Третья глобальная научная революция и становление неклассической науки. Электромагнитная и квантово-полевая картины мира

Третья научная революция конца XIX — начала XX в. связана со становлением нового (неклассического) естествознания и, соответственно, новой научной картины мира, сначала электромагнитной, а затем квантово-полевой.

Электромагнитная картина мира формировалась на основе электродинамики Дж. К. Максвелла и теории относительности А. Эйнштейна. В рамках электромагнитной картины мира сложилась континуальная (от фр. continuel — непрерывный) модель реальности. Материя рассматривалась как существующая в виде вещества и поля. Главным является поле, а значит, мир — это электродинамическая система, построенная из электрически заряженных частиц, взаимодействующих посредством поля.

Движение понималось как распространение колебаний в поле, которые описываются законами электродинамики. В период становления и развития электромагнитной картины мира физика знала два взаимодействия — гравитационное и электромагнитное. Оба эти взаимодействия объяснялись исходя из понятия «поле». Эго означало, что и то и другое взаимодействие передается с помощью промежуточной среды, т.с. поля со скоростью, равной скорости света.

В первоначальной электромагнитной картине мира сохранялось понятие абсолютного и пустого пространства, которое было заполнено мировым эфиром. Электромагнитное поле представлялось как колебания эфира. С неподвижным эфиром пытались связать абсолютную систему отсчета. Создание А. Эйнштейном специальной теории относительности привело к отказу от эфира и от понятий абсолютного пространства и абсолютного времени и разработке реляционной (относительной) концепции пространства и времени. В общей теории относительности метрика пространства и времени связывается с распределением гравитационных масс во Вселенной, тем самым утверждается связь пространства, времени, движения и материи.

Общая теория относительности стала последней крупной теорией, разработанной в рамках электромагнитной картины мира.

Дальнейшее развитие физики показало, что электромагнитная картина мира имеет ограниченный характер. Главная трудность здесь заключалась в том, что континуальное понимание материи не согласовывалось с опытными фактами, подтверждающими дискретность многих ее свойств — заряда, излучения, действия. Не удавалось объяснить соотношения между полем и зарядом, устойчивость атомов, их спектры, явление фотоэффекта, излучение абсолютно черного тела. Все это свидетельствовало об относительном характере электромагнитной картины мира и необходимости замены ее новой картиной мира.

Вскоре на смену электромагнитной картине мира пришла новая — квантово-нолевая картина мира, объединившая дискретность механистической и непрерывность электромагнитной картины мира.

Квантово-полевая картина мира формируется на основе квантовой механики, описывающей состояние и движение микрообъектов, которая является базой для развития нсклассического естествознания.

В рамках квантово-полевой картины мира сложились квантово-полевая модель реальности: материя обладает корпускулярными и волновыми свойствами, т.е. каждый элемент материи характеризуется свойствами волны и частицы. На уровне микромира деление материи на вещество и иоле условно; материя обладает корпускулярными и волновыми свойствами, но проявляет их в зависимости от условий; дискретность и непрерывность материи находятся в диалектическом единстве.

Движение рассматривается как частный случай фундаментального физического взаимодействия. Различают четыре вида фундаментальных взаимодействий в природе: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. В мире микрообъектов движение не имеет определенной траектории, поскольку микрообъект, обладая волновыми и корпускулярными свойствами, не может иметь одновременно вполне определенных значений координаты и скорости (импульса).

В квантово-полевой картине мира окончательно утверждаются представления об относительности пространства и времени, они перестают быть независимыми друг от друга и, согласно теории относительности, сливаются в единое четырехмерное пространство-время.

Спецификой квантово-полевых представлений о закономерности и причинности является то, что они выступают в вероятностной форме, в виде статистических законов.

Картина реальности включает в себя, с одной стороны, характеристики исследуемого объекта, а с другой — условия наблюдения, что приводит к изменению методологии познания и отношения к физической реальности.

В процессе всех этих революционных преобразований формировались идеалы и нормы новой, неклассической науки, к которым относятся:

• • понимание относительной истинности теорий и картины природы, выработанной на том или ином этапе развития естествознания;
• • признание истинности нескольких отличающихся друг от друга конкретных теоретических описаний одной и той же реальности, поскольку в каждом из них может содержаться момент объективно-истинного знания;
• • отход от объективизма классической науки и учет того, что представления о реальности зависят от средств ее познания и от субъективных факторов исследования.