространства-времени
- •Лекция №6.
- •6.1. Моделирование
- •6.2. Традиции атомизма и непрерывности в естествознании.
- •6.3. Фундаментальные физические модели объектов
- •6.4. Масса как универсальная характеристика инертности и гравитаци.
- •6.5. Импульс как фундаментальная характеристика объекта
- •6.6. Полная энергия и полный момент как фундаментальные характеристики объекта
- •6.7. Роль фундаментальных законов сохранения в описании природы
- •Лекция №7.
- •7.1. Воздействие и взаимодействие
- •7.2. Характеристики контролируемого воздействия на частицу
- •7.3. Фундаментальные силы
- •7.4. Механическая энергия и динамика частицы
- •7.5. Энергия взаимодействия в системе частиц
- •Лекция №8.
- •8.1. Концепция измерения в неклассическом естествознании
- •8.2. Концепция моделирования состояний
- •8.2.1. Неклассические представления о характеристиках объектов и состояний
- •8.2.2. Фундаментальные модели неклассической физики
- •Лекция №9.
- •9.1. Ограничение воздействия на микроуровне как фундаментальный закон природы
- •9.2. Микросостояние одной микрочастицы.
- •9.3. Целостность микросостояний. Особенность микросостояний системы тождественных частиц
- •Лекция №10.
- •10.1. Тепловое равновесие как макросостояние.
- •10.2. Детерминированное и стохастическое движения. Ограничение воздействия на макроуровне как фундаментальный закон природы
- •10.3. Макропараметры как характеристики объектов и их макросостояний в тепловом равновесии
- •10.4. Два способа описания природы на макроуровне.
- •Лекция №11.
- •11.1. Флуктуации и их роль в описании природы
- •11.2. Флуктуации и альтернативная корреляция между ними в микромире
- •11.3. Флуктуации и неальтернативная корреляция между ними в макромире
- •11.4. Универсальные корреляции между флуктуациями в неклассической физике.
- •Лекция №12.
- •12. Физические принципы создания современной эталонной базы. Использование явления сверхпроводимости.
- •12.1. Свойство сверхпроводимости
- •12.2. Изотопический эффект
- •12.3. Функциональные устройства на магнитных вихрях в сверхпроводниках второго рода
- •12.4 Высокотемпературная сверхпроводимость
- •Лекция №13.
- •13. Явление Зеемана. Явление Джозефсона.
- •13.2. Явление Джозефсона.
- •Лекция №14.
- •14. Явление Мессбауэра. Другие эффекты квантовой физики
- •14.1. Краткая история жизни знаменитого ученого. Научные достижения
- •14.2. Предыстория вопроса
- •14.3. Открытие Мёссбауэра
- •14.4. Природа эффекта
- •14.5. Мёссбауэровские изотопы
- •14.6. Общие применения метода
- •14.7. Применение эффекта Мессбаура для изучения свойств поверхности и объема кристаллов
- •14.8. Химические применения метода
- •14.9. Выводы
- •Лекция №15.
- •15.1.Общие сведения.
- •15.2. Объяснение эффекта Холла с помощью электронной теории
- •15.3. Эффект Холла в ферромагнетиках.
- •15.4. Эффект Холла в полупроводниках
- •15.5. Эффект Холла на инерционных электронах в полупроводниках
- •15.6. Датчик эдс Холла
- •Лекция №16.
- •16. Измерение абсолютного заряда электрона и его удельного заряда. Опыт Милликена. Метод Томсона. Метод магнитной фокусировки Буша.
- •16.1. Инерционный метод измерения заряда. История открытия электрона
- •16.2. Метод магнитной фокусировки Буша
- •16.3. Опыт Милликена
- •Лекция №17.
- •17.1. Шумы, обусловленные дискретностью вещества. Помехи
- •17.2. Дробовый эффект
- •17.3.Критерий устойчивости Найквиста. Формула Найквиста
- •17.4. Естественные пределы точности измерений
- •17.5. Методы повышения точности средств измерений и выполнения измерений
- •17.6. Фундаментальный источник погрешностей измерений. Основные понятия и виды погрешностей
- •17.7. Броуновское движение
- •Список используемой литературы:
3.2.5. Концепция флуктуации и их корреляций
Флуктуации и их роль в описании природы.
