Formarea fizicii (până în secolul al XVII-lea). Fenomenele fizice ale lumii înconjurătoare au atras de multă vreme atenția oamenilor. Încercările de explicație cauzală a acestor fenomene au precedat crearea filozofiei în sensul modern al cuvântului. În lumea greco-romană (sec. VI î.Hr. - secolul II d.Hr.), au apărut mai întâi idei despre structura atomică a materiei (Democrit, Epicur, Lucretius), s-a dezvoltat un sistem geocentric al lumii (Ptolemeu), s-au stabilit cele mai simple legi s-au descoperit statica (regula pârghiei), legea propagarii rectilinie si legea reflexiei luminii, s-au formulat principiile hidrostaticii (legea lui Arhimede), s-au respectat cele mai simple manifestari ale electricitatii si magnetismului.

Rezultatul cunoștințelor dobândite în secolul al IV-lea. î.Hr e. a fost ratat de Aristotel. Fizica lui Aristotel includea anumite prevederi corecte, dar în același timp îi lipseau multe dintre ideile progresiste ale predecesorilor săi, în special ipoteza atomică. Recunoscând importanța experienței, Aristotel nu a considerat-o principalul criteriu de fiabilitate a cunoașterii, preferând ideile speculative. În Evul Mediu, învățăturile lui Aristotel, canonizate de biserică, au încetinit mult timp dezvoltarea științei.

Știința a fost reînviată abia în secolele al XV-lea și al XVI-lea. în lupta împotriva învăţăturilor scolastice ale lui Aristotel. La mijlocul secolului al XVI-lea. N. Copernic a prezentat un sistem heliocentric al lumii și a marcat începutul eliberării științei naturale de teologie. Nevoile de producție, dezvoltarea meșteșugurilor, a navei și artileriei au stimulat cercetarea științifică bazată pe experiență. Cu toate acestea, în secolele XV-XVI. studiile experimentale au fost în mare parte aleatorii. Abia în secolul al XVII-lea. a început aplicarea sistematică metoda experimentalaîn F., iar aceasta a dus la crearea primei teorii fizice fundamentale – mecanica clasică a lui Newton.

Formarea fizicii ca știință (începutul secolului al XVII-lea – sfârșitul secolului al XVIII-lea).

Dezvoltarea fiziologiei ca știință în sensul modern al cuvântului provine din lucrările lui G. Galileo (prima jumătate a secolului al XVII-lea), care a înțeles necesitatea unei descrieri matematice a mișcării. El a arătat că influența corpurilor înconjurătoare asupra unui corp dat determină nu viteza, așa cum se credea în mecanica aristotelică, ci accelerația corpului. Această afirmație a reprezentat prima formulare a legii inerției. Galileo a descoperit principiul relativității în mecanică (vezi principiul relativității lui Galileo) , a dovedit independența accelerației căderii libere a corpurilor față de densitatea și masa lor, a fundamentat teoria lui Copernic. A obtinut rezultate semnificative si in alte domenii ale Fizicii.A construit un telescop cu marire mare si cu ajutorul acestuia a facut o serie de descoperiri astronomice (munti de pe Luna, satelitii lui Jupiter etc.). Studiul cantitativ al fenomenelor termice a început după ce Galilsem a inventat primul termometru.

În prima jumătate a secolului al XVII-lea. a început studiul cu succes al gazelor. Elevul lui Galileo E. Torricelli a stabilit existența presiune atmosfericăși a creat primul barometru. R. Boyle și E. Marriott au studiat elasticitatea gazelor și au formulat prima lege a gazelor, care le poartă numele. W. Snellius și R. Descartes au descoperit legea refracției luminii. În același timp, a fost creat și microscopul. Un pas semnificativ înainte în studiul fenomenelor magnetice a fost făcut chiar la începutul secolului al XVII-lea. W. Gilbert. El a demonstrat că Pământul este un mare magnet și a fost primul care a făcut distincția strictă între fenomenele electrice și magnetice.

Principala realizare a lui F. secolul al XVII-lea. a fost creația mecanicii clasice. Dezvoltând ideile lui Galileo, H. Huygens și ale altor predecesori, I. Newton în lucrarea sa „Principii matematice ale filosofiei naturale” (1687) a formulat toate legile de bază ale acestei științe (vezi legile mecanicii lui Newton) . În timpul construcției mecanicii clasice, idealul unei teorii științifice, care există și astăzi, a fost întruchipat pentru prima dată. Odată cu apariția mecanicii newtoniene, s-a înțeles în sfârșit că sarcina științei este de a găsi cele mai generale legi formulate cantitativ ale naturii.

Mecanica newtoniană a obținut cel mai mare succes în explicarea mișcării corpuri cerești. Pe baza legile mișcării planetare stabilite de J. Kepler pe baza observațiilor lui T. Brahe, Newton a descoperit legea gravitației universale (vezi legea gravitației lui Newton) . CU Cu ajutorul acestei legi, a fost posibil să se calculeze cu o acuratețe remarcabilă mișcarea Lunii, a planetelor și a cometelor sistemului solar și a explica fluxul și refluxul oceanului. Newton a aderat la conceptul de acțiune pe distanță lungă, conform căruia interacțiunea corpurilor (particulelor) are loc instantaneu direct prin gol; fortele de interactiune trebuie determinate experimental. El a fost primul care a formulat în mod clar conceptele clasice ale spațiului absolut ca un container de materie, independent de proprietățile și mișcarea ei, și de timpul care curge uniform și absolut. Până la crearea teoriei relativității, aceste idei nu au suferit nicio modificare.

Mare importanță Descoperirea curentului electric de către L. Galvani și A. Volta a contribuit la dezvoltarea Fizicii. Crearea de surse puternice curent continuu– bateriile galvanice – au făcut posibilă detectarea și studierea diferitelor efecte ale curentului. A fost investigat efectul chimic al curentului (G. Davy, M. Faraday). V.V. Petrov a primit un arc electric. Descoperirea de către H. K. Oersted (1820) a acțiunii curentului electric asupra unui ac magnetic a dovedit legătura dintre electricitate și magnetism. Pe baza unității fenomenelor electrice și magnetice, A. Ampere a ajuns la concluzia că toate fenomenele magnetice sunt cauzate de particulele încărcate în mișcare - curentul electric. În urma acesteia, Ampere a stabilit experimental o lege care determină forța de interacțiune a curenților electrici (legea lui Ampere) .

În 1831 Faraday a descoperit fenomenul inducției electromagnetice (vezi Inducția electromagnetică) . În încercarea de a explica acest fenomen folosind conceptul de acțiune pe distanță lungă, au fost întâmpinate dificultăți semnificative. Faraday a prezentat o ipoteză (chiar înainte de descoperirea inducției electromagnetice) conform căreia interacțiunile electromagnetice sunt efectuate printr-un agent intermediar - un câmp electromagnetic (conceptul de acțiune cu rază scurtă). Aceasta a marcat începutul formării unei noi științe despre proprietățile și legile comportamentului unei forme speciale de materie - câmpul electromagnetic.

Chiar înainte de descoperirea acestei legi, S. Carnot în lucrarea sa „Reflecții asupra forta motrice focul și despre mașini capabile să dezvolte această forță" (1824) a obținut rezultate care au servit drept bază pentru o altă lege fundamentală a teoriei căldurii - a doua lege a termodinamicii. Această lege a fost formulată în lucrările lui R. Clausius (1850) și W. Thomson (1851).El este o generalizare a datelor experimentale care indică ireversibilitatea proceselor termice în natură și determină direcția posibilelor procese energetice.Un rol semnificativ în construcția termodinamicii l-au jucat studiile lui J. L. Gay- Lussac, pe baza căreia B. Clapeyron a găsit ecuația de stare a unui gaz ideal, generalizată în continuare de D.I. Mendeleev.

Concomitent cu dezvoltarea termodinamicii, s-a dezvoltat teoria cinetică moleculară a proceselor termice. Acest lucru a făcut posibilă includerea proceselor termice în cadrul tabloului mecanic al lumii și a condus la descoperirea unui nou tip de legi - cele statistice, în care toate conexiunile dintre mărimile fizice sunt probabiliste.

La prima etapă a dezvoltării teoriei cinetice a celui mai simplu mediu - gaz - Joule, Clausius și alții au calculat valorile medii ale diferitelor cantități fizice: viteza moleculelor, numărul de ciocniri pe secundă, media liberă. cale etc. S-a obținut dependența presiunii gazului de numărul de molecule pe unitatea de volum și de energia cinetică medie a mișcării de translație a moleculelor. Acest lucru a făcut posibilă deschiderea sens fizic temperatura ca măsură a energiei cinetice medii a moleculelor.

A doua etapă în dezvoltarea teoriei cinetice moleculare a început cu lucrările lui J. C. Maxwell. În 1859, după ce a introdus conceptul de probabilitate pentru prima dată în fizică, el a găsit legea distribuției moleculelor după viteză (vezi distribuția Maxwell) . După aceasta, posibilitățile teoriei cinetice moleculare s-au extins enorm Și a condus ulterior la crearea mecanicii statistice. L. Boltzmann a construit o teorie cinetică a gazelor și a dat o fundamentare statistică a legilor termodinamicii. Problema principală, pe care Boltzmann a fost în mare măsură capabilă să o rezolve, a fost reconcilierea naturii reversibile în timp a mișcării moleculelor individuale cu ireversibilitatea evidentă a proceselor macroscopice. Potrivit lui Boltzmann, echilibrul termodinamic al unui sistem corespunde probabilității maxime a unei stări date. Ireversibilitatea proceselor este asociată cu tendința sistemelor la starea cea mai probabilă. Teorema pe care a demonstrat-o despre distribuția uniformă a energiei cinetice medii pe gradele de libertate a fost de mare importanță.

Mecanica statistică clasică a fost finalizată în lucrările lui J. W. Gibbs (1902), care a creat o metodă pentru calcularea funcțiilor de distribuție pentru orice sistem (nu doar gaze) într-o stare de echilibru termodinamic. Mecanica statistică a primit recunoaștere generală în secolul al XX-lea. după crearea de către A. Einstein și M. Smoluchowski (1905–06) bazată pe teoria cinetică moleculară a teoriei cantitative a mișcării browniene, confirmată în experimentele lui J. B. Perrin.

În a 2-a jumătate a secolului al XIX-lea. Procesul lung de studiere a fenomenelor electromagnetice a fost finalizat de Maxwell. În lucrarea sa principală, „Tratat de electricitate și magnetism” (1873), el a stabilit ecuații pentru câmpul electromagnetic (care îi poartă numele), care explica toate faptele cunoscute la acea vreme dintr-un singur punct de vedere și făceau posibilă prezicerea fenomene noi. Maxwell a interpretat inducția electromagnetică ca fiind procesul de generare a unui vortex printr-un câmp magnetic alternant câmp electric. După aceasta, el a prezis efectul opus - generarea unui câmp magnetic de către un câmp electric alternativ (vezi Curent de deplasare) . Cel mai important rezultat al teoriei lui Maxwell a fost concluzia că viteza de propagare a interacțiunilor electromagnetice este finită, egală cu viteza luminii. Descoperirea experimentală a undelor electromagnetice de către G. R. Hertz (1886–89) a confirmat validitatea acestei concluzii. Din teoria lui Maxwell a rezultat că lumina are o natură electromagnetică. Astfel, optica a devenit una dintre ramurile electrodinamicii. La sfârșitul secolului al XIX-lea. P. N. Lebedev a descoperit și măsurat experimental presiunea luminii prezisă de teoria lui Maxwell, iar A. S. Popov a fost primul care a folosit undele electromagnetice pentru comunicarea fără fir.

Experiența a arătat că principiul relativității formulat de Galileo, conform căruia fenomenele mecanice se desfășoară identic în toate sistemele de referință inerțiale, este valabil și pentru fenomenele electromagnetice. Prin urmare, ecuațiile lui Maxwell nu ar trebui să-și schimbe forma (ar trebui să fie invariante) atunci când se deplasează de la un sistem de referință inerțial la altul. Cu toate acestea, s-a dovedit că acest lucru este adevărat numai dacă transformările coordonatelor și timpului în timpul unei astfel de tranziții sunt diferite de transformările galileene care sunt valabile în mecanica newtoniană. Lorentz a găsit aceste transformări (transformări Lorentz) , dar nu le-a putut da interpretarea corectă. Acest lucru a fost făcut de Einstein în teoria sa a relativității speciale.

Descoperirea teoriei parțiale a relativității a arătat limitările tabloului mecanic al lumii. Încercările de a reduce procesele electromagnetice la procese mecanice într-un mediu ipotetic - eterul - s-au dovedit a fi insuportabile. A devenit clar că câmpul electromagnetic este o formă specială de materie, al cărei comportament nu respectă legile mecanicii.

În 1916, Einstein a dezvoltat teoria generală a relativității - teoria fizică a spațiului, timpului și gravitației. Această teorie a marcat o nouă etapă în dezvoltarea teoriei gravitației.

La începutul secolelor al XIX-lea și al XX-lea, chiar înainte de crearea teoriei relativității speciale, s-a pus începutul celei mai mari revoluții în domeniul fizicii, asociată cu apariția și dezvoltarea teoriei cuantice.

La sfârşitul secolului al XIX-lea. S-a dovedit că distribuția energiei radiației termice pe tot spectrul, derivată din legea fizicii statistice clasice despre distribuția uniformă a energiei pe grade de libertate, contrazice experiența. Din teoria a rezultat că materia ar trebui să emită unde electromagnetice la orice temperatură, să piardă energie și să se răcească până la zero absolut, adică, echilibrul termic dintre materie și radiație este imposibil. Cu toate acestea, experiența de zi cu zi a contrazis această concluzie. Soluția a fost găsită în 1900 de M. Planck, care a arătat că rezultatele teoriei sunt în concordanță cu experiența, dacă presupunem, în contradicție cu electrodinamica clasică, că atomii emit energie electromagnetică nu continuu, ci în porțiuni separate - cuante. Energia fiecărui astfel de cuantum este direct proporțională cu frecvența, iar coeficientul de proporționalitate este cuantumul de acțiune h= 6,6×10 -27 erg× sec, care mai târziu a devenit cunoscută drept constanta lui Planck.

În 1905, Einstein a extins ipoteza lui Planck, sugerând că și porțiunea emisă de energie electromagnetică se răspândește și este absorbită doar ca întreg, adică. se comportă ca o particulă (numită mai târziu foton) . Pe baza acestei ipoteze, Einstein a explicat legile efectului fotoelectric care nu se încadrează în cadrul electrodinamicii clasice.

Deci, pe cel nou nivel de calitate Teoria corpusculară a luminii a fost reînviată. Lumina se comportă ca un flux de particule (corpusculi); cu toate acestea, în același timp, are și proprietăți de undă, care se manifestă, în special, prin difracția și interferența luminii. În consecință, proprietățile ondulatorii și corpusculare, incompatibile din punctul de vedere al Fizicii clasice, sunt inerente luminii în egală măsură (dualismul luminii). „Cuantificarea” radiațiilor a condus la concluzia că energia mișcărilor intra-atomice se poate schimba, de asemenea, doar brusc. Această concluzie a fost făcută de N. Bohr în 1913.

În 1926, Schrödinger, încercând să obțină valori discrete ale energiei atomice dintr-o ecuație de tip val, a formulat ecuația fundamentală a mecanicii cuantice, numită după el. W. Heisenberg și Born (1925) au construit mecanica cuantică în alte moduri. formă matematică- așa-zisul mecanica matricială.

Conform principiului Pauli, energia întregului set de electroni liberi dintr-un metal, chiar și la zero absolut, este diferită de zero. Într-o stare neexcitată, toate nivelurile de energie, începând de la zero și terminând cu un nivel maxim (nivelul Fermi), sunt ocupate de electroni. Această imagine i-a permis lui Sommerfeld să explice contribuția mică a electronilor la capacitatea de căldură a metalelor: atunci când sunt încălzite, doar electronii din apropierea nivelului Fermi sunt excitați.

În lucrările lui F. Bloch, H. A. Bethe și L. Neel Ginzburg despre electrodinamica cuantică. Primele încercări de a studia direct structura nucleului atomic datează din 1919, când Rutherford, bombardând nuclee stabile de azot cu particule alfa, a realizat transformarea lor artificială în nuclee de oxigen. Descoperirea neutronului în 1932 de către J. Chadwick a condus la crearea modelului modern proton-neutron al nucleului (D. D. Ivanenko, Heisenberg). În 1934, soții I. și F. Joliot-Curie au descoperit radioactivitatea artificială.

Crearea acceleratorilor de particule încărcate a făcut posibilă studierea diferitelor reacții nucleare. Cel mai important rezultat al acestei etape a Fizicii a fost descoperirea fisiunii nucleului atomic.

În 1939–45, energia nucleară a fost eliberată pentru prima dată folosind reacția în lanț de fisiune de 235 U și a fost creată. bombă atomică. Creditul pentru utilizarea reacției de fisiune nucleară controlată de 235 U în scopuri pașnice, industriale aparține URSS. În 1954, prima centrală nucleară a fost construită în URSS (Obninsk). Mai târziu, în multe țări au fost înființate centrale nucleare rentabile.

au fost descoperiți neutrini și mulți alții noi particule elementare, inclusiv particule extrem de instabile - rezonanțe, a căror durată medie de viață este de numai 10 -22 -10 -24 sec . Interconvertibilitatea universală descoperită a particulelor elementare a indicat că aceste particule nu sunt elementare în sensul absolut al cuvântului, ci au o structură internă complexă care nu a fost încă descoperită. Teoria particulelor elementare și a interacțiunilor lor (puternice, electromagnetice și slabe) este subiectul teoriei câmpului cuantic - o teorie care este încă departe de a fi completă.

Principalul punct al acestei note este că fizica nucleara, care rămăsese o teorie pur empirică timp de 70 de ani, a început să fie dedusă treptat din primele principii, din dinamica quarcilor și gluonilor.

Poate că nu pare foarte clar, dar care este diferența dintre o teorie empirică și una fundamentală? De ce este unul de preferat celuilalt? Despre asta aș dori să vorbesc în detaliu aici.

1. Ce sunt legile empirice și ce este teoria fundamentală.

Să luăm în considerare un exemplu specific - mișcarea planetelor în jurul Soarelui.

La început, Tycho Brahe a monitorizat pozițiile planetelor timp de mulți ani, dar nu a încercat să găsească o lege matematică în ele. Kepler a luat apoi aceste înregistrări și a descoperit că planetele se mișcă în elipse, cu Soarele la un singur focar. În plus, el a observat că mișcarea planetelor de-a lungul elipselor nu este uniformă, dar astfel încât anumite legi (cunoscute acum ca legile lui Kepler) sunt îndeplinite.

Acesta este un exemplu de teorie descriptivă, empirică. Avem o formulă -- i.e. Este doar o generalizare a datelor experimentale și se pare că natura se supune acestei formule și, pe baza ei, se pot face predicții cu privire la mișcarea acestor planete în viitor. Cu toate acestea, nu a fost calculată sau derivată de nicăieri, ceea ce înseamnă că nu este clar ce proprietate a naturii descrie. Apar întrebări la care nu se poate răspunde în cadrul acestei teorii descriptive. Sunt necesare doar elipse sau sunt posibile alte orbite, de exemplu, în formă de opt, și suntem doar norocoși că planetele din sistemul solar se rotesc în acest fel? Ce dimensiune pot avea aceste elipse, există restricții asupra semiaxelor lor, asupra alungirii lor? Și care vor fi orbitele planetelor care se rotesc în jurul altor stele - poate totul depinde de proprietățile stelei centrale? Cum se vor învârti în jurul Soarelui corpurile foarte mici, de mărimea unei cărămizi?

În general, în teoriile/modelele empirice, fiecare caz specific este o entitate separată, un separat dat de sus. Nu există universalitate, nici o înțelegere a motivului unor astfel de legi simple. (Și sunt într-adevăr extrem de simple în comparație cu mișcările în buclă și tentative pe care le VEZEM de pe Pământ.)

a construit Newton teorie exactă, fundamentală, profundă această mișcare. Pe baza unei singure legi - gravitația universală - el a derivat elipsele, toate legile lui Kepler, pentru toate planetele și, în general, pentru orice corp. Întrebările puse mai sus primesc răspuns imediat.

Deci, în teoriile fundamentale este dat de sus unul singur-- ecuații inițiale. De aici urmează toate cazurile speciale.

2. Mai multe despre teoriile empirice.

Exemple de diferite teorii empirice:

Toată (al)chimia medievală înainte de Lavoisier
-- termodinamica în secolul al XIX-lea, înainte de dezvoltarea fizicii statistice
-- Legea periodică a lui Mendeleev înainte de crearea fizicii cuantice
-- teoria timpurie a spectrelor atomice, bazată pe postulatele lui Bohr, înainte de crearea mecanicii cuantice
- multe teorii care descriu proprietățile materiei - magnetism, supraconductivitate, superfluiditate etc. - la formularea lor microscopică.

3. Acum să revenim la forțele nucleare.

Legile lui Kepler sunt încă „cea mai pură” dintre teoriile empirice. Nu are parametrii de potrivire. Majoritatea teoriilor empirice nu numai că postulează (pe baza observațiilor experimentale) niște legi simple, dar conțin și câțiva parametri numerici. Acești parametri sunt pur și simplu selectați astfel încât datele să fie descrise cel mai bun mod. De unde provin acești parametri și de ce sunt egali cu aceste valori particulare nu sunt discutate în teoriile empirice.

Fizica nucleară, care este pur și simplu un anumit tip de fizică a hadronilor cu energie joasă, este una dintre cele mai „murdare” - în sensul sensului, una dintre cele mai „parametrate” - dintre teoriile empirice.

Există o mulțime de date experimentale, așa că nu este dificil să le generalizezi și să vezi câteva modele simple în ele. Aceste legi sunt formulate sub formă de forțe nucleare nucleon-nucleon plus alte câteva legi simple (modele timpurii ale nucleului s-au bazat pe ele: modelul picăturii, modelul învelișului). Toate acestea sunt teorii empirice. Pe baza lor, se pot face calcule, ceea ce fac fizicienii nucleari de 70 de ani. Este chiar posibil să se prezică proprietățile nucleelor ​​care nu au fost încă descoperite etc. Totul funcționează.

Acest lucru nu poate satisface un teoretician real din exact același motiv ca înainte. În această descriere fiecare o caracteristică experimentală este un „dat de sus”. Profilul forțelor nucleon-nucleon, profilul interacțiunii cu trei nucleoni (nu se descompune într-o simplă sumă de forțe pe perechi), legea complexă a modificărilor acestor forțe cu creșterea temperaturii în nucleu, tendința de a forma deosebit de stabilă insule din interiorul nucleelor...

Dar toți au fost doar nucleoni. Dar mai multe particule exotice, hiperoni lambda, hiperoni sigma etc., pot fi plasate în nucleu. și studiază proprietățile acestor hipernuclei. Și din nou - pentru fiecare hiperon nou trebuie să extragem din experiență legea interacțiunii perechilor, atât între ele, cât și cu nucleonii etc.

TOATE aceste lucruri în teoria empirică trebuie să fie determinate separat de datele experimentale. Parametrii numerici din aceste modele sunt masele, coeficienții de cuplare ai diferitelor particule între ele etc. - nici nu poți număra, dar trebuie să-l selectezi manual, astfel încât curbele să descrie cel mai bine datele.

Acest lucru este foarte enervant, pentru că știm că toate acestea ar trebui să se reducă la interacțiunea dintre quarci și gluoni. Mai mult, fizicienii cunosc EXACT ecuația din soluția căreia ar trebui să se obțină toate cele de mai sus: mase, coeficienți de cuplare și profilul potențial al forțelor nucleon-nucleon. Singura problemă este că această ecuație foarte greu de decis.

Este aproximativ ca și cum un infractor ar fi avut un card bancar cu un milion de dolari în mână, dar nu știa codul PIN :) Ar fi căutat o modalitate de a afla din toate puterile și nu ar fi găsit. loc pentru sine. Fizicienii au aproximativ același sentiment, doar că se rețin în manifestările lor :)

Permiteți-mi să rezumam teoriile la diferite niveluri.

1. Teorii pur empirice. Există legi obținute prin generalizarea datelor experimentale, dar de unde provin și ce înseamnă acestea nu este clar. Nu există o teorie profundă exactă.

2. Există o lege profundă, dar este prea complexă, iar soluțiile ei pentru situațiile studiate în experiment nu pot fi obținute. În acest caz, nu ne ajută deloc și mai trebuie să apelăm la modele empirice.

3. Ecuațiile profunde pot fi rezolvate numeric pe calculator. Apoi legile construite în teoria empirică pot fi testate. Dacă sunt confirmate, atunci ei spun că această lege este derivată din primele principii.

4. Teoria profundă permite o soluție analitică. Există formule pentru tot ce ai nevoie.

Nota O nouă eră în fizica nucleară teoretică descrie că fizica nucleară trece treptat de la categoria 2 la categoria 3.

Pagina 3 din 7

III. Teorii fundamentale ale fizicii

Mecanica newtoniană clasică

Introducerea de către Newton a conceptului de stat a fost de o importanță fundamentală pentru toată filozofia. Inițial a fost formulat pentru cel mai simplu sistem mecanic - un sistem de puncte materiale. Legile lui Newton sunt direct valabile pentru punctele materiale. În toate teoriile fizice ulterioare, conceptul de stat a fost unul dintre principalele. Starea unui sistem mecanic este complet determinată de coordonatele și momentele tuturor corpurilor care formează sistemul. Dacă se cunosc forțele de interacțiune ale corpurilor care determină accelerațiile lor, atunci din valorile coordonatelor și impulsurilor din momentul inițial al timpului, ecuațiile de mișcare ale mecanicii lui Newton (a doua lege a lui Newton) fac posibilă stabilirea fără ambiguitate a valorile coordonatelor și impulsurilor în orice moment ulterior de timp. Coordonatele și impulsurile sunt mărimile de bază în mecanica clasică; cunoscându-le, se poate calcula valoarea oricărei alte mărimi mecanice: energie, moment unghiular etc. Deși mai târziu a devenit clar că mecanica newtoniană are un domeniu limitat de aplicare, ea a fost și rămâne fundamentul fără de care construcția întregul edificiu al fiziologiei moderne ar fi fost imposibil .

Mecanica continuului

Gazele, lichidele și solidele în mecanica continuă sunt considerate medii omogene continue. În loc de coordonate și momente ale particulelor, starea sistemului este caracterizată în mod unic de următoarele funcții de coordonate (x, y, z) și timp (t): densitatea p (x, y, z, t), presiunea P ( x, y, z, t) și viteza hidrodinamică v (x, y, z, t) cu care se transferă masa. Ecuațiile mecanicii continuumului fac posibilă stabilirea valorilor acestor funcții în orice moment ulterior, dacă sunt cunoscute valorile lor la momentul inițial și condițiile la limită.

Ecuația lui Euler care leagă viteza curgerii fluidului cu presiunea, împreună cu ecuația de continuitate care exprimă conservarea materiei, face posibilă rezolvarea oricărei probleme de dinamică a unui fluid ideal. În hidrodinamica unui fluid vâscos se ține cont de acțiunea forțelor de frecare și de influența conductibilității termice, care duc la disiparea energiei mecanice, iar mecanica continuului încetează să mai fie „mecanica pură”: procesele termice devin semnificative. Abia după crearea termodinamicii a fost formulat un sistem complet de ecuații care descrie procesele mecanice în corpuri gazoase, lichide și solide reale. Mișcarea lichidelor și gazelor conductoare de electricitate este studiată în magnetohidrodinamică. Oscilațiile unui mediu elastic și propagarea undelor în acesta sunt studiate în acustică.

Termodinamica

Întregul conținut al termodinamicii este în principal o consecință a două principii: primul principiu - legea conservării energiei și al doilea principiu, din care decurge ireversibilitatea proceselor macroscopice. Aceste principii ne permit să introducem funcții de stare fără ambiguitate: energia internă și entropia. În sistemele închise, energia internă rămâne neschimbată, iar entropia este păstrată numai în timpul proceselor de echilibru (reversibile). În timpul proceselor ireversibile, entropia crește, iar creșterea sa reflectă cel mai pe deplin o anumită direcție a proceselor macroscopice din natură. În termodinamică, marimile principale care determină starea unui sistem - parametrii termodinamici - sunt, în cel mai simplu caz, presiunea, volumul și temperatura. Legătura dintre ele este dată de ecuația de stare termică (iar dependența energiei de volum și temperatură este dată de ecuația de stare calorică). Cea mai simplă ecuație de stare termică este ecuația de stare a unui gaz ideal (ecuația Clapeyron).

În termodinamica clasică sunt studiate stările de echilibru termic și procesele de echilibru (infinit de lente). Timpul nu face parte din ecuațiile de bază. Ulterior (începând cu anii 30 ai secolului XX) a fost creată termodinamica proceselor de neechilibru. În această teorie, starea este determinată prin densitate, presiune, temperatură, entropie și alte mărimi (parametri termodinamici locali), considerate ca funcții de coordonate și timp. Pentru ei sunt scrise ecuațiile de transfer de masă, energie și impuls, care descriu evoluția stării sistemului în timp (ecuații de difuzie și conductivitate termică, ecuații Navier–Stokes). Aceste ecuații exprimă legi locale de conservare (adică, valabile pentru un element de volum infinitezimal dat) ale fizicului indicat. cantități

Fizică statistică (mecanica statistică)

În mecanica statistică clasică, în loc să se precizeze coordonatele ri și momenta pi ale particulelor sistemului, este specificată funcția de distribuție a particulelor peste coordonate și momente, f (ri, pi,..., rN, pN, t). , care are semnificația densității de probabilitate a detectării valorilor observate ale coordonatelor și momentelor în anumite intervale mici la un moment dat t (N este numărul de particule din sistem). Funcția de distribuție f satisface ecuația mișcării (ecuația Liouville), care are forma unei ecuații de continuitate în spațiul tuturor r și pi (adică în spațiul fazelor).

Ecuația Liouville determină în mod unic f în orice moment ulterior pe baza valorii sale date în momentul inițial, dacă energia de interacțiune între particulele sistemului este cunoscută. Funcția de distribuție vă permite să calculați valorile medii ale densităților materiei, energiei, impulsului și fluxurilor acestora, precum și abaterile acestora de la valorile medii - fluctuații. Ecuația care descrie evoluția funcției de distribuție pentru un gaz a fost obținută pentru prima dată de Boltzmann (1872) și a fost numită ecuația cinetică Boltzmann.

Gibbs a obținut o expresie pentru funcția de distribuție a unui sistem arbitrar în echilibru cu un termostat (distribuție Gibbs canonică). Această funcție de distribuție permite, folosind expresia cunoscută pentru energie în funcție de coordonatele și momentele particulelor (funcția lui Hamilton), să se calculeze toate potențialele termodinamice, care face obiectul termodinamicii statistice.

Procesele care apar în sistemele îndepărtate dintr-o stare de echilibru termodinamic sunt ireversibile și sunt studiate în teoria statistică a proceselor de neechilibru (această teorie, împreună cu termodinamica proceselor de neechilibru, formează cinetica fizică). În principiu, dacă funcția de distribuție este cunoscută, este posibil să se determine orice mărime macroscopică care caracterizează un sistem în stare de neechilibru și să se monitorizeze modificările acestora în spațiu în timp.

Pentru a calcula mărimile fizice care caracterizează sistemul (densitățile medii ale numărului de particule, energie și impuls), nu sunt necesare cunoștințe. functia completa distribuţiile. Funcțiile de distribuție mai simple sunt suficiente: o singură particulă, care dă numărul mediu de particule cu valori date de coordonate și momente, și două particule, care determină influența reciprocă (corelația) a două particule. Metoda generala Obținerea ecuațiilor pentru astfel de funcții a fost dezvoltată (în anii 40 ai secolului XX) de către Bogolyubov, Born, G. Green (fizician englez) și alții.Ecuații pentru o funcție de distribuție a unei singure particule, a cărei construcție este posibilă pentru gaze de nivel scăzut. densitate, se numesc cinetice. Acestea includ ecuația cinetică Boltzmann. Varietăți ale ecuației Boltzmann pentru gaz ionizat (plasmă) - ecuații cinetice ale lui Landau și A. A. Vlasov (30-40 ai secolului XX).

În ultimele decenii, cercetarea cu plasmă a devenit din ce în ce mai importantă. În acest mediu, rolul principal este jucat de interacțiunile electromagnetice ale particulelor încărcate și numai teoria statistică, de regulă, este capabilă să răspundă la diferite întrebări legate de comportamentul plasmei. În special, permite studierea stabilității plasmei de înaltă temperatură într-un câmp electromagnetic extern. Această problemă este extrem de relevantă în legătură cu problema fuziunii termonucleare controlate.

Electrodinamică

Starea câmpului electromagnetic în teoria lui Maxwell este caracterizată de doi vectori principali: intensitatea câmpului electric E și inducția magnetică B, care sunt funcții de coordonate și timp. Proprietățile electromagnetice ale unei substanțe sunt specificate de trei mărimi: constanta dielectrică?, permeabilitatea magnetică (și conductivitatea electrică specifică?), care trebuie determinată experimental Pentru vectorii E și B și vectorii auxiliari asociați ai inducției electrice D și intensitatea câmpului magnetic H. , un sistem liniar ecuatii diferentiale cu derivate parțiale – ecuațiile lui Maxwell. Aceste ecuații descriu evoluția câmpului electromagnetic. Din valorile caracteristicilor câmpului în momentul inițial de timp în interiorul unui anumit volum și din condițiile la limită de pe suprafața acestui volum, se pot găsi E și B în orice moment ulterior de timp. Acești vectori determină forța care acționează asupra unei particule încărcate care se mișcă cu o anumită viteză într-un câmp electromagnetic (forța Lorentz).
Fondatorul teoriei electronice, Lorentz, a formulat ecuații care descriu procesele electromagnetice elementare. Aceste ecuații, numite ecuații Lorentz-Maxwell, leagă mișcarea particulelor individuale încărcate de câmpul electromagnetic pe care îl creează.

Pe baza ideilor despre caracterul discret al sarcinilor electrice și ecuațiilor pentru procesele electromagnetice elementare, este posibilă extinderea metodelor mecanicii statistice la procesele electromagnetice din materie. Teoria electronică a făcut posibilă dezvăluirea semnificației fizice a caracteristicilor electromagnetice ale materiei?, ?, ? și a făcut posibilă calcularea valorilor acestor cantități în funcție de frecvență, temperatură, presiune etc.

Teoria particulară (specială) a relativității. Mecanica relativistă

Teoria parțială a relativității - o teorie fizică despre spațiu și timp în absența câmpurilor gravitaționale - se bazează pe două postulate: principiul relativității și independența vitezei luminii față de mișcarea sursei. Conform principiului relativității lui Einstein, orice fenomen fizic - mecanic, optic, termic etc. – în toate sistemele de referință inerțiale în aceleași condiții se procedează în același mod. Aceasta înseamnă că mișcarea uniformă și liniară a sistemului nu afectează cursul proceselor din acesta. Toate sistemele de referință inerțiale sunt egale (nu există un sistem de referință unic, „absolut în repaus”, așa cum nu există spațiu și timp absolut). Prin urmare, viteza luminii în vid este aceeași în toate cadrele de referință inerțiale. Din aceste două postulate urmează transformări de coordonate și timp la trecerea de la un sistem inerțial la altul - transformarea Lorentz. Din transformările Lorentz se obțin principalele efecte ale teoriei parțiale a relativității: existența unei viteze limită care coincide cu viteza luminii în vid c (orice corp nu se poate mișca cu o viteză ce depășește c, iar c este maximul). viteza de transmitere a oricăror interacțiuni); relativitatea simultaneității (evenimentele care sunt simultane într-un cadru de referință inerțial nu sunt, în general, simultane în altul); încetinirea curgerii timpului și reducerea dimensiunilor longitudinale - în direcția mișcării - ale corpului (toate procesele fizice dintr-un corp care se mișcă cu viteza v în raport cu un cadru de referință inerțial decurg de câteva ori mai încet decât aceleași procese într-un anumit corp). cadru inerțial și scad cu aceeași cantitate dimensiunile longitudinale ale corpului). Din egalitatea tuturor sistemelor de referință inerțiale rezultă că efectele dilatării timpului și ale reducerii dimensiunii corpurilor nu sunt absolute, ci relative, în funcție de sistemul de referință.

Legile mecanicii lui Newton încetează să mai fie valabile la viteze mari de mișcare (comparabile cu viteza luminii). Imediat după crearea teoriei relativității, s-au găsit ecuații relativiste ale mișcării care generalizau ecuațiile de mișcare ale mecanicii newtoniene. Aceste ecuații sunt potrivite pentru a descrie mișcarea particulelor cu viteze apropiate de viteza luminii. Două consecințe ale mecanicii relativiste au fost de o importanță excepțională pentru fizică: dependența masei unei particule de viteză și legătura universală dintre energie și masă (vezi teoria relativității).

La viteze mari de mișcare, orice teorie fizică trebuie să îndeplinească cerințele teoriei relativității, adică să fie relativistic invariantă. Teoria legilor relativității determină transformările în timpul trecerii de la un sistem de referință inerțial la altul, nu numai ale coordonatelor și timpului, ci și ale oricărei mărimi fizice. Această teorie decurge din principiile invarianței sau simetriei în fizică (vezi Simetria în fizică).

Teoria generală a relativității (teoria gravitației)

Din patru tipuri interacțiunile fundamentale - gravitaționale, electromagnetice, puternice și slabe - interacțiunile gravitaționale, sau forțele gravitaționale, au fost primele care au fost descoperite. Timp de mai bine de două sute de ani, nu au fost aduse modificări teoriei de bază a gravitației formulată de Newton. Aproape toate consecințele teoriei erau în total acord cu experiența.

În deceniul al 2-lea al secolului XX. Teoria clasică a gravitației a fost revoluționată de Einstein. Teoria gravitației a lui Einstein, spre deosebire de toate celelalte teorii, a fost creată fără rolul stimulator al noilor experimente, prin dezvoltarea logică a principiului relativității în raport cu interacțiunile gravitaționale, și a fost numită teoria generală a relativității. Einstein a reinterpretat faptul egalității maselor gravitaționale și inerțiale, stabilit de Galileo (vezi Masa). Această egalitate înseamnă că gravitația îndoaie căile tuturor corpurilor în același mod. Prin urmare, gravitația poate fi considerată ca o curbură a spațiului-timp în sine. Teoria lui Einstein a relevat o legătură profundă între geometria spațiului-timp și distribuția și mișcarea maselor. Componentele așa-numitelor tensorul metric, care caracterizează metrica spațiu-timpului, sunt simultan potențiale ale câmpului gravitațional, adică determină starea câmpului gravitațional. Câmpul gravitațional este descris de ecuațiile neliniare ale lui Einstein. În aproximarea câmpului slab, ele implică existența undelor gravitaționale, care nu au fost încă detectate experimental (vezi Radiația gravitațională).

Forțele gravitaționale sunt cele mai slabe dintre forțele fundamentale din natură. Pentru protoni, aceștia sunt de aproximativ 1036 de ori mai slabi decât cei electromagnetici. ÎN teoria modernă particulele elementare, forțele gravitaționale nu sunt luate în considerare, deoarece ei cred că nu joacă un rol semnificativ. Rolul forțelor gravitaționale devine decisiv în interacțiunile corpurilor de dimensiuni cosmice; ele determină și structura și evoluția Universului.

Teoria gravitației a lui Einstein a condus la noi idei despre evoluția Universului. La mijlocul anilor 20. A. A. Friedman a găsit o soluție non-staționară a ecuațiilor câmpului gravitațional corespunzătoare Universului în expansiune. Această concluzie a fost confirmată de observațiile lui E. Hubble, care a descoperit legea deplasării către roșu pentru galaxii (adică distanțele dintre orice galaxie cresc în timp). Dr. Un exemplu de predicție a teoriei este posibilitatea comprimării nelimitate a stelelor cu o masă suficient de mare (mai mult de 2-3 mase solare) cu formarea așa-numitelor. "găuri negre". Există anumite instrucțiuni (observații despre stele duble– surse discrete raze X) pentru existența unor astfel de obiecte.

Teoria generală a relativității, ca și mecanica cuantică, sunt marile teorii ale secolului al XX-lea. Toate teoriile anterioare, inclusiv teoria relativității speciale, sunt de obicei clasificate ca fizică clasică (uneori fizica clasică este numită toată fizica non-cuantică).

Mecanica cuantică

Starea unui microobiect în mecanica cuantică este caracterizată de o funcție de undă?. Funcția de undă are o semnificație statistică (Born, 1926): reprezintă amplitudinea probabilității, adică pătratul modulului său, ???2, este densitatea probabilității de a găsi o particule într-o stare dată. În reprezentare coordonată? = ?(x, y, z, t) iar valoarea ???2?x?y?z determină probabilitatea ca coordonatele particulei la momentul t să se afle în interiorul unui volum mic?x?y?z în apropierea punctului cu coordonatele x, y, z. Evoluția stării unui sistem cuantic este determinată în mod unic folosind ecuația Schrödinger.
Funcția de undă dă descriere completa condiție. Știind?, se poate calcula probabilitatea unei anumite valori a oricărei mărimi fizice legate de o particulă (sau sistem de particule) și valorile medii ale tuturor acestor mărimi fizice. Distribuții statisticeîn coordonate și impuls nu sunt independente, din care rezultă că coordonatele și impulsul unei particule nu pot avea simultan valori exacte(principiul de incertitudine Heisenberg); împrăștiarile lor sunt legate de relația de incertitudine. Relația de incertitudine este valabilă și pentru energie și timp.

În mecanica cuantică, momentul unghiular, proiecția sa, precum și energia atunci când se deplasează într-o regiune limitată a spațiului pot lua doar un număr de valori discrete. Valorile posibile ale mărimilor fizice sunt valorile proprii ale operatorilor, care în mecanica cuantică sunt asociate cu fiecare mărime fizică. O mărime fizică ia o anumită valoare cu o probabilitate egală cu unu numai dacă sistemul se află într-o stare reprezentată de funcția proprie a operatorului corespunzător.
Mecanica cuantică a lui Schrödinger - Heisenberg nu satisface cerințele teoriei relativității, adică este non-relativistă. Este aplicabil pentru a descrie mișcarea particulelor elementare și a sistemelor care le compun la viteze mult mai mici decât viteza luminii.
Cu ajutorul mecanicii cuantice s-a construit teoria atomilor, s-a explicat legătura chimică, inclusiv natura legăturii chimice covalente; în același timp, a fost descoperită existența unei interacțiuni specifice de schimb - un efect pur cuantic care nu are analog în fizica clasică.Energia de schimb joacă rol principalîn formarea legăturilor covalente atât în ​​molecule, cât și în cristale, precum și în fenomenele de feromagnetism și antiferomagnetism. Această energie este importantă în interacțiunile intranucleare.
Procesele nucleare, cum ar fi dezintegrarea β, ar putea fi explicate doar folosind efectul cuantic al particulelor care trec printr-o barieră potențială (vezi efectul tunel).

A fost construită o teorie cuantică a împrăștierii (vezi Răspândirea microparticulelor), ducând la rezultate semnificativ diferite față de teoria clasică a împrăștierii. În special, s-a dovedit că în ciocnirile neutronilor lenți cu nucleele, secțiunea transversală a interacțiunii este de sute de ori mai mare decât dimensiunile transversale ale particulelor care se ciocnesc. Acest lucru este de maximă importanță pentru energia nucleară.

Teoria benzilor a fost construită pe baza mecanicii cuantice solid.

Din teoria cuantică a emisiei stimulate, creată de Einstein încă din 1917, în anii '50. A apărut o nouă ramură a radiofizicii: s-a realizat generarea și amplificarea undelor electromagnetice folosind sisteme cuantice. N. G. Basov, A. M. Prokhorov și independent C. Townes au creat un generator cuantic de microunde (maser), care a folosit emisia stimulată de molecule excitate. În anii 60 a fost creat un laser - un generator cuantic de unde electromagnetice în intervalul de lungimi de undă vizibile (vezi Electronica cuantică).

Statistica cuantică

Așa cum, pe baza legilor clasice de mișcare a particulelor individuale, a fost construită o teorie a comportamentului unei mari colecții a acestora - statistica clasică, statistica cuantică a fost construită pe baza legilor cuantice de mișcare a particulelor. Acesta din urmă descrie comportamentul obiectelor macroscopice în cazul în care mecanica clasică nu este aplicabilă pentru a descrie mișcarea particulelor care le compun. În acest caz, proprietățile cuantice ale micro-obiectelor se manifestă în mod clar în proprietățile corpurilor macroscopice.

Aparatul matematic al statisticii cuantice diferă semnificativ de aparatul statisticii clasice, deoarece, după cum sa menționat mai sus, unele mărimi fizice din mecanica cuantică pot lua valori discrete. Dar conținutul teoriei statistice a stărilor de echilibru în sine nu a suferit modificări profunde. În statistica cuantică, ca în general în teoria cuantică a sistemelor de mai multe particule, principiul identității particulelor identice joacă un rol important (vezi Principiul identității). În statistica clasică, se acceptă că rearanjarea a două particule identice (identice) schimbă starea. În statistica cuantică, starea sistemului nu se schimbă cu o astfel de rearanjare. Dacă particulele (sau cvasiparticulele) au spin întreg (se numesc bosoni), atunci orice număr de particule poate fi în aceeași stare cuantică. Sistemele de astfel de particule sunt descrise de statisticile Bose-Einstein. Pentru orice particule (cvasiparticule) cu spin semiîntreg (fermioni), principiul Pauli este valabil, iar sistemele acestor particule sunt descrise de statistica Fermi-Dirac.

Statistica cuantică a făcut posibilă fundamentarea teoremei lui Nernst (a treia lege a termodinamicii) - tendința entropiei la zero la temperatura absolută T? 0.

Teoria statistică cuantică a proceselor de echilibru este construită în aceeași formă completă ca și cea clasică. De asemenea, au fost puse bazele teoriei statistice cuantice a proceselor de neechilibru. Ecuația care descrie procesele de neechilibru într-un sistem cuantic și este numită ecuația cinetică de bază permite, în principiu, să urmărească schimbarea în timp a distribuției de probabilitate asupra stărilor cuantice ale sistemului.

Teoria câmpului cuantic (QFT)

Următoarea etapă în dezvoltarea teoriei cuantice este extinderea principiilor cuantice la sisteme. un număr infinit de grade de libertate (câmpuri fizice) și o descriere a proceselor de naștere și transformare a particulelor - au condus la QFT, care reflectă cel mai pe deplin proprietatea fundamentală a naturii - dualitatea undă-particulă.

În QFT, particulele sunt descrise folosind câmpuri cuantizate, care sunt un set de operatori pentru crearea și absorbția particulelor în diferite stări cuantice. Interacțiunea câmpurilor cuantificate duce la diferite procese de emisie, absorbție și transformare a particulelor. Orice proces în QFT este considerat ca fiind distrugerea unor particule în anumite stări și apariția altora în stări noi.

Inițial, QFT a fost construit în relație cu interacțiunea electronilor, pozitronilor și fotonilor (electrodinamică cuantică). Interacțiunea dintre particulele încărcate, conform electrodinamicii cuantice, se realizează prin schimbul de fotoni, iar sarcina electrică a particulei este o constantă care caracterizează legătura dintre câmpul particulelor încărcate și câmpul electromagnetic (câmp de fotoni).

Ideile care stau la baza electrodinamicii cuantice au fost folosite în 1934 de E. Fermi pentru a descrie procesele de dezintegrare beta a nucleelor ​​atomice radioactive folosind un nou tip de interacțiune (care, după cum sa dovedit mai târziu, este un caz special al așa-numitelor interacțiuni slabe). ). În procesele de dezintegrare a electronului beta, unul dintre neutronii nucleului se transformă într-un proton și în același timp sunt emise un electron și un electron antineutrin. Potrivit QFT, un astfel de proces poate fi reprezentat ca rezultat al interacțiunii de contact (interacțiune la un punct) a câmpurilor cuantificate corespunzătoare a patru particule cu spin 1/2: proton, neutron, electron și antineutrin (adică interacțiune cu patru fermion).

O altă aplicare fructuoasă a ideilor QFT a fost ipoteza lui H. Yukawa (1935) despre existența unei interacțiuni între câmpul nucleonilor (protoni și neutroni) și câmpul mezonilor (nedescoperit încă experimental la acea vreme). Forțele nucleare dintre nucleoni, conform acestei ipoteze, apar ca urmare a schimbului de nucleoni cu mezoni, iar natura cu rază scurtă de acțiune a forțelor nucleare se explică prin prezența unei mase de repaus relativ mare în mezoni. Mezonii cu proprietăți prezise (pi-mezoni) au fost descoperiți în 1947, iar interacțiunea lor cu nucleonii s-a dovedit a fi o manifestare specială a interacțiunilor puternice.

QFT este, așadar, baza pentru descrierea interacțiunilor elementare care există în natură: electromagnetice, puternice și slabe. Împreună cu aceasta, metodele QFT au găsit o largă aplicație în teoria solidelor, plasmei și nucleelor ​​atomice, deoarece multe procese din aceste medii sunt asociate cu emisia și absorbția diferitelor tipuri de excitații elementare - cvasiparticule (fononi, unde de spin etc. .).

Datorită numărului infinit de grade de libertate ale câmpului, interacțiunea particulelor - cuante de câmp - duce la dificultăți matematice care nu au fost încă depășite complet. Cu toate acestea, în teoria interacțiunilor electromagnetice, orice problemă poate fi rezolvată aproximativ, deoarece interacțiunea poate fi considerată ca o mică perturbare a stării libere a particulelor (datorită micii constantei adimensionale? 1/137, care caracterizează intensitatea interacțiunilor electromagnetice). Teoria tuturor efectelor în electrodinamica cuantică este în total acord cu experimentul. Cu toate acestea, situația din această teorie nu poate fi considerată favorabilă, deoarece pentru unele marimi fizice (masa, incarcare electrica) când se calculează folosind teoria perturbațiilor, se obțin expresii (divergențe) infinite. Sunt excluse folosind deoarece tehnica de renormalizare, care constă în înlocuirea unor valori infinit de mari pentru masa și sarcina unei particule cu valorile observate. O contribuție majoră la dezvoltarea electrodinamicii cuantice a fost adusă (la sfârșitul anilor '40) de S. Tomonaga, R. Feynman și J. Schwinger.

Mai târziu au încercat să aplice metodele dezvoltate în electrodinamica cuantică pentru a calcula procesele de interacțiuni slabe și puternice (nucleare), dar aici au fost întâlnite o serie de probleme.

Interacțiunile slabe sunt inerente tuturor particulelor elementare, cu excepția fotonului. Ele se manifestă în dezintegrarea majorității particulelor elementare și în unele dintre celelalte transformări ale acestora. Constanta interacțiunilor slabe, care determină intensitatea proceselor provocate de acestea, crește odată cu creșterea energiei particulelor.

După faptul stabilit experimental de neconservare a parității spațiale în procesele de interacțiune slabă (1956), așa-numitul o teorie universală a interacțiunilor slabe, apropiată de teoria Fermi a dezintegrarii β. Cu toate acestea, spre deosebire de electrodinamica cuantică, această teorie nu permitea calcularea corecțiilor în ordine superioare teoria perturbației, adică teoria s-a dovedit a fi nerenormalizabilă. La sfârşitul anilor '60. Au fost făcute încercări de a construi o teorie renormalizabilă a interacțiunilor slabe. Succesul a fost obținut pe baza așa-numitului. teorii gauge. A fost creat un model unificat de interacțiuni slabe și electromagnetice. În acest model, împreună cu fotonul - purtătorul de interacțiuni electromagnetice între particulele încărcate, ar trebui să existe purtători de interacțiuni slabe - așa-numitele. bozoni vectori intermediari. Se presupune că intensitatea interacțiunilor bozonilor intermediari cu alte particule este aceeași cu cea a fotonilor. Deoarece raza interacțiunilor slabe este foarte mică (mai mică de 10-15 cm), atunci, conform legilor teoriei cuantice, masa bosonilor intermediari ar trebui să fie foarte mare: câteva zeci de mase de protoni. Aceste particule nu au fost încă detectate experimental. Trebuie să existe ambii bozoni vectoriali încărcați (W- și W+) și neutri (Z0). În 1973, au fost observate experimental procese care aparent pot fi explicate prin existența bosonilor intermediari neutri. Cu toate acestea, validitatea noii teorii unificate a interacțiunilor electromagnetice și slabe nu poate fi considerată dovedită.

Dificultățile în crearea unei teorii a interacțiunilor puternice se datorează faptului că, din cauza constantei mari de cuplare, metodele teoriei perturbațiilor sunt inaplicabile aici. Ca urmare a acestui fapt, dar și datorită prezenței unui enorm material experimental care necesită generalizare teoretică, se dezvoltă metode în teoria interacțiunilor puternice bazate pe principiile generale ale teoriei cuantice a câmpurilor - invarianța relativistă, localitatea interacțiunii (adică îndeplinirea condiției de cauzalitate, vezi Principiul cauzalității) și etc. Acestea includ metoda relațiilor de dispersie și metoda axiomatică (vezi Teoria câmpului cuantic). Abordarea axiomatică este cea mai fundamentală, dar nu oferă încă un număr suficient de rezultate specifice care să permită verificarea experimentală. Cele mai mari succese practice în teoria interacțiunilor puternice au fost obținute prin aplicarea principiilor de simetrie.
Se încearcă construirea unei teorii unificate a interacțiunilor slabe, electromagnetice și puternice (similar cu teoriile gauge).

Principii de simetrie și legi de conservare

Teoriile fizice fac posibilă determinarea comportamentului său în viitor pe baza stării inițiale a unui obiect. Principiile simetriei (sau invarianței) sunt de natură generală; toate teoriile fizice sunt subordonate acestora. Simetria legilor lui F. față de o anumită transformare înseamnă că aceste legi nu se modifică la efectuarea acestei transformări. Prin urmare, principiile simetriei pot fi stabilite pe baza științelor fizice cunoscute. legi. Pe de altă parte, dacă nu a fost încă creată o teorie a oricărui fenomen fizic, simetriile descoperite experimental joacă un rol euristic în construirea teoriei. De aici și importanța deosebită a simetriilor stabilite experimental ale particulelor elementare care interacționează puternic - hadroni, a căror teorie, așa cum am menționat deja, nu a fost construită.

Există simetrii generale care sunt valabile pentru toate legile fizice, pentru toate tipurile de interacțiuni și simetrii aproximative care sunt valabile doar pentru o anumită gamă de interacțiuni sau chiar pentru un singur tip de interacțiune. Astfel, există o ierarhie a principiilor de simetrie. Simetriile sunt împărțite în spațiu-timp sau geometrice și simetrii interne, care descriu proprietățile specifice ale particulelor elementare. Legile de conservare sunt asociate cu simetriile. Pentru transformările continue, această legătură a fost stabilită în 1918 de E. Noether pe baza celor mai generale presupuneri despre aparatul matematic al teoriei (vezi teorema lui Noether, Legile de conservare).

Simetriile legilor fizice cu privire la următoarele transformări continue spațiu-timp sunt valabile pentru toate tipurile de interacțiuni: deplasarea și rotația sistemului fizic în ansamblu în spațiu, deplasarea în timp (modificări ale originii timpului). Invarianța (imuabilitatea) tuturor legilor fizice cu privire la aceste transformări reflectă, respectiv, omogenitatea și izotropia spațiului și omogenitatea timpului. Asociate acestor simetrii sunt (respectiv) legile conservării momentului, momentului unghiular și energiei. Simetriile generale includ și invarianța față de transformările Lorentz și transformările gauge (de primul fel) - înmulțirea funcției de undă cu așa-numita. un factor de fază care nu schimbă pătratul modulului său (aceasta din urmă simetrie este asociată cu legile de conservare a sarcinilor electrice, barionice și leptone) și altele.
Există și simetrii care corespund transformărilor discrete: schimbarea semnului timpului (vezi Inversarea timpului), inversarea spațială (așa-numita simetrie în oglindă a naturii), conjugarea sarcinii. Pe baza simetriei aproximative SU (3) (vezi Interacțiuni puternice), M. Gell-Man (1962) a creat o taxonomie a hadronilor, care a făcut posibilă prezicerea existenței mai multor particule elementare care au fost descoperite ulterior experimental.

Sistematica hadronilor poate fi explicată dacă presupunem că toți hadronii sunt „construiți” dintr-un număr mic (în versiunea cea mai comună, trei) particule fundamentale - quarci și antiparticule corespunzătoare - antiquarci. Există diverse modele de quarci de hadroni, dar quarcii liberi nu au fost încă detectați experimental. În 1975–76, au fost descoperite două noi particule care interacționează puternic (?1 și ?2) cu mase care depășesc triplul masei unui proton și durate de viață de 10-20 și 10-21 sec. O explicație a particularităților nașterii și dezintegrarii acestor particule necesită aparent introducerea unui al patrulea quarc suplimentar, căruia îi este atribuit numărul cuantic „farmec”. Pe lângă aceasta, conform idei moderne, fiecare quarc există în trei soiuri, care se disting printr-o caracteristică specială - „culoare”.

Progresul în clasificarea hadronilor pe baza principiilor de simetrie a fost foarte mare, deși motivele apariției acestor simetrii nu sunt complet clare; poate că se datorează într-adevăr existenței și proprietăților quarcilor.

Chiar P.V. Kopnin, definind elementele structurii logice a cunoașterii științifice, a pus pe primul loc fundamentele științei „incluse în sistemul ei”, prin care a înțeles „în primul rând pe cele din prevederile sale teoretice care exprimă legile generale ale subiectului o știință dată, considerată în unele care este, într-o anumită măsură, în toate teoriile ei. Aceste prevederi sunt luate ca bază pentru construcția logică a fiecărui sistem științific specific și îl conectează cu realitatea materială, fie direct, fie prin prevederi incluse în sistemul nu a acestei științe, ci a unei alte științe” (Kopnishch, 1965).

Aceste idei au fost dezvoltate în continuare într-o serie de studii ale filosofilor. P.S. Dyshlevy și V.M. Naydysh consideră bazele științei în primul rând în lumina dezvoltării cunoștințelor științifice. „Baza”, cred acești autori, „este un element care îndeplinește într-o știință dată funcția de organizare a dezvoltării cunoștințelor, direcționează, reglementează, controlează și corectează procesul de obținere a cunoștințelor noi”. Aceste cerințe, conform autorilor, sunt îndeplinite de „două structuri logice conectate intern - un sistem de ghiduri metodologice pentru activitatea cognitivă și principiile teoriei fundamentale” (Dyshlevy, Naydysh, 1981, pp. 138,140). Orientările metodologice pentru activitatea cognitivă îndeplinesc funcții de reglare și, pe partea de conținut, sunt un sistem de „idei despre proprietățile generale ale obiectului de cunoaștere, procesul de cercetare a acestui obiect și care ar trebui (sub formă) rezultatul cercetării. fi” (ibid., p. 135).

Principiile teoriei fundamentale în fundamentul științei decurg din structura conceptuală de bază care organizează teoriile științifice și cunoștințele fiecărei științe particulare într-un singur întreg.

Principiile fundamentale ale unei teorii științifice au propriii parametri specifici, la fel ca întreaga teorie în ansamblu, în care fundamentele teoriei științifice sunt decisive. În fiecare teorie, fundamentele includ un anumit număr de enunțuri despre obiecte idealizate din domeniul lor de studiu, exprimate în concepte fundamentale, precum și enunțuri filozofice generale și științifice speciale. Aceste din urmă afirmații nu sunt dovedite în mod specific în această teorie, dar sunt considerate intuitiv clare, adevărul și justificarea lor se realizează în alte științe.

Construcțiile teoretice ale unei teorii ar trebui să contureze principiile ei fundamentale și faptele fundamentale incluse în teorie dintr-o bază empirică sau alte științe.

Principiile fundamentale din teoria științifică sunt dovezi că s-a găsit o modalitate specifică de a reflecta generalul și universalul în agregatele anumitor fapte și, în consecință, o modalitate de a reflecta acest general în realitatea obiectivă. Principiile se nasc pe baza generalizării fapte științifice, ca urmare a gândirii creative, în care are loc un salt calitativ - de la un număr finit de fapte la numărul lor infinit și, prin urmare, la esență, la lege.

Fundamentele teoriei includ și unele grupe de reguli care fac posibilă înregistrarea faptelor, fenomenelor unui anumit sistem de cunoaștere științifică, precum și reguli pentru modalități de operare și transformare a faptelor științifice în procesul de cercetare.

Pentru arheologie în ansamblu, teoria sa cea mai generală care își organizează cunoștințele într-un singur întreg, dezvoltarea vieții sociale a societăților individuale din trecut acționează ca obiecte idealizate, pe baza cărora se formează conceptele sale fundamentale.
Principiile care stau la baza formării acestor concepte sunt că rămășițele materiale din viața societăților găsite în diferite situri arheologice reflectă diversitatea realității istorice trecute însăși, prin urmare studiul acestor rămășițe ne permite să reconstruim istoria societăților trecute.
Faptele fundamentale, pe lângă conceptele sociologice, sunt precum monumentele arheologice, cultura arheologică, artefactele etc.

Mai mult, în arheologie ca știință a profilului istoric, principiul istoricismului este fundamental, luând în considerare orice fapte la scară de timp. Dintre regulile de bază ale teoriei care ne permit să consemnăm faptele acesteia, remarcăm regula de stabilire a funcției sociale a oricăror vestigii arheologice, i.e. determinarea legăturii lor calitative cu realitatea istorică trecută, precum și a regulii de operare cu fapte bazate pe tipologie, ale căror premise de plecare sunt sferele activității sociale. Această grupă include și regulile de cronologizare a resturilor materiale etc. Desigur, aspectul enunțat al teoriei arheologice fundamentale și principiile ei este prezentat aici în chiar vedere generala, care definește arheologia în ansamblu ca știință pentru toate perioadele sale. Această teorie este dezvoltată și concretizată în dependență directă de principiile filozofice și de viziune asupra lumii la care aderă fiecare om de știință arheologic.

Bazele științei sunt factorul care formează cunoștințele științifice ca sistem integral al unei anumite domenii, reflectând cunoașterea noastră a unei părți a realității obiective. Prin urmare, dacă cunoașterea științifică este considerată din punctul de vedere al dezvoltării sale obiective, atunci momentul definitoriu ar trebui să fie dezvoltarea fundamentelor științei, deoarece doar formarea unui concept calitativ nou (sau altul) al principiilor teoriei fundamentale în fundamentul științei poate duce la apariția (descoperirea) unor cunoștințe științifice noi calitativ în cercetarea științifică. Dar din moment ce această cunoaștere este încă un domeniu, în care „nu numai fenomenele sunt trecătoare, mobile, fluide, separate. numai fațete convenționale, apoi și esența lucrurilor” (Lenin, vol. 29, p. 227), apoi dezvoltarea cunoașterii despre un obiect este asociată cu trecerea „de la o esență mai puțin profundă la una mai profundă” (ibid. , p. 203), care în cele din urmă a determinat de fundamentele științei. Trecerea de la o etapă calitativă a dezvoltării cunoștințelor științifice la alta este revoluție științifică, în care punctul culminant este formarea fundamentului unui nivel calitativ nou al sistemului de cunoaștere științifică.

Funcția principală a principiilor metodologice este de a prezenta în cea mai generală formă specificul activității de cercetare a unui anumit sistem științific dat, deci, de a arăta știința în general și specific, ca un sistem de cunoaștere pozitivă bazat pe o anumită experiență a dezvoltarea istorică a procesului de cunoaștere.

Pentru ca principiile metodologice să îndeplinească funcții de reglementare, funcții de organizare și direcție a cunoștințelor științifice, i.e. au determinat activitatea cognitivă a unui om de știință (Ivlev, 1982, p. 26), ele trebuie să conțină atitudini cognitive privind elemente constitutive cercetare și rezultate ale cunoașterii „(Dyshlevy, Naydysh, 1981, p. 135).

Ghidurile metodologice pentru activitatea cognitivă se formează în primul rând ca o sinteză a cunoștințelor acumulate de știință despre un obiect al științei, prin urmare, în fiecare etapă a dezvoltării sale, acesta apare deja în ideile oamenilor de știință despre proprietățile generale care reflectă nivelul cunoștințelor sale. , adică știința investighează un obiect, încălcându-l nu din ignoranța absolută a proprietăților sale, ci bazându-se pe cunoștințele acumulate. Cunoștințele acumulate prin dezvoltarea anterioară acționează ca element de plecare pentru obținerea de noi cunoștințe. În arheologie, situația a fost complicată de faptul că a fost una dintre științele tinere ale secolului al XIX-lea. Se pot da multe exemple despre modul în care cunoștințele științifice au fost afirmate în arheologie, depășind ideile incorecte, adesea curioase. Cât de mult efort a fost nevoie ca arheologii pionieri să demonstreze că vârfurile de silex nu erau „săgeți de tunet” sau că frumoasa pictură policromă din Altamira a fost creată de vânători din paleolitic! Astăzi nu mai punem la îndoială periodizarea a trei secole în arheologia europeană sau legătura dintre descoperirile paleolitice și primele etape ale formării umane, deși sunt la zeci și sute de mii de ani distanță de vremea noastră! Nu este nevoie să se dovedească acum necesitatea observațiilor stratigrafice și planigrafice și a înregistrării resturilor în timpul săpăturilor așezărilor. Posibilitatea reconstituirii compoziției unui efectiv de animale domestice pe baza rămășițelor de oase colectate în așezări nu provoacă scepticism. În cele din urmă, arheologia a dovedit posibilitatea unor reconstrucții extinse de diverse caracteristici ale gospodăriei viața oamenilor antici, precum și procese tehnologice etc. Toate acestea constituie experiența dezvoltată de arheologie în acumularea de cunoștințe despre trecutul istoric și tocmai pe baza acestei experiențe se formează sistemul modern de idei despre proprietățile obiectului cunoașterii și în conformitate cu specificul. a arheologiei ca știință istorică, vorbim de fapt despre două sisteme - un sistem de surse ca rămășițe ale cercetării accesibile directe și perceptibile senzorial (cunoștințe despre monumentele arheologice) și un sistem de cunoștințe despre istoria societăților antice, care este învăţat din aceste surse. Desigur, odată cu dezvoltarea științei, profunzimea cunoștințelor crește atât în ​​domeniul cercetării surselor, cât și al istoriei societăților individuale din trecut.

Al doilea element al sistemului de orientări metodologice formează idei despre sfera activității directe de cercetare, determină formularea unor probleme științifice specifice și, cel mai important, indică metode specifice de rezolvare a acestora. Și aici, fiecare știință particulară își dezvoltă propriile metode specifice și propriile modele de dezvoltare a cercetării, crescând din cunoașterea obiectului cunoașterii, în care experiența activităților de cercetare a științei în general și a fiecărui cercetător în special joacă un rol decisiv. Să dăm un singur exemplu. În arheologie, toate cunoștințele moderne despre monumentele arheologice sunt rezultatul îmbunătățirii continue a metodelor de cercetare pe teren - de la simpla colectare a lucrurilor la dezgroparea stratului cultural al monumentelor până la înregistrarea detaliată a tuturor caracteristici de proiectare rămășițele structurilor și amplasarea lucrurilor în ele - aceasta este calea pe care a parcurs practica săpăturilor arheologice de-a lungul a aproape două secole de dezvoltare. Dar o imagine similară a metodelor de înregistrare și interpretare este caracteristică tuturor celorlalte domenii ale cunoștințelor arheologice. Întregul arsenal modern de procedee de cercetare utilizate în arheologie reprezintă experiența cumulativă acumulată de știință, iar aceasta determină oportunități și modalități suplimentare de îmbunătățire a metodelor de cercetare.

În sfârșit, într-un studiu științific elementul principal- acesta este rezultatul unei cercetări științifice. Ca cadru metodologic, acest principiu ar trebui să sublinieze ce formă specifică ar trebui să fie rezultatul, de ex. ce anume, ce proprietate a obiectului cunoașterii ar trebui cunoscută și sub ce formă specifică ar trebui prezentat rezultatul acestei cercetări. Și aici, probabil, principalul lucru este de a indica cunoașterea profundă a proprietăților și modelelor de dezvoltare ale obiectului. Acest obiectiv joacă un rol extrem de important în dezvoltarea cunoștințelor arheologice. Sarcina este stabilită doar pentru a excava și a descrie un sit arheologic sau este, de asemenea, necesară reconstrucția obiectelor studiate pe baza rezultatelor săpăturilor, aducerea reconstrucției la nivelul unui mod de viață, imaginând sistemul de viață al oamenilor antici în viața de zi cu zi, sau descrieți rămășițele colectate în timpul săpăturilor ca anumite obiecte culturale, prezentați-le în comparație cu altele. Sau, în sfârșit, se va pune sarcina de a clarifica modelul de dezvoltare socio-istoric a populației care a lăsat aceste monumente în sistemul societății din care a aparținut. Toate acestea sunt rezultatele unei abordări diferite pentru stabilirea sarcinilor de cercetare cognitivă și, prin urmare, obținerea unor rezultate specifice.

Desigur, în arheologie, ca și în alte științe, și poate mult mai mult, ceea ce contează este dacă optimul (în ceea ce privește profunzimea dezvăluirii esenței socio-istorice) pentru o anumită perioadă de cercetare se realizează în lucrări individuale sau în mase, care vor determina nivelul maxim de dezvoltare a cunoștințelor științifice în general. Toate acestea acționează în cele din urmă ca un „criteriu științific” pentru fiecare perioadă de dezvoltare a cunoștințelor științifice în arheologie.

Orientările metodologice în sine, ca orice concepte metodologice, pot fi formulate numai în lumina anumitor sarcini cognitive propuse de știință în diferite perioade ale dezvoltării sale. Desigur, acestea ar trebui să fie sarcini de natură cea mai generală care să unească și să modeleze întregul sistem științific dat, dându-i un aspect specific, calitativ diferit în dezvoltarea cunoștințelor domeniului său de studiu. Asemenea sarcini pot fi propuse numai pe baza principiilor fundamentale concept teoretic, acoperind toată diversitatea obiectelor directe de cercetare și toată bogăția de cunoștințe științifice concrete despre acestea într-un singur sistem ca o anumită integritate a lumii obiective. Acest rol al principiilor teoriei fundamentale decurge din poziția privind primatul cunoștințelor teoretice în formarea cunoștințelor științifice în ansamblu: înțelegerea materialului empiric poate fi realizată numai pe baza cunoștințelor teoretice.

Problema teoriei fundamentale, ca factor care modelează cunoștințele arheologice, nu a fost încă ridicată în mod explicit în arheologie – atât în ​​general, cât și în ceea ce privește geneza cunoștințelor arheologice. Fără a dezvălui deocamdată această problemă, întrucât va face obiectul unei analize amănunțite în viitor, vom reține doar că, aparent, cel mai principiu general Teoria fundamentală a arheologiei constă în corelarea acesteia cu cunoașterea de tip istoric. Principiile teoriei fundamentale sunt exprimate în rezultatele finale ale cercetării științifice. Prin urmare, pentru a contura principiile pe care s-au bazat cunoștințele, este necesar să se analizeze cunoștințele științifice ale acestei științe în sine. Mai mult, aceste cunoștințe reflectă și toate liniile directoare metodologice care s-au format pe baza acestor principii ale teoriei fundamentale. O astfel de analiză face în cele din urmă posibilă identificarea etapelor calitative ale dezvoltării cunoștințelor dintr-un domeniu de știință.

Dar semnificația principală a unei astfel de analize, poate, nu este doar aceea că devine posibilă evidențierea anumitor perioade în dezvoltarea cunoștințelor științifice. Valoarea sa euristică este mai mare prin faptul că ne permite să urmărim și să conturăm mai clar perspectivele de dezvoltare a unui anumit sistem științific privat, să formulăm sarcini specifice perfecţionarea efectivă a activităţii cognitive în realizarea scopului principal – obţinerea de noi cunoştinţe. Prin urmare, dacă se pune problema studierii genezei cunoștințelor științifice, prin urmare, determinând trăsăturile specifice ale dezvoltării acesteia în diferite perioade, atunci este necesar să ne întoarcem în primul rând la analiza fundamentelor științei, deoarece acestea sunt acestea. care determină atât specificul cunoașterii științifice private la fiecare etapă istorică a dezvoltării sale, cât și acele transformări revoluționare care au loc la cotitura acestor etape. Cu toate acestea, o astfel de analiză și identificare a perioadelor de formare a nivelurilor calitativ noi de cunoștințe științifice specializate nu este în niciun caz un proces spontan pentru fiecare știință. Formularea ei este determinată de cursul general de dezvoltare a întregii științe ca un singur sistem specific de activitate, în care la fiecare etapă istorică idei speciale despre forma cunoașterii (subiect-centrism, sistematicitate, metasistemism), sistematicitatea etapelor cunoașterii. (structură, comportament, structură), reflecție științifică (ontologie), epistemologie și metodologie), etc., care au fost discutate în detaliu în prima secțiune a acestei lucrări. Și în mod firesc, această stare generală a gândirii științifice a fiecărei epoci se reflectă în știința arheologică, pe care vom încerca să o arătăm atunci când periodăm dezvoltarea arheologiei.

De asemenea, se pot distinge teoriile sociologice în funcție de orientarea lor primară: fundamentalȘi aplicat. Primele sunt orientate spre soluții probleme științifice, sunt asociate cu formarea cunoștințelor sociologice, aparatului conceptual al sociologiei și metodelor de cercetare sociologică. Ei răspund la două întrebări: „Ce se știe?” (obiect) și „Cum se știe?” (metodă), adică asociată cu rezolvarea problemelor cognitive. Acestea din urmă sunt concentrate pe rezolvarea problemelor sociale actuale, sunt asociate cu transformarea obiectului studiat și răspund la întrebarea: „De ce este cunoscut?” Teoriile de aici diferă nu prin obiect sau metodă, ci prin scopul pe care sociologul și-l stabilește, indiferent dacă rezolvă probleme cognitive sau practice.

Teoriile aplicate sunt axate pe găsirea mijloacelor de atingere a scopurilor practice conturate de societate, modalități și mijloace de utilizare a legilor și tiparelor cunoscute de teoriile fundamentale. Teoriile aplicate se referă direct la anumite ramuri practice ale activității umane și răspund direct la întrebarea: „Pentru ce?” (Pentru dezvoltare sociala, îmbunătățirea relațiilor sociale etc.). Natura aplicată (practică) a teoriilor sociologice este determinată de contribuția pe care o aduc la teoriile legate direct de rezolvarea problemelor dezvoltării sociale.

Semnul „fundamentalității” nu coincide cu semnul „teoreticității” și invers, deși cel de-al doilea termen este adesea folosit ca sinonim pentru primul: fizică teoretică, psihologie teoretică, biologie teoretică. Aici „teoretic” înseamnă nu numai nivelul teoretic al cunoștințelor științifice, spre deosebire de empiric, ci și orientarea teoretică, fundamentală, spre deosebire de practică, aplicată.

Cunoștințele teoretice acționează ca fundamentale în comparație cu cunoștințele aplicate, mai degrabă decât cele empirice și nu exclud orientarea practică. Caracteristici precum „aspectul practic”, „funcția aplicată” sunt destul de aplicabile nivelului teoretic de cunoștințe. Antiteza ei nu este cunoașterea aplicată, ci cunoașterea empirică.

Astfel, împărțirea teoriilor după orientare în fundamentale și aplicate este destul de arbitrară, deoarece oricare dintre ele aduce direct sau indirect o anumită contribuție la soluționarea atât a problemelor științifice, cât și a celor practice. În sens strict, ar trebui să vorbim doar despre orientarea predominantă a unei anumite teorii: științifică, fundamentală sau practică, aplicată, care dă temei pentru încadrarea ei într-o anumită categorie. Același lucru este valabil și pentru cercetarea sociologică empirică: acestea pot fi concentrate pe rezolvarea problemelor științifice, de exemplu, formarea unei teorii sociologice speciale, sau a celor practice, legate, de exemplu, de îmbunătățirea structurii sociale a societății. De fapt, aceste două aspecte ale cunoașterii sociologice sunt indisolubil legate și, fiind legate de sociologia în ansamblu, formează în cele din urmă două dintre toate funcțiile: cognitivă și practică.

Deci, termenii „fundamental” și „aplicat” denotă aspectul, direcția cunoașterii sociologice în ansamblu și nu sunt identici cu termenii „teoretic” și „empiric”, denotând nivelurile acesteia. În primul caz, baza divizării este stabilirea țintei, în al doilea - nivelul de abstractizare.

O circumstanță semnificativă trebuie remarcată aici. Împărțirea teoriilor sociologice în niveluri și tipuri pe diferite temeiuri (după obiect, nivel de abstractizare, categorie sociologică, abordare, metodă, stabilire a țintei etc.), adică construcția tipologiei lor și, în cele din urmă, ierarhia lor justificată, într-un singur sens sau alta reflectă structura complexă a subiectului sociologiei, felul în care este descrisă, împărțită în „niveluri”, „laturi”, „aspecte”, „sfere”. Cu alte cuvinte, problemele structurii subiectului de sociologie și cunoștințele sociologice sunt strâns legate, iar acest lucru, la rândul său, înseamnă că o descriere adecvată a subiectului sociologiei necesită îmbunătățirea constantă a conceptelor metodologice legate de descrierea structurii. a cunoştinţelor care o reflectă.

Alte tipuri de teorii

Diferență între dinamicȘi stocastică(din greaca stocazie- o presupunere) teorii constau în natura legilor şi proceselor care le stau la baza. Teoriile dinamice caracterizează comportamentul unui sistem sau obiect într-o manieră strict lipsită de ambiguitate. Teoriile stocastice se bazează pe legi statistice. Aceste teorii descriu sau explică comportamentul unui sistem sau obiect cu un anumit grad de probabilitate. O explicație stocastică (sau statistică) dezvăluie conținutul unui sistem (obiect) sub forma unor anumite dependențe statistice, care acționează ca forme de manifestare a tiparelor care determină comportamentul unui sistem (obiect) dat. Acest tip de explicație implică întotdeauna un grad mai mare sau mai mic de probabilitate. Acesta este primul lucru. Și, în al doilea rând, explicația stocastică depinde în mare măsură de analiza teoretică a obiectului studiat. În caz contrar, explicația statistică va fi divorțată de tendințele generale în dezvoltarea unui obiect dat, de mecanismul care este descris în dependențele statistice.

Teoriile care descriu modificări în structura obiectului studiat aparțin categoriei teorii de dezvoltare, iar teoriile care descriu factorii care stabilizează structura sa constituie o clasă teorii ale functionarii.