16. Корпускулярно-волновой дуализм частиц

В 1924 г. произошло одно из величайших событий в истории физики: французский физик Л. де Бройль выдвинул идею о волновых свойствах материи. В своей работе «Свет и материя» он писал о необходимости использовать волновые и корпускулярные представления не только в соответствии с учением А. Эйнштейна в теории света, но также и в теории материи.

Л. де Бройль утверждал, что волновые свойства, наряду с корпускулярными, присущи всем видам материи: электронам, протонам, атомам, молекулам и даже макроскопическим телам.

Смелая мысль Л. де Бройля о всеобщем «дуализме» частицы и волны позволила построить теорию, с помощью которой можно было охватить свойства материи и света в их единстве. Кванты света становились при этом особым моментом всеобщего строения микромира.

Волны материи, которые первоначально представлялись как наглядно-реальные волновые процессы по типу волн акустики, приняли абстрактно-математический облик и получили благодаря немецкому физику М. Борну символическое значение как «волны вероятности».

Однако гипотеза де Бройля нуждалась в опытном подтверждении. Наиболее убедительным свидетельством существования волновых свойств материи стало обнаружение в 1927 г. дифракции электронов американскими физиками К. Дэвисоном и Л. Джермером.

Тот факт, что один и тот же объект проявляется и как частица и как волна, разрушал традиционные представления. Форма частицы подразумевает сущность, заключенную в малом объеме или в конечной области пространства, тогда как волна распространяется по его огромным областям. В квантовой физике эти два описания реальности являются взаимоисключающими, но равно необходимыми для того, чтобы полностью описать рассматриваемые явления.

Корпускулярно-волновой дуализм в современной физике стал всеобщим. Любой материальный объект характеризуется наличием как корпускулярных, так и волновых свойств.

17. Тяготение и свойства пространства-времени.

ТЯГОТЕНИЕ - универсальное взаимодействие между любыми видами физической материи (обычным веществом, любыми физическими полями). Если это взаимодействие относительно невелико и тела движутся медленно по сравнению со скоростью света в вакууме, то их движения описываются всемирного тяготения законом. В случае сильных полей и скоростей, сравнимых со скоростью света, пользуются созданной А. Эйнштейном общей теорией относительности (ОТО), являющейся обобщением ньютоновской теории тяготения. В основе ОТО лежит так называемый принцип эквивалентности сил тяготения и сил инерции. Теория Эйнштейна описывает тяготение как воздействие физической материи на геометрические свойства пространства-времени; в свою очередь эти свойства влияют на движение материи и другие физические процессы. В сильном поле тяготения геометрия обычного трехмерного пространства изменяется, а время течет медленнее, чем вне поля. Теория Эйнштейна предсказывает конечную скорость распространения изменений поля тяготения, равную скорости света в вакууме (эти изменения переносятся в виде гравитационных волн), возможность возникновения черных дыр и др. Первые высказывания о тяготении как всеобщем свойстве тел относятся к античности. В 16 и 17 вв. в трудах И. Кеплера и И. Ньютона это свойство было сформулировано количественно, а в трудах Эйнштейна (1915 - 16) получило завершенное описание.

Всеобщими свойствами пространства и времени являются:

1. Их объективность и независимость от человеческого сознания и сознания всех других разумных существ в мире, если такие есть.

2. Абсолютность – пространство и время являются универсальными формами бытия материи, проявляющимися на всех ее структурных уровнях.

3. Неразрывная связь друг с другом и движущейся материей. Это делает пространство и время относительными.

4. Единство прерывности и непрерывности в их структуре – наличие отдельных тел, фиксированных в пространстве и времени при отсутствии каких-либо «разрывов» в самом пространстве-времени. Таким образом, это свойство проявляется в характере перемещений тел от точки к точке, в распространении воздействий через различные материальные поля, которые происходят по принципу близкодействия.

5. Количественная и качественная бесконечность, связанная со структурной бесконечностью самой материи. Во Вселенной невозможно найти такое место, где бы отсутствовали пространство и время. Всюду, где есть взаимодействие и движение материи, сосуществование и связь ее элементов, обязательно есть пространство и время. Всюду, где имеется сохранение материи, длительность ее бытия и последовательность смены состояний, будет время, включающее в свое содержание все эти процессы, и пространство, в котором эти процессы происходят.