Как было показано выше, в рамках неклассической стратегии познания физическую реальность как обобщенную модель природы целесообразно описывать в терминах дихотомии «объект-окружение». Каждая из этих двух подсистем целостной природы задается некоторыми физическими характеристиками, независимо известными из опыта (энергия для макрообъекта и температура для термостата; координата для микрообъекта и длина волны де Бройля для макроприбора). Для удобства описания все эти величины можно отнести к объекту, не переставая считать, что в каждой паре отражаются качественно различные стороны одного и того же объекта: его собственные характеристики и характеристики его состояния.
В этой связи следует подчеркнуть следующее. О флуктуациях, обычно если и говорят, то только в рамках тепловой физики, где их, как правило, считают малыми. Далее традиционно предполагается, что между микро- и макро- описаниями природы обычно лежит пропасть, и даже возникают дискуссии относительно целостности тепловой физики и возможности ее включения целиком в неклассическую физику.
Самое поразительное состоит в том, что принципиальная позиция по этому поводу была высказана Н. Бором еще в 1930 году в беседе с В.Гейзенгбергом, опубликованной в книге последнего «Часть и целое», гл. IX «Беседы о связи между биологией, физикой и химией». Однако ни сам Бор, ни Гейзенберг, ни армада физиков и философов почти семьдесят лет разрабатывавших эту проблему, не оценили фундаментальную важность этой позиции.
Между тем и в квантовой и в тепловой физике:
имеет место неконтролируемое воздействие на объект со стороны окружения (либо макрообстановка, либо термостат);
все вычисления необходимо производить в рамках теории вероятности и они отличаются только выбором различных статистических моделей;
важнейшую роль играют флуктуации и корреляции между ними, имеющие фундаментальную природу, так что их нельзя устранить усовершенствованием приборов.
Понятие флуктуации берет свое начало от работ Л. Больцмана и Дж. Гиббса и окончательно вошло в обиход физиков благодаря А. Эйнштейну и М. Смолуховскому. Чтобы оценить его важность, достаточно указать на принципиальную неустранимость влияния тепловых флуктуации на точность различных приборов.
Круг вопросов, где флуктуации существенны, весьма широк. К ним, в частности, относятся:
Измерение характеристик микрообъектов в квантовой физике в так называемых несобственных состояниях, когда эти флуктуации могут быть немалыми.
Ситуации, когда число частиц в объекте мало (мезоскопические явления, нанотехнологии).
Критические состояния и фазовые переходы, когда даже малые флуктуации приводят к заметным последствиям (например, опалесценция вблизи критической точки в системе «жидкость-пар»).
Случаи, когда вследствие симметрии средние значения характеристик макро- и микрообъектов тождественно равны нулю.
Взаимосвязи флуктуации и диссипативных характеристик макрообъектов вблизи теплового равновесия.
Влияние нулевых флуктуации поля в вакууме.
Влияние тяготения и перехода к описанию в неинерциальной системе отсчета.
Но дело даже не в этом. Флуктуационные представления и следствия из них важны сами по себе как фундамент целостного взгляда на природу. Напомним, что современной (неклассической) стратегии познания (М. Мамардашвили, В. Степин) отвечает познание природы в условиях неконтролируемого и неустранимого воздействия окружения на объект, которое включает и приборы, с помощью которых осуществляется познание. В результате в ходе познания мы извлекаем лишь набор значений физических величин и вероятности наблюдения этих значений. Но если это так, то на опыте мы имеем дело не только со средними значениями наблюдаемых, но и с их отклонениями от средних значений (флуктуациями), характеризуемыми дисперсиями.
Самое важное состоит в том, что величины этих отклонений, как правило, не являются произвольными. В принципе они очень часто отличны от нуля и между ними существует корреляция. Иными словами, дело не только в неточности приборов или в искусстве исследователя. Просто в природе и на микро- и на макроуровне заложены принципиальные ограничения на степень воздействия окружения на объект.
В этом отношении квантовая физика и тепловая физика являются как бы двоюродными сестрами.