Вопрос №14. Экспериментально установлено существование в природе двух типов фундаментальных взаимодействий: • гравитационного взаимодействия

Экспериментально установлено существование в природе двух типов фундаментальных взаимодействий: • гравитационного взаимодействия

• электромагнитных взаимодействий (взаимодействий электрических и магнитных полей)

У данных фундаментальных взаимодействий есть соответствующие им поля, поэтому их существование невозможно оспаривать.

Доказательствами существования в природе иных фундаментальных взаимодействий - физика не располагает.

Гипотетические фундаментальные взаимодействия

По поводу гипотетических фундаментальных взаимодействий (сильного взаимодействия и воображаемого слабого взаимодействия) - то на их существовании настаивает квантовая теория, а полевая теория элементарных частиц отрицает:

• Так сильное взаимодействие было постулировано, в результате невозможности объяснить удержание нуклонов в атомном ядре с помощью электромагнитных взаимодействий. Такое объяснение квантовой теории устраивало до появления компьютеров. Но теперь благодаря компьютерам появилась возможность рассчитывать взаимодействия не только электрических полей элементарных частиц, но и магнитных чем и воспользовалась полевая теория элементарных частиц. Таким образом, ядерные силы можно вполне описать электромагнитными взаимодействиями.

• воображаемое

Слабое взаимодействие было постулировано квантовой теорией для объяснения распада свободного нейтрона.

В противовес этому полевая теория элементарных частиц утверждает, что распады элементарных частиц, равно как и любые реакции подчиняются законам природы (в том числе и закону сохранения энергии) и зависят от условий, в которых находится элементарная частица. Помещение свободного нейтрона в атомное ядро приведет к смещению его энергетического уровня, что повлияет на наличие каналов распада и скорость протекания реакций.

Согласно полевой теории элементарных частиц, в основе механизма распада элементарных частиц лежит стремление каждой элементарной частицы перейти на более низкий энергетический уровень (аналогичное наблюдаем в атоме и атомном ядре). Оно ограничено законами природы, наличием других элементарных частиц и их энергетическими уровнями. Таким образом как и в начале XX века известные в природе силы по-прежнему сводятся только к двум фундаментальным взаимодействиям: электромагнитному и гравитационному.

Существование в природе прочих типов фундаментальных взаимодействий требуется доказать - а не постулировать.

7 Модели науки.
Развитие науки связано с развитием структуры научных знаний. Все модели науки имеют основу по Куну и ЛакатосуКун выделяет два этапа 1) период нормального развития науки 2) кризисПри нормальном развитии науки новые научные знания развиваются на основ6е тех знаний., которые были уже известны ранее. Новые научные знания объясняются с помощью старых теорий. Но при появлении новых научных фактов, которые не могут быть объяснены, начинают создаваться новые теории, которые позволяют лучше объяснить старые явления. И предсказать новые явления в будущем. В результате наука отказывается от старых парадигм и формулирует новые. Момент смены парадигм Кун называет кризисом в науке. Выбирая новую парадигму научные сообщества основываются как на рациональных, так и на нерациональных основаниях. Т.е они верят, что новая парадигма решает задачи лучше, но опирается на прежние знания.Модель развития науки по Лакатосу подобно модели Куна. По Лакатолсу развитие науки происходит чесрез смену научно-исследовательских программ. Лакатос разделяет процесс развития науки на 2 этапа: 1)прогресс; 2) регресс.На границы (насыщение, т.е. научное сообщество выбирает более совершенное знание, которое не просто объясняет известный фактор, но и предсказывает новые, неизвестные на данный момент факты).Постепенно старая научная программа вытесняется новой и через некоторое время ее принимает все научное сообщество. Процесс смены научных программ называется научной революцией. По мнению Лакатоса схему развития науки можно представить как борьбу различных научных программ, конкурирующих между собой. Лакатос предлагает различать внутреннюю и внешнюю историю. Внутренняя история связана с использованием идей и методов. Внешняя история связана с отдельными личностями, т.е. с деятельностью самого ученого. Другие модели науки так же рассматривают различные аспекты ее развития. Одни ученые рассматривают рациональное как иррациональных моментов, или только иррациональные, или только иррациональные. Считают, что внутри может существовать множество равноправных знаний. А развитие науки идет за счет их конкуренции.Три модели: 1. История науки как кумулятивный, поступательный, прогрессивный процесс. 2. История науки как развитие через научные революции. 3. История науки как совокупность индивидуальных, частных ситуаций. Модель Куна: Создавая новое, старое не отбросить, а пересмотреть, дополнить его новыми знаниями парадигма (признание всеми научные достижения, которые в течение определенного времени дают научному сообществу модель постановки проблем и их решения). Лакатос: модель очень близка к позиции Куна. Считает, что создавая новое, старое можно откинуть, не использовать, а для нового создавать тенденции.

33.Концепции происхождения и эволюции вселенной.
Модель расширяющейся Вселенной.Современная космология – наука, изучающая Вселенную как единое целое. Космогония – наука о происхождении и эволюции косм. тел, систем в космосе. В наст. время под понятием “космос” подразумевают астроном. определение Вселенной. Метагалактика – часть Вселенной, доступная совр. астроном. наблюдениям; включает в себя несколько млрд. галактик. Соврем. космология представляет собой астрофизич. теорию, структуры и динамики изменения метагалактики. Основывается на изучении звездных, планетных систем на астроном. наблюдениях, на общей теории относит-ти, физике высоких плотностей и микропроцессов. Космология использует филос. концепции, т.к. невозможность проведения экспериментов требует объяснений, фактов с точки зрения филос. понятий. Таким образом, она представляет собой сложную систему естественнонауч. и филос. знаний о Вселенной, основанных на наблюдениях и выводах, которые относятся к наблюдаемой части Вселенной. Основная задача: найти во Вселенной следы тех процессов, которые происходили при ее рождении. Это 3 пространственных и 1 временное измерение, 4 фундам. взаимодействия, преобладание частиц над античастицами.Наша Вселенная расширяется. Главное взаимодействие в космосе – гравитация. Определяющая сила – тяготение. Поэтому динамика косм. материи определяется теорией тяготения, в совр. науке – релятивистской теорией тяготения. По теории относ-ти Эйнштейна распределение и движение материи изменяют геометр. св-ва пространства и времени. Гравит. поле в космосе проявляется как искривление пространства и времени. Чем > поле, тем > искривление. Чтобы построить модель Вселенной Эйнштейн предположил, что св-ва пространства и времени неизменны, т.е. кривизна пространства постоянна. Поэтому Эйнштейн ввел косм. силу отталкивания, которая уравновешивала бы силу притяжения тел во Вселенной, т.е. он считал, что Вселенная конечна, но безгранична (пространство замыкается само на себя). Стационарная модель Эйнштейна была подвергнута критике в 1922 г. Математик Фридман доказал, что можно построить 3 модели Вселенной. Вселенная не может быть стационарной, она должна расширяться. Он имел виду, что идет расширение пространства, но не увеличение расстояния в мире. Эйнштейн признал критику Фридмана. Модели Вселенной: 1.радиус кривизны пространства растет; Вселенная бесконечно расширяется из одной точки. 2.радиус растет; Вселенная расширяется из некоторого конечного объема. 3.пульсирующая Вселенная; периодически происходит изменение кривизны пространства, идут периоды расширения и сжатия. Выбор модели зависит от плотности в-ва Вселенной. Они были подтверждены наблюдениями за движением галактик, т.е. наблюдался эффект красного смещения. Это доказывает, что Вселенная расширяется (55км/с). В космологии утвердилась модель расширяющейся Вселенной. Впоследствии эволюция Вселенной будет зависеть от сред. плотности в-ва Вселенной и его соотношения с критич. плотностью. В наст. время?в-ва/?крит.<1, Вселенная расширяется, но оно близко к 1. Если бы?в-ва/?крит.«1, то можно говорить об открытой модели Вселенной, расширяющейся с огромной скоростью. Если?в-ва/?крит.>1, то темп расширения Вселенной остановится и начнется сжатие вплоть до исходного состояния (точки сингулярности), когда V мал, а плотность огромна. Поэтому считают, что наша Вселенная будет расширяться еще 10-19 млрд. лет. Однако существуют др. гипотезы расширения Вселенной.
Модель горячей Вселенной.В основе представления об эволюции Вселенной лежит модель горячей Вселенной (большого взрыва). На ранней стадии своей эволюции Вселенная была сгустком в-ва огромной плотности, с высокой tо и очень малым V. Затем в результате большого взрыва, вызванного силой косм. отталкивания, разорвавшей начальное состояние Вселенной, выделилось большое кол-во тепла и Вселенная начала быстро расширяться; затем темп расширения замедлился. В первые мгновения Вселенная была холодной и представляла собой состояние физ. вакуума. За счет выделения энергии из физ. вакуума как активной формы материи, Вселенная нагрелась до огромной tо. Длительное время во Вселенной не было в-ва. Она представляла собой смесь из виртуальных частиц, которые переносили взаимодействие в теории великого объединения. В этот момент произошло разделение в-ва и антив-ва. К этому времени были сформированы пространственно-временные характ-ки. С образованием в-ва и антив-ва произошла частичная аннигиляция в-ва, благодаря которой антив-во исчезло, превратившись в энергию?-квантов. Затем оно остыло и образовало фоновое (реликтовое) излучение с tо 3К (-270°С). Через несколько мгновений были образованы все известные частицы и античастицы. Установилось их равновесие, и произошло распределение энергии между ними. Образованию в-ва препятствовала высокая t°, нов результате нарушения калибровочных симметрий отделилось электромагн. излучение. Еще до этого момента отделилось гравит. взаимодействие. Частицы приобрели массу, но некоторым (фотон, нейтрино) массы не досталось. В результате объединения кварков возникли протоны и нейтроны. Истинные частицы (электрон, кварк, нейтрино, фотон) возникли раньше. В результате снижения t° и образования протонов, нейтронов и электронов стало возможно образование атомов водорода и синтез атомов гелия. Электронные нейтрино стали реликтовыми с t° 2К, они не могут взаимодействовать с в-вом и существуют до сих пор. Подтверждением этой теории служит: 1.возраст небесных тел (10-15 млрд. лет у старых звезд). 2.внегалактические источники давали раньше излучение более интенсивное, чем сейчас. 3.распределение хим. элементов во Вселенной:?Н и?Не. Реликтовое излучение с t° 2К.