ทฤษฎีพื้นฐาน ตัวอย่างทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ เรื่องความสัมพันธ์ระหว่างทฤษฎีไดนามิกพื้นฐานและทฤษฎีทางสถิติ

ผนังนั้นแข็ง และถ้าคุณเทน้ำลงในกรด มันจะระเบิด กฎทางกายภาพทั้งหมดของโลกอันหนาแน่นทั้งหมด ทางวิทยาศาสตร์ ทฤษฎีซึ่งนำไปปฏิบัติในการกระทำเฉพาะนั้นถูกสร้างขึ้นโดยมนุษย์ ผู้คนได้สร้างโลกที่พวกเขาอาศัยอยู่ ในตอนเช้า... ในธุรกิจใดๆ ก็ตาม คุณต้องการความศรัทธาอันแน่วแน่ไม่สั่นคลอน การขยายจิตสำนึก และความอดทนมหาศาล พระเยซูคริสต์ด้วยพระองค์เอง ตัวอย่างได้แสดงให้เห็นความสามารถของมนุษย์ อยู่ในโลกที่หนาแน่น ในโครงสร้างทางกายภาพ ไม่ต่างจากมนุษย์ ยกเว้น...

https://www.site/religion/13237

และความจริงที่ว่าในทุกยุคสมัยเหล่านี้มีสิ่งมีชีวิตในตระกูลเดียวกันอยู่ นั่นก็คือการตรวจจับ ตัวอย่าง, ไดโนเสาร์ที่มีอยู่อย่างต่อเนื่องตั้งแต่โปรเทโรโซอิกไปจนถึงซีโนโซอิก, ไทรโลไบต์ซีโนโซอิก, แมมมอธไซลูเรียน, อาร์คีออปเทอริกซ์ริเฟียน ฯลฯ แต่สิ่งนี้... มีรากฐานและรากฐานมาจากศาสนาที่นับถือพระเจ้าองค์เดียว (Golovin, 2001) อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริงแล้ว วิวัฒนาการสามารถเป็นที่ยอมรับได้ ทางวิทยาศาสตร์ ทฤษฎีแต่ลัทธิเนรมิตสมัยใหม่ไม่สามารถทำได้ ด้วยเหตุผลอย่างน้อยสองประการ ประการแรกใน...

https://www..html

สมมติฐานที่สามถูกปฏิเสธ และสมมติฐานที่สองกึ่งอนุรักษ์นิยมได้รับสิทธิการเป็นพลเมือง อันนี้-ขอย้ำ คลาสสิค- ตัวอย่างแสดงให้เห็นว่าในการค้นหาความจริงอย่างแท้จริง สมมติฐานต่างๆ ได้รับการพิจารณาและทดสอบอย่างเป็นเรื่องเป็นราวอย่างไร นักวิทยาศาสตร์ตัวจริง... และหากในยุคของเรามีคนที่ "โค่นล้ม" อณูพันธุศาสตร์ ทฤษฎีทฤษฎีสัมพัทธภาพหรืออื่น ๆ ที่ได้รับการจัดตั้งขึ้นอย่างมั่นคงและตรวจสอบแล้ว ทางวิทยาศาสตร์ ทฤษฎีแล้วสิ่งเหล่านี้อาจเป็นคนโง่เขลาที่ไม่รู้หนังสือหรือคนหลอกลวงโดยสิ้นเชิง ในทางตรงกันข้ามหลัก...

https://www..html

และมันแสดงให้เห็นบทบาทที่แท้จริงของมนุษย์ในโลกนี้ ทางวิทยาศาสตร์ ทฤษฎีปรัชญาวัตถุนิยมก่อนมาร์กซิสต์ซึ่งไม่มี สังคมซึ่งมีการใคร่ครวญในแก่นแท้ ได้ประกาศให้มนุษย์เป็นส่วนหนึ่งของธรรมชาติ และเปรียบธรรมชาติกับกลไกขนาดมหึมา โดยที่... การใช้หลักปฏิกิริยาของการเคลื่อนไหว ซึ่งจะทำให้บุคคลสามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลกได้ ทันสมัยทางวิทยาศาสตร์

https://www..html

... -การปฏิวัติทางเทคโนโลยีเร่งการเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมของมนุษย์ให้กลายเป็นปัจจัยจักรวาล การค้นพบวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและเทคโนโลยี... ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ จักรวาล. นี้ทฤษฎี ทฤษฎีในที่สุดก็ได้ก่อตั้งขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 พื้นฐานของที่มีอยู่ บิ๊กแบงก็กลายเป็นทฤษฎี ทฤษฎีทฤษฎีสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์. คนอื่นๆ ทฤษฎีและด้วยเหตุนี้จากอย่างไร จักรวาล. นี้... ข้อเท็จจริงและหลักฐาน แต่ยืนหยัดในตำแหน่งทางวิทยาศาสตร์ของคุณ สีสันสวยงามมาก ตัวอย่างเปลี่ยนวิทยาศาสตร์เป็นศาสนา... ทีนี้มาดูกันว่า "วาฬ" แบบไหน...

การก่อตัวของฟิสิกส์ (จนถึงศตวรรษที่ 17)ปรากฏการณ์ทางกายภาพของโลกโดยรอบดึงดูดความสนใจของผู้คนมายาวนาน ความพยายามในการอธิบายเชิงสาเหตุของปรากฏการณ์เหล่านี้เกิดขึ้นก่อนการสร้างปรัชญาในความหมายสมัยใหม่ของคำ ในโลกกรีก-โรมัน (ศตวรรษที่ 6 ก่อนคริสต์ศักราช - ศตวรรษที่ 2) แนวคิดเกี่ยวกับโครงสร้างอะตอมของสสารเกิดขึ้นครั้งแรก (Democritus, Epicurus, Lucretius) ระบบ geocentric ของโลกได้รับการพัฒนา (ปโตเลมี) กฎที่ง่ายที่สุดถูกสร้างขึ้น สถิตยศาสตร์ (กฎของการงัด) กฎของการแพร่กระจายเป็นเส้นตรงและกฎการสะท้อนของแสงถูกค้นพบหลักการของอุทกสถิตถูกกำหนด (กฎของอาร์คิมีดีส) การแสดงอาการที่ง่ายที่สุดของไฟฟ้าและแม่เหล็กถูกสังเกต

ผลลัพธ์ของความรู้ที่ได้รับในศตวรรษที่ 4 พ.ศ จ. ล้มเหลวโดยอริสโตเติล ฟิสิกส์ของอริสโตเติลมีข้อกำหนดที่ถูกต้องบางประการ แต่ในขณะเดียวกัน ยังขาดแนวคิดที่ก้าวหน้าหลายประการจากรุ่นก่อนๆ โดยเฉพาะสมมติฐานเกี่ยวกับอะตอม ด้วยความตระหนักถึงความสำคัญของประสบการณ์ อริสโตเติลจึงไม่ได้พิจารณาว่านี่เป็นเกณฑ์หลักสำหรับความน่าเชื่อถือของความรู้ โดยเลือกใช้แนวคิดเชิงคาดเดา ในยุคกลาง คำสอนของอริสโตเติลซึ่งคริสตจักรบัญญัติให้เป็นนักบุญ ได้ชะลอการพัฒนาวิทยาศาสตร์มาเป็นเวลานาน

วิทยาศาสตร์ได้รับการฟื้นฟูในศตวรรษที่ 15 และ 16 เท่านั้น ในการต่อสู้กับคำสอนทางวิชาการของอริสโตเติล ในช่วงกลางศตวรรษที่ 16 เอ็น. โคเปอร์นิคัสหยิบยกระบบเฮลิโอเซนทริกของโลกและวางรากฐานสำหรับการปลดปล่อยวิทยาศาสตร์ธรรมชาติจากเทววิทยา ความต้องการในการผลิต การพัฒนางานฝีมือ การขนส่ง และปืนใหญ่ถูกกระตุ้น การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ขึ้นอยู่กับประสบการณ์ อย่างไรก็ตามในศตวรรษที่ 15-16 การศึกษาเชิงทดลองส่วนใหญ่เป็นการสุ่ม เฉพาะในศตวรรษที่ 17 เท่านั้น การประยุกต์ใช้วิธีทดลองในวิชาฟิสิกส์อย่างเป็นระบบเริ่มขึ้น และสิ่งนี้นำไปสู่การสร้างทฤษฎีทางกายภาพพื้นฐานข้อแรก - กลศาสตร์คลาสสิกของนิวตัน

การก่อตัวของฟิสิกส์ในฐานะวิทยาศาสตร์ (ต้นศตวรรษที่ 17 – ปลายศตวรรษที่ 18)

การพัฒนาสรีรวิทยาเป็นวิทยาศาสตร์ในความหมายสมัยใหม่ของคำนี้มาจากผลงานของ G. Galileo (ครึ่งแรกของศตวรรษที่ 17) ซึ่งเข้าใจถึงความจำเป็นในการอธิบายการเคลื่อนไหวทางคณิตศาสตร์ เขาแสดงให้เห็นว่าอิทธิพลของวัตถุที่อยู่รอบๆ บนวัตถุที่กำหนดนั้นไม่ได้กำหนดความเร็ว ดังที่เชื่อกันในกลศาสตร์ของอริสโตเติล แต่เป็นการเร่งความเร็วของร่างกาย ข้อความนี้แสดงถึงการกำหนดกฎความเฉื่อยชุดแรก กาลิเลโอค้นพบหลักการสัมพัทธภาพในกลศาสตร์ (ดูหลักการสัมพัทธภาพของกาลิเลโอ) พิสูจน์ความเป็นอิสระของการเร่งความเร็วของการตกอย่างอิสระของร่างกายจากความหนาแน่นและมวล ซึ่งพิสูจน์ทฤษฎีของโคเปอร์นิคัส เขายังได้รับผลลัพธ์ที่สำคัญในด้านอื่น ๆ ของฟิสิกส์ เขาสร้างกล้องโทรทรรศน์ที่มีกำลังขยายสูงและด้วยความช่วยเหลือของมันทำให้ค้นพบทางดาราศาสตร์มากมาย (ภูเขาบนดวงจันทร์ ดาวเทียมของดาวพฤหัสบดี ฯลฯ ) การศึกษาปรากฏการณ์ทางความร้อนเชิงปริมาณเริ่มขึ้นหลังจากที่กาลิลเซมประดิษฐ์เทอร์โมมิเตอร์เครื่องแรก

ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 17 ประสบความสำเร็จในการศึกษาก๊าซ อี. ทอร์ริเชลลี นักเรียนของกาลิเลโอได้กำหนดความกดดันบรรยากาศและสร้างบารอมิเตอร์เครื่องแรก อาร์. บอยล์และอี. แมริออท ศึกษาความยืดหยุ่นของก๊าซและคิดค้นกฎก๊าซฉบับแรกซึ่งมีชื่อเป็นชื่อของพวกเขา W. Snellius และ R. Descartes ค้นพบกฎการหักเหของแสง ในเวลาเดียวกัน ก็มีการสร้างกล้องจุลทรรศน์ขึ้นมา ก้าวสำคัญในการศึกษาปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กเกิดขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ 17 ดับเบิลยู. กิลเบิร์ต. เขาพิสูจน์ว่าโลกเป็นแม่เหล็กขนาดใหญ่ และเป็นคนแรกที่แยกความแตกต่างระหว่างปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็กอย่างเคร่งครัด

ความสำเร็จหลักของ F. ศตวรรษที่ 17 คือการสร้างสรรค์กลศาสตร์คลาสสิก การพัฒนาแนวคิดของกาลิเลโอ, เอช. ฮอยเกนส์และรุ่นก่อนอื่น ๆ I. นิวตันในงานของเขา "หลักการทางคณิตศาสตร์ของปรัชญาธรรมชาติ" (1687) ได้กำหนดกฎพื้นฐานทั้งหมดของวิทยาศาสตร์นี้ (ดูกฎกลศาสตร์ของนิวตัน) - ในระหว่างการสร้างกลศาสตร์คลาสสิก อุดมคติของทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ซึ่งยังคงมีอยู่ในปัจจุบัน ได้ถูกรวบรวมไว้เป็นครั้งแรก ด้วยการถือกำเนิดของกลศาสตร์ของนิวตัน ในที่สุดก็เป็นที่เข้าใจกันว่างานของวิทยาศาสตร์คือการค้นหากฎธรรมชาติที่กำหนดขึ้นในเชิงปริมาณโดยทั่วไปที่สุด

กลศาสตร์ของนิวตันประสบความสำเร็จสูงสุดในการอธิบายการเคลื่อนที่ของเทห์ฟากฟ้า ตามกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ที่กำหนดโดย J. Kepler บนพื้นฐานของการสังเกตของ T. Brahe นิวตันค้นพบกฎแรงโน้มถ่วงสากล (ดูกฎแรงโน้มถ่วงของนิวตัน) - กับด้วยความช่วยเหลือของกฎนี้ ทำให้สามารถคำนวณการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ และดาวหางในระบบสุริยะได้อย่างแม่นยำอย่างน่าทึ่ง และอธิบายการขึ้นและลงของมหาสมุทรได้ นิวตันยึดมั่นในแนวคิดของการกระทำระยะไกลตามที่ปฏิสัมพันธ์ของวัตถุ (อนุภาค) เกิดขึ้นทันทีผ่านช่องว่างโดยตรง แรงปฏิสัมพันธ์จะต้องถูกกำหนดโดยการทดลอง เขาเป็นคนแรกที่กำหนดแนวความคิดคลาสสิกเกี่ยวกับอวกาศสัมบูรณ์อย่างชัดเจนในฐานะที่บรรจุสสาร โดยไม่ขึ้นกับคุณสมบัติและการเคลื่อนที่ของวัตถุ และเวลาที่ไหลสม่ำเสมอสม่ำเสมอ จนกระทั่งมีการสร้างทฤษฎีสัมพัทธภาพ แนวคิดเหล่านี้ไม่เคยมีการเปลี่ยนแปลงใดๆ

การค้นพบกระแสไฟฟ้าโดย L. Galvani และ A. Volta มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาทางสรีรวิทยา การสร้างแหล่งพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงที่ทรงพลัง - แบตเตอรี่กัลวานิก - ทำให้สามารถตรวจจับและศึกษาผลกระทบที่หลากหลายของกระแสไฟฟ้าได้ ตรวจสอบผลกระทบทางเคมีของกระแสไฟฟ้า (G. Davy, M. Faraday) V.V. Petrov ได้รับส่วนโค้งไฟฟ้า การค้นพบโดย H.K. Oersted (1820) เกี่ยวกับการกระทำของกระแสไฟฟ้าบนเข็มแม่เหล็กได้พิสูจน์ความเชื่อมโยงระหว่างไฟฟ้าและแม่เหล็ก จากความเป็นเอกภาพของปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก A. Ampere ได้ข้อสรุปว่าปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กทั้งหมดเกิดจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุ - ไฟฟ้าช็อต- ต่อจากนี้ แอมแปร์ได้ทดลองสร้างกฎขึ้นมาเพื่อกำหนดแรงอันตรกิริยาของกระแสไฟฟ้า (กฎของแอมแปร์) .

พ.ศ. 2374 ฟาราเดย์ค้นพบปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า (ดูการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า) . เมื่อพยายามอธิบายปรากฏการณ์นี้โดยใช้แนวคิดของการกระทำระยะไกลพบปัญหาที่สำคัญ ฟาราเดย์หยิบยกสมมติฐาน (ก่อนที่จะค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า) ตามปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นผ่านตัวกลาง - สนามแม่เหล็กไฟฟ้า (แนวคิดของการกระทำระยะสั้น) นี่เป็นจุดเริ่มต้นของการก่อตัวของวิทยาศาสตร์ใหม่เกี่ยวกับคุณสมบัติและกฎพฤติกรรมของสสารรูปแบบพิเศษ - สนามแม่เหล็กไฟฟ้า

แม้กระทั่งก่อนที่จะค้นพบกฎนี้ S. Carnot ในงานของเขาเรื่อง "Reflections on" แรงผลักดันไฟและเครื่องจักรที่สามารถพัฒนาพลังนี้ได้" (1824) ได้รับผลลัพธ์ที่ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับกฎพื้นฐานอีกข้อหนึ่งของทฤษฎีความร้อน - กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ กฎนี้ถูกกำหนดขึ้นในงานของ R. Clausius (1850) และ W. Thomson (1851) เป็นลักษณะทั่วไปของข้อมูลการทดลองที่บ่งชี้ถึงความไม่สามารถย้อนกลับของกระบวนการทางความร้อนในธรรมชาติและกำหนดทิศทางของกระบวนการพลังงานที่เป็นไปได้ การศึกษาของ J. L. Gay-Lussac บนพื้นฐานของการที่ B. Clapeyron พบสมการสถานะของก๊าซในอุดมคติซึ่งสรุปเพิ่มเติมโดย D.I.

พร้อมกับการพัฒนาอุณหพลศาสตร์ทฤษฎีจลน์ศาสตร์ระดับโมเลกุลของกระบวนการทางความร้อนก็พัฒนาขึ้น สิ่งนี้ทำให้สามารถรวมกระบวนการทางความร้อนไว้ภายในกรอบของภาพเชิงกลของโลกและนำไปสู่การค้นพบกฎประเภทใหม่ - กฎทางสถิติซึ่งการเชื่อมโยงทั้งหมดระหว่างปริมาณทางกายภาพนั้นมีความน่าจะเป็น

ในขั้นตอนแรกของการพัฒนาทฤษฎีจลน์ของตัวกลางที่ง่ายที่สุด - ก๊าซ - จูล, ซานตาคลอสและคนอื่น ๆ คำนวณค่าเฉลี่ยของปริมาณทางกายภาพต่างๆ: ความเร็วของโมเลกุล, จำนวนการชนกันต่อวินาที, ค่าเฉลี่ยอิสระ เส้นทาง ฯลฯ ได้รับความขึ้นอยู่กับแรงดันแก๊สกับจำนวนโมเลกุลต่อหน่วยปริมาตรและพลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่เชิงแปลของโมเลกุล ทำให้สามารถเปิดเผยความหมายทางกายภาพของอุณหภูมิเพื่อใช้วัดพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลได้

ขั้นตอนที่สองในการพัฒนาทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุลเริ่มต้นจากงานของ J. C. Maxwell ในปี ค.ศ. 1859 เขาได้นำเสนอแนวคิดเรื่องความน่าจะเป็นเป็นครั้งแรกในวิชาฟิสิกส์ เขาค้นพบกฎการกระจายตัวของโมเลกุลด้วยความเร็ว (ดูการแจกแจงของแมกซ์เวลล์) . หลังจากนั้น ความเป็นไปได้ของทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุลก็ขยายออกไปอย่างมาก และต่อมานำไปสู่การสร้างกลศาสตร์ทางสถิติ L. Boltzmann ได้สร้างทฤษฎีจลน์ของก๊าซและให้การพิสูจน์ทางสถิติของกฎของอุณหพลศาสตร์ ปัญหาหลักที่ Boltzmann สามารถแก้ไขได้ส่วนใหญ่คือการกระทบยอดธรรมชาติของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลแต่ละตัวที่สามารถย้อนกลับตามเวลาได้พร้อมกับกระบวนการที่มองเห็นด้วยตาเปล่าที่ไม่สามารถย้อนกลับได้อย่างชัดเจน ตามข้อมูลของ Boltzmann ความสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ของระบบสอดคล้องกับความน่าจะเป็นสูงสุดในสถานะที่กำหนด การไม่สามารถย้อนกลับของกระบวนการมีความสัมพันธ์กับแนวโน้มของระบบไปสู่สถานะที่เป็นไปได้มากที่สุด ทฤษฎีบทที่เขาพิสูจน์เกี่ยวกับการกระจายพลังงานจลน์เฉลี่ยที่สม่ำเสมอเหนือระดับความเป็นอิสระมีความสำคัญอย่างยิ่ง

กลศาสตร์ทางสถิติแบบคลาสสิกเสร็จสมบูรณ์ในผลงานของ J. W. Gibbs (1902) ซึ่งเป็นผู้สร้างวิธีการคำนวณฟังก์ชันการกระจายสำหรับระบบใดๆ (ไม่ใช่แค่ก๊าซ) ในสภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ กลศาสตร์ทางสถิติได้รับการยอมรับโดยทั่วไปในศตวรรษที่ 20 หลังจากการสร้างโดย A. Einstein และ M. Smoluchowski (1905–06) ตามทฤษฎีจลน์ศาสตร์เชิงโมเลกุลของทฤษฎีเชิงปริมาณของการเคลื่อนที่แบบบราวเนียน ซึ่งได้รับการยืนยันในการทดลองของ J. B. Perrin

ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 กระบวนการที่ยาวนานการศึกษาปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้าเสร็จสิ้นโดย Maxwell ในงานหลักของเขา “บทความเกี่ยวกับไฟฟ้าและแม่เหล็ก” (พ.ศ. 2416) เขาได้กำหนดสมการสำหรับสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (ตามชื่อของเขา) ซึ่งอธิบายข้อเท็จจริงทั้งหมดที่ทราบในเวลานั้นจากมุมมองเดียวและทำให้สามารถทำนายได้ ปรากฏการณ์ใหม่ แมกซ์เวลล์ตีความการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าว่าเป็นกระบวนการสร้างสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนโดยสนามแม่เหล็กสลับ หลังจากนั้น เขาทำนายผลตรงกันข้าม - การสร้างสนามแม่เหล็กโดยสนามไฟฟ้ากระแสสลับ (ดูกระแสแทนที่) . ผลลัพธ์ที่สำคัญที่สุดของทฤษฎีของแมกซ์เวลล์คือข้อสรุปว่าความเร็วของการแพร่กระจายของปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้ามีจำกัด เท่ากับความเร็วแสง การค้นพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเชิงทดลองโดย G. R. Hertz (1886–89) ยืนยันความถูกต้องของข้อสรุปนี้ ตามทฤษฎีของแมกซ์เวลล์ที่ว่าแสงมีลักษณะเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นทัศนศาสตร์จึงกลายเป็นสาขาหนึ่งของไฟฟ้าไดนามิกส์ ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 P. N. Lebedev ค้นพบการทดลองและวัดความดันของแสงที่ทำนายโดยทฤษฎีของ Maxwell และ A. S. Popov เป็นคนแรกที่ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับการสื่อสารไร้สาย

ประสบการณ์ได้แสดงให้เห็นว่าหลักการสัมพัทธภาพที่กำหนดโดยกาลิเลโอ ซึ่งปรากฏการณ์ทางกลเกิดขึ้นเหมือนกันในระบบอ้างอิงเฉื่อยทั้งหมด ก็ใช้ได้กับปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้าเช่นกัน ดังนั้นสมการของแมกซ์เวลล์ไม่ควรเปลี่ยนรูปแบบ (ควรมีค่าคงที่) เมื่อย้ายจากระบบอ้างอิงเฉื่อยระบบหนึ่งไปยังอีกระบบหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ปรากฎว่าสิ่งนี้เป็นจริงก็ต่อเมื่อการแปลงพิกัดและเวลาระหว่างการเปลี่ยนผ่านนั้นแตกต่างจากการแปลงแบบกาลิเลโอซึ่งใช้ได้ในกลศาสตร์ของนิวตัน Lorentz พบการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ (การแปลง Lorentz) , แต่ไม่สามารถให้ความหมายที่ถูกต้องแก่พวกเขาได้ สิ่งนี้ทำโดยไอน์สไตน์ในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของเขา

การค้นพบทฤษฎีสัมพัทธภาพย่อยแสดงให้เห็นข้อจำกัดของภาพทางกลของโลก ความพยายามที่จะลดกระบวนการทางแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นกระบวนการทางกลในตัวกลางสมมุติ - อีเทอร์ - กลับกลายเป็นว่าไม่สามารถป้องกันได้ เห็นได้ชัดว่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นรูปแบบพิเศษของสสารซึ่งพฤติกรรมไม่เป็นไปตามกฎของกลศาสตร์

ในปี พ.ศ. 2459 ไอน์สไตน์ได้พัฒนาทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ซึ่งเป็นทฤษฎีทางกายภาพของอวกาศ เวลา และแรงโน้มถ่วง ทฤษฎีนี้ถือเป็นก้าวใหม่ในการพัฒนาทฤษฎีแรงโน้มถ่วง

ในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 19 และ 20 ก่อนที่จะมีการสร้างทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษก็มีการวางจุดเริ่มต้นของการปฏิวัติที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในด้านฟิสิกส์ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเกิดขึ้นและการพัฒนาของทฤษฎีควอนตัม

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ปรากฎว่าการกระจายพลังงานรังสีความร้อนข้ามสเปกตรัมที่ได้มาจากกฎของฟิสิกส์สถิติคลาสสิกเกี่ยวกับการกระจายพลังงานที่สม่ำเสมอเหนือระดับความเป็นอิสระนั้นขัดแย้งกับประสบการณ์ ตามทฤษฎีที่ว่าสสารควรปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่อุณหภูมิใดๆ สูญเสียพลังงานและทำให้เย็นลงจนเหลือศูนย์สัมบูรณ์ กล่าวคือ ความสมดุลทางความร้อนระหว่างสสารกับรังสีนั้นเป็นไปไม่ได้ อย่างไรก็ตาม ประสบการณ์ในชีวิตประจำวันขัดแย้งกับข้อสรุปนี้ วิธีแก้ปัญหานี้ถูกค้นพบในปี 1900 โดย M. Planck ซึ่งแสดงให้เห็นว่าผลลัพธ์ของทฤษฎีนั้นสอดคล้องกับประสบการณ์ หากเราถือว่าซึ่งขัดแย้งกับพลศาสตร์ไฟฟ้าแบบคลาสสิก อะตอมนั้นปล่อยพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ต่อเนื่อง แต่ในส่วนที่แยกจากกัน - ควอนตัม พลังงานของควอนตัมแต่ละตัวจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ และค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนคือควอนตัมของการกระทำ ชม.= 6.6×10 -27 เช่น× วินาที,ซึ่งต่อมากลายเป็นที่รู้จักในนามค่าคงที่ของพลังค์

ในปี ค.ศ. 1905 ไอน์สไตน์ได้ขยายสมมติฐานของพลังค์ โดยเสนอว่าพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าส่วนที่ปล่อยออกมาจะแพร่กระจายและถูกดูดซับโดยรวมเท่านั้น กล่าวคือ มีพฤติกรรมเหมือนอนุภาค (ต่อมาเรียกว่าโฟตอน) . จากสมมติฐานนี้ ไอน์สไตน์ได้อธิบายกฎของเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกที่ไม่เข้ากับกรอบของไฟฟ้าพลศาสตร์แบบคลาสสิก

ดังนั้น ทฤษฎีเกี่ยวกับแสงในร่างกายจึงได้รับการฟื้นฟูในระดับคุณภาพใหม่ แสงมีพฤติกรรมเหมือนกระแสอนุภาค (คอร์ปัสเคิล) อย่างไรก็ตาม ในเวลาเดียวกัน มันก็มีคุณสมบัติของคลื่นด้วย ซึ่งแสดงออกมาโดยเฉพาะในการเลี้ยวเบนและการแทรกสอดของแสง ด้วยเหตุนี้ คุณสมบัติของคลื่นและร่างกายซึ่งเข้ากันไม่ได้จากมุมมองของฟิสิกส์คลาสสิก จึงอยู่ในแสงโดยมีขนาดเท่ากัน (dualism of light) “การหาปริมาณ” ของการแผ่รังสีนำไปสู่ข้อสรุปว่าพลังงานของการเคลื่อนที่ภายในอะตอมสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในทันทีเท่านั้น ข้อสรุปนี้จัดทำโดย N. Bohr ในปี 1913

ในปีพ. ศ. 2469 Schrödingerพยายามรับค่าพลังงานปรมาณูที่ไม่ต่อเนื่องจากสมการประเภทคลื่นได้กำหนดสมการพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัมซึ่งตั้งชื่อตามเขา W. Heisenberg และ Born (1925) ได้สร้างกลศาสตร์ควอนตัมในรูปแบบทางคณิตศาสตร์อีกรูปแบบหนึ่งที่เรียกว่า กลศาสตร์เมทริกซ์

ตามหลักการของเพาลี พลังงานของอิเล็กตรอนอิสระทั้งชุดในโลหะ แม้จะอยู่ที่ศูนย์สัมบูรณ์ แต่ก็ไม่เป็นศูนย์ ในสภาวะที่ไม่มีการกระตุ้น ระดับพลังงานทั้งหมดเริ่มจากศูนย์และลงท้ายด้วยระดับสูงสุดบางระดับ (ระดับเฟอร์มี) จะถูกครอบครองโดยอิเล็กตรอน ภาพนี้ทำให้ซอมเมอร์เฟลด์อธิบายการมีส่วนร่วมเล็กน้อยของอิเล็กตรอนต่อความจุความร้อนของโลหะ เมื่อถูกความร้อน มีเพียงอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้ระดับเฟอร์มีเท่านั้นที่ตื่นเต้น

ในงานของ F. Bloch, H. A. Bethe และ L. Neel Ginzburg เกี่ยวกับพลศาสตร์ไฟฟ้าควอนตัม ความพยายามครั้งแรกในการศึกษาโครงสร้างของนิวเคลียสอะตอมโดยตรงเกิดขึ้นในปี 1919 เมื่อรัทเทอร์ฟอร์ดโดยการระดมโจมตีนิวเคลียสไนโตรเจนที่เสถียรด้วยอนุภาคอัลฟา ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโดยธรรมชาติไปเป็นนิวเคลียสออกซิเจน การค้นพบนิวตรอนในปี 1932 โดย J. Chadwick นำไปสู่การสร้างแบบจำลองโปรตอน-นิวตรอนสมัยใหม่ของนิวเคลียส (D. D. Ivanenko, Heisenberg) ในปี 1934 คู่สมรส I. และ F. Joliot-Curie ค้นพบกัมมันตภาพรังสีเทียม

การสร้างเครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุทำให้สามารถศึกษาปฏิกิริยานิวเคลียร์ต่างๆ ได้ ผลลัพธ์ที่สำคัญที่สุดของขั้นตอนฟิสิกส์นี้คือการค้นพบฟิชชันของนิวเคลียสของอะตอม

ในปี พ.ศ. 2482-2488 พลังงานนิวเคลียร์ถูกปล่อยออกมาครั้งแรกโดยใช้ปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชัน 235 U และเกิดระเบิดปรมาณู เครดิตสำหรับการใช้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันที่ควบคุมที่ 235 U เพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรมอย่างสันติเป็นของสหภาพโซเวียต ในปี 1954 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกถูกสร้างขึ้นในสหภาพโซเวียต (Obninsk) ต่อมามีการจัดตั้งโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่คุ้มค่าในหลายประเทศ

นิวทริโนและอนุภาคมูลฐานใหม่จำนวนมากถูกค้นพบ รวมถึงอนุภาคที่ไม่เสถียรอย่างยิ่ง - เสียงสะท้อน ซึ่งมีอายุการใช้งานเฉลี่ยเพียง 10 -22 -10 -24 วินาที - การค้นพบความสามารถในการเปลี่ยนกลับได้ของอนุภาคมูลฐานสากลที่ค้นพบ บ่งชี้ว่าอนุภาคเหล่านี้ไม่ใช่อนุภาคมูลฐานในความหมายที่แท้จริงของคำ แต่มีโครงสร้างภายในที่ซับซ้อนซึ่งยังไม่ถูกค้นพบ ทฤษฎีอนุภาคมูลฐานและปฏิกิริยาระหว่างกัน (แรง แม่เหล็กไฟฟ้า และอ่อน) เป็นเรื่องของทฤษฎีสนามควอนตัม ซึ่งเป็นทฤษฎีที่ยังห่างไกลจากความสมบูรณ์

อ่านข้อความและทำงานให้เสร็จสิ้น 21-24

<...>วิทยาศาสตร์เป็นรูปแบบหนึ่งของกิจกรรมของมนุษย์ที่ก่อตั้งขึ้นในอดีต โดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อทำความเข้าใจและเปลี่ยนแปลงความเป็นจริงเชิงวัตถุ การผลิตทางจิตวิญญาณที่ส่งผลให้เกิดการเลือกและจัดระบบข้อเท็จจริงอย่างมีจุดมุ่งหมาย สมมติฐานที่ตรวจสอบตามตรรกะ ทฤษฎีทั่วไป กฎหมายพื้นฐานและกฎหมายเฉพาะ ตลอดจนวิธีการวิจัย

วิทยาศาสตร์เป็นระบบของความรู้ การผลิตทางจิตวิญญาณ และกิจกรรมเชิงปฏิบัติบนพื้นฐานความรู้ไปพร้อมๆ กัน

สำหรับความรู้ทางวิทยาศาสตร์ การมีอยู่ของสิ่งที่กำลังศึกษาและวิธีการศึกษาถือเป็นสิ่งสำคัญ คำตอบสำหรับคำถามในสิ่งที่กำลังวิจัยเผยให้เห็นธรรมชาติของวิชาวิทยาศาสตร์ และคำตอบสำหรับคำถามว่าการวิจัยดำเนินการอย่างไรเผยให้เห็นวิธีการวิจัย

ความหลากหลายเชิงคุณภาพของความเป็นจริงและการปฏิบัติทางสังคมได้กำหนดธรรมชาติของความคิดของมนุษย์ที่หลากหลายและความรู้ทางวิทยาศาสตร์ในด้านต่างๆ วิทยาศาสตร์สมัยใหม่- คอลเลกชันสาขาวิทยาศาสตร์แต่ละสาขาที่แยกสาขาอย่างมาก วิชาวิทยาศาสตร์ไม่ใช่แค่โลกภายนอกมนุษย์เท่านั้น รูปทรงต่างๆและประเภทของการเคลื่อนไหวของสิ่งต่าง ๆ แต่ยังสะท้อนอยู่ในจิตสำนึกด้วยเช่น ผู้ชายคนนั้นเอง ตามสาขาวิชาของพวกเขา วิทยาศาสตร์แบ่งออกเป็นเทคนิคธรรมชาติ ศึกษากฎของธรรมชาติและวิธีการพัฒนาและการเปลี่ยนแปลงของมัน และสังคม ศึกษาปรากฏการณ์ทางสังคมต่าง ๆ และกฎของการพัฒนา เช่นเดียวกับมนุษย์เองในฐานะสังคม ( วงจรมนุษยธรรม) ในบรรดาสังคมศาสตร์นั้น สถานที่พิเศษถูกครอบครองโดยสาขาวิชาปรัชญาที่ซับซ้อนซึ่งศึกษามากที่สุด กฎหมายทั่วไปการพัฒนาธรรมชาติ สังคม และความคิด

วิชาวิทยาศาสตร์มีอิทธิพลต่อวิธีการของมัน เช่น เทคนิค วิธีการศึกษาวัตถุ ดังนั้นใน วิทยาศาสตร์ธรรมชาติหนึ่งในวิธีการวิจัยหลักคือการทดลองและในสังคมศาสตร์ - สถิติ ในขณะเดียวกัน ขอบเขตระหว่างวิทยาศาสตร์ก็ค่อนข้างจะไร้ขอบเขต ขั้นตอนปัจจุบันของการพัฒนาความรู้ทางวิทยาศาสตร์นั้นไม่เพียงมีลักษณะเฉพาะจากการเกิดขึ้นของสาขาวิชาที่เกี่ยวข้อง (เช่นชีวฟิสิกส์) แต่ยังรวมถึงการเสริมสร้างวิธีการทางวิทยาศาสตร์ร่วมกันอีกด้วย เทคนิคเชิงตรรกะทางวิทยาศาสตร์ทั่วไป ได้แก่ การอุปนัย การนิรนัย การวิเคราะห์ การสังเคราะห์ ตลอดจนแนวทางที่เป็นระบบและความน่าจะเป็น และอื่นๆ อีกมากมาย วิทยาศาสตร์แต่ละอย่างก็มีระดับเชิงประจักษ์ที่แตกต่างกัน เช่น เนื้อหาข้อเท็จจริงที่สะสม - ผลลัพธ์ของการสังเกตและการทดลองและระดับทางทฤษฎี ได้แก่ ลักษณะทั่วไปของเนื้อหาเชิงประจักษ์ที่แสดงในทฤษฎี กฎหมาย และหลักการที่เกี่ยวข้อง สมมติฐานทางวิทยาศาสตร์บนพื้นฐานของข้อเท็จจริง สมมติฐานที่ต้องได้รับการตรวจสอบเพิ่มเติมจากประสบการณ์ ระดับทางทฤษฎีของวิทยาศาสตร์แต่ละอย่างมาบรรจบกันในคำอธิบายทางทฤษฎีและปรัชญาทั่วไปของหลักการและกฎหมายแบบเปิด ในรูปแบบของแง่มุมทางอุดมการณ์และระเบียบวิธีของความรู้ทางวิทยาศาสตร์โดยรวม<...>

(สไปร์กิน เอ.จี.)

ทฤษฎีฟิสิกส์ขั้นพื้นฐานและบทบาทในการศึกษาประเด็นระเบียบวิธีทางฟิสิกส์

ฟิสิกส์ยุคใหม่เป็นสาขาความรู้ที่มีการขยายสาขาอย่างมาก ขึ้นอยู่กับเกณฑ์ที่กำหนด จะแบ่งออกเป็นหลายสาขาวิชาหรือส่วนต่างๆ ดังนั้น ตามวัตถุประสงค์ของการศึกษา ฟิสิกส์จึงแบ่งออกเป็นฟิสิกส์ของอนุภาคมูลฐาน นิวเคลียสของอะตอม ฟิสิกส์ของอะตอม ฟิสิกส์โมเลกุล ฟิสิกส์ของของแข็ง ของเหลวและก๊าซ ฟิสิกส์ของพลาสมา และฟิสิกส์ของวัตถุในจักรวาล

ในทางกลับกัน การแบ่งฟิสิกส์สามารถดำเนินการได้ตามกระบวนการที่ศึกษาหรือรูปแบบของการเคลื่อนที่ของสสาร: การเคลื่อนที่ทางกล; การเคลื่อนที่ด้วยความร้อน กระบวนการทางแม่เหล็กไฟฟ้า ปรากฏการณ์แรงโน้มถ่วง กระบวนการที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงและอ่อนแอ กระบวนการส่วนใหญ่ได้รับการพิจารณาในระดับที่แตกต่างกัน - ระดับมหภาคและระดับจุลภาค

มีความเชื่อมโยงระหว่างฟิสิกส์ทั้งสองสาขา เนื่องจากการเลือกหัวข้อการศึกษาจะกำหนดลักษณะของกระบวนการที่จะศึกษาและลักษณะของกฎที่ใช้ไว้ล่วงหน้า ตัวอย่างเช่น ในฟิสิกส์อะตอม กฎของกลศาสตร์ (กลศาสตร์ควอนตัม) และกฎของปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้ามีบทบาทหลัก

การแบ่งแยกฟิสิกส์ตามกระบวนการที่กำลังศึกษาแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าในฟิสิกส์ยุคใหม่ กฎเหล่านั้นไม่ได้เกี่ยวข้องกับกฎที่ไม่เกี่ยวข้องหรือแทบไม่เกี่ยวข้องกันจำนวนมากที่แตกต่างกัน แต่กฎพื้นฐานจำนวนเล็กน้อยหรือทฤษฎีทางกายภาพพื้นฐานจำนวนเล็กน้อยที่ครอบคลุมปรากฏการณ์ต่างๆ มากมาย ทฤษฎีเหล่านี้สะท้อนถึงกระบวนการที่เป็นรูปธรรมในรูปแบบทั่วไปและสมบูรณ์ที่สุด

ในทฤษฎีฟิสิกส์พื้นฐาน ความรู้ของเราเกี่ยวกับกฎแห่งธรรมชาติปรากฏอยู่ในรูปแบบทั่วไปจนบางแง่มุมของทฤษฎีเหล่านี้มีลักษณะทางปรัชญา สำหรับเราดูเหมือนว่าไม่อาจโต้แย้งได้ว่าเมื่อศึกษาประเด็นระเบียบวิธีในฟิสิกส์ขอแนะนำให้อาศัยการวิเคราะห์ทฤษฎีทางกายภาพพื้นฐานเป็นอันดับแรก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างกฎไดนามิกและกฎทางสถิติในฟิสิกส์ ก่อนอื่นเราควรให้ความสนใจกับทฤษฎีพื้นฐานของลักษณะไดนามิกและสถิติ ที่นี่เราจะค้นพบทั้งความเหมือนกันที่มีอยู่ในทั้งสองทฤษฎีและความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพวกเขาทันที สิ่งนี้ช่วยให้คุณหลีกเลี่ยงข้อความที่น่าสงสัยหรือผิดกฎหมายในช่วงเริ่มต้นของการศึกษาปัญหา มุ่งเน้นไปที่สิ่งสำคัญ และไม่สับสนในรายละเอียด

การระบุทฤษฎีฟิสิกส์พื้นฐานในฟิสิกส์สมัยใหม่นั้นค่อนข้างชัดเจนและไม่น่าจะทำให้เกิดความขัดแย้งอย่างรุนแรง ความแตกต่างนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจน ตัวอย่างเช่น ในหลักสูตรฟิสิกส์เชิงทฤษฎีโดย L. D. Landau และ E. M. Lifshitz และในหลักสูตรอื่นๆ

ทฤษฎีพื้นฐานของประเภทไดนามิก ได้แก่ กลศาสตร์คลาสสิกของนิวตัน กลศาสตร์ต่อเนื่อง อุณหพลศาสตร์ ไฟฟ้าพลศาสตร์มหภาคของแมกซ์เวลล์ และทฤษฎีแรงโน้มถ่วง กลศาสตร์สัมพัทธภาพคลาสสิก (ไม่ใช่ควอนตัม) ก็เป็นทฤษฎีพื้นฐานเช่นกัน แต่ในแง่ของโครงสร้างที่เราสนใจ ทฤษฎีพื้นฐานและบทบาทของแนวคิดเรื่องสถานะ มันแตกต่างจากกลศาสตร์ของนิวตันน้อยมาก

ทฤษฎีทางสถิติได้แก่: กลศาสตร์สถิติคลาสสิก (หรือโดยทั่วไปคือ ฟิสิกส์สถิติ) กลศาสตร์ควอนตัม สถิติควอนตัม พลศาสตร์ไฟฟ้าควอนตัม และทฤษฎีควอนตัมสัมพันธ์ในสาขาอื่นๆ

สิ่งที่น่าทึ่งคือความเหมือนกันในโครงสร้างของทฤษฎีฟิสิกส์พื้นฐานทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้น เท่าที่เราทราบสถานการณ์นี้ยังไม่ได้รับความสนใจอย่างเหมาะสมในวรรณกรรมเชิงปรัชญา ความเหมือนกันของทฤษฎีพื้นฐานปรากฏให้เห็นเป็นหลักในข้อเท็จจริงที่ว่าพวกเขาทั้งหมดแนะนำแนวคิดพื้นฐานให้เป็นแนวคิดพื้นฐาน สถานะของระบบทางกายภาพในทฤษฎีพื้นฐานนั้นจะได้รับความแน่นอนที่เข้มงวดและเป็นทฤษฎีพื้นฐานที่เปิดเผยความหมายทั่วไปของแนวคิดนี้

การค้นพบแนวคิดเรื่องสถานะในกลศาสตร์ของนิวตัน

แนวคิดเรื่องสถานะในฟิสิกส์ได้รับการระบุอย่างชัดเจนครั้งแรกระหว่างการสร้างกลศาสตร์คลาสสิก สิ่งนี้เน้นย้ำอย่างชัดเจนในการบรรยายโดย E. Wigner มอบให้โดยเขาในปี 1964 ในการนำเสนอ รางวัลโนเบล- วิกเนอร์กล่าวว่ากฎแห่งฟิสิกส์“ กำหนดพฤติกรรมของวัตถุที่ศึกษาในนั้นภายใต้เงื่อนไขที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนเท่านั้น แต่ภายใต้เงื่อนไขอื่น ๆ พวกมันจะทิ้งความเด็ดขาดไว้อย่างมาก องค์ประกอบของพฤติกรรมที่ไม่ได้ถูกกำหนดโดยกฎแห่งธรรมชาติเรียกว่าเงื่อนไขเริ่มต้น อย่างหลังร่วมกับกฎแห่งธรรมชาติจะกำหนดพฤติกรรมของวัตถุในขอบเขตที่เป็นไปได้โดยทั่วไป” และยิ่งไปกว่านั้น: “การค้นพบที่น่าทึ่งในยุคของนิวตันคือการแยกกฎธรรมชาติออกจากเงื่อนไขเริ่มต้นอย่างชัดเจน อันแรกแม่นยำเกินจินตนาการ แต่โดยพื้นฐานแล้วเราไม่รู้อะไรเลยเกี่ยวกับอันที่สอง”

เงื่อนไขเริ่มต้นไม่อยู่ภายใต้กฎหมายบางฉบับ ไม่มีความเชื่อมโยงระหว่างเงื่อนไขเหล่านี้ กล่าวคือ สามารถกำหนดได้โดยพลการในขอบเขตที่การเชื่อมต่อที่กำหนดในระบบจากภายนอกอนุญาต ค่าของเงื่อนไขเริ่มต้นอาจกล่าวได้ว่าขึ้นอยู่กับเงื่อนไขก่อนหน้า วิวัฒนาการของระบบที่เป็นส่วนหนึ่งของจักรวาล ในการแก้ปัญหาเฉพาะนั้น จะต้องพิจารณาจากการทดลองหรือระบุโดยใช้การพิจารณาบางประการที่คำนึงถึงสถานการณ์ที่แท้จริงของการกำหนดปัญหาภายใต้การพิจารณา

ในกลศาสตร์นิวตันคลาสสิก - กลศาสตร์ของระบบจุดวัสดุ (อนุภาค) - เงื่อนไขเริ่มต้นกำหนดโดยชุดพิกัด ร ฉันและแรงกระตุ้น รฉัน, (หรือความเร็ว ฉัน) อนุภาคทั้งหมด ปริมาณเหล่านี้สามารถรับค่าใดก็ได้ โดยตำแหน่งและโมเมนตัมของอนุภาคใดๆ ไม่ได้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งและโมเมนตัมของอนุภาคอื่นๆ ทั้งหมด

เงื่อนไขเริ่มต้นร่วมกับกฎการเคลื่อนที่ (กฎข้อที่สองของนิวตัน) จะกำหนดพฤติกรรมของวัตถุที่พิจารณาในกลศาสตร์คลาสสิกโดยสมบูรณ์ สถานการณ์นี้มีความเด็ดขาดเพื่อที่จะ จำนวนทั้งสิ้นของพิกัดและโมเมนต้าของอนุภาคทั้งหมดควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นลักษณะของสถานะของระบบสมการการเคลื่อนที่อธิบายวิวัฒนาการของสถานะนี้ได้อย่างชัดเจน พวกมันกำหนดการเร่งความเร็วของอนุภาคโดยขึ้นอยู่กับแรง แรงเป็นฟังก์ชันค่าเดียวของระยะห่างระหว่างอนุภาคกับความเร็วสัมพัทธ์

พิกัดและแรงกระตุ้น (หรือความเร็ว) เป็นปริมาณทางกายภาพหลักในกลศาสตร์ของนิวตัน เนื่องจากเป็นปริมาณที่กำหนดสถานะของระบบ นอกจากนี้ ปริมาณทางกลอื่นๆ ทั้งหมด (ที่สังเกตได้) ที่สนใจในกลศาสตร์ (พลังงาน โมเมนตัมเชิงมุม การกระทำ ฯลฯ) จะแสดงเป็นฟังก์ชันของพิกัดและแรงกระตุ้น

โครงสร้างทั่วไปของทฤษฎีฟิสิกส์พื้นฐาน

สิ่งต่อไปนี้ถือได้ว่าเป็นองค์ประกอบโครงสร้างทั่วไปของกลศาสตร์ของนิวตัน: สามองค์ประกอบ: ชุดของปริมาณทางกายภาพ (ที่สังเกตได้) ด้วยความช่วยเหลือในการอธิบายวัตถุของทฤษฎีที่กำหนด การจำแนกลักษณะของสถานะของระบบ สมการการเคลื่อนที่ที่อธิบายวิวัฒนาการของรัฐ

เมื่อระบุองค์ประกอบพื้นฐานเหล่านี้ในกลศาสตร์แล้ว เราจะมั่นใจในภายหลังว่าทฤษฎีทางกายภาพพื้นฐานทั้งหมดมีโครงสร้างเหมือนกัน โดยทั่วไปแล้ว พวกมันถูกสร้างขึ้นมาเหมือนกัน

องค์ประกอบสำคัญของทฤษฎีฟิสิกส์พื้นฐานคือแนวคิดเรื่องสถานะ สิ่งสำคัญและเป็นตัวกำหนดในการสร้างแนวคิดเรื่องรัฐมีดังต่อไปนี้: สถานะเริ่มต้นจะกำหนดโดยไม่ซ้ำกันสถานะสุดท้ายขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ภายในระบบ ตลอดจนขึ้นอยู่กับอิทธิพลภายนอกที่มีต่อระบบไม่จำเป็นต้องปิดระบบ จำเป็นต้องรู้อย่างแน่ชัดว่าอิทธิพลภายนอกเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป สมการการเคลื่อนที่ทำให้สามารถคำนวณสถานะสุดท้ายของระบบจากสถานะเริ่มต้นที่ทราบได้

หากสถานะของระบบได้รับการแก้ไขแล้ว ในทฤษฎีพื้นฐานใดๆ เช่นเดียวกับในกลศาสตร์คลาสสิก ก็เป็นไปได้ที่จะกำหนดปริมาณทางกายภาพทั้งหมดที่เป็นที่สนใจในทฤษฎีนี้

เป็นที่น่าสังเกตว่าทฤษฎีไดนามิกพื้นฐานแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากทฤษฎีทางสถิติพื้นฐานที่มีเฉพาะในเท่านั้น หนึ่งเคารพ - ในวิธีการกำหนดสถานะสถานการณ์นี้จะได้รับความสนใจหลักในอนาคต

บ่อยครั้งที่มีการวิเคราะห์แนวคิดเกี่ยวกับสถานะในทฤษฎีไดนามิกต่างๆ และดึงความสนใจไปที่โครงสร้างทั่วไปของทฤษฎีเหล่านี้ มักสังเกตได้ว่าในหลาย ๆ ด้านสถานการณ์จะคล้ายคลึงกันในกลศาสตร์ควอนตัม ด้วยเหตุนี้ ผู้เขียนจำนวนหนึ่งจึงไม่ได้จัดกลศาสตร์ควอนตัมว่าเป็นทฤษฎีทางสถิติเพียงอย่างเดียวด้วยซ้ำ ในความเป็นจริง ทฤษฎีทางสถิติแบบคลาสสิกมีโครงสร้างทั่วไปเหมือนกับทฤษฎีเชิงไดนามิก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษกับแนวคิดเรื่องสถานะในทฤษฎีสถิติคลาสสิก เนื่องจากความเข้าใจผิดจำนวนมากที่สุดเกี่ยวข้องกับแนวคิดเรื่องสถานะในทฤษฎีเหล่านี้ ในเรื่องนี้ น่าแปลกที่เมื่อใช้กลศาสตร์ควอนตัม ทุกอย่างจะดีขึ้น

แนวคิดเรื่องสถานะในทฤษฎีไดนามิกพื้นฐาน

คำถามเกี่ยวกับสถานะของระบบในทฤษฎีไดนามิกต่างๆ นั้นค่อนข้างง่ายและได้รับการปฏิบัติโดยผู้เขียนส่วนใหญ่ในลักษณะเดียวกันโดยประมาณ เราอาศัยอยู่กับมันเป็นหลักเพื่อความสมบูรณ์ของการนำเสนอ เกี่ยวกับลักษณะของรัฐใน กลศาสตร์คลาสสิกได้รับการกล่าวแล้ว เราทราบเพียงว่าในทฤษฎีนี้ ตัวแปรที่แสดงลักษณะของสถานะของระบบคือทฤษฎีที่สังเกตได้ - พิกัดและโมเมนตาด้วยคุณลักษณะที่เป็นนามธรรมของรัฐ ความสัมพันธ์ที่เรียบง่ายระหว่างสิ่งที่สังเกตได้กับแนวคิดเรื่องรัฐจึงไม่มีอยู่อีกต่อไป

ตอนนี้เรามาดูทฤษฎีไดนามิกอื่นๆ กันดีกว่า กลศาสตร์ต่อเนื่องในกลศาสตร์ต่อเนื่อง สสารทั้งหมดถือว่าต่อเนื่อง โครงสร้างอะตอมและโมเลกุลไม่ได้ถูกนำมาพิจารณา ดังนั้นแทนที่จะเป็นชุดพิกัดและโมเมนต้าสถานะของระบบจึงมีลักษณะเป็นฟังก์ชันที่อธิบายการกระจายของปริมาณทางกายภาพบางอย่างในอวกาศ: ความหนาแน่น r (ร, ที)ความดัน พี(ร, เสื้อ)และความเร็ว วี(ร,ที)

สมการของอุทกพลศาสตร์ของของไหลในอุดมคติเช่นของเหลว (หรือก๊าซ) ความสามารถในการอัดความหนืดและการนำความร้อนซึ่งสามารถละเลยได้ทำให้สามารถสร้างค่าของฟังก์ชัน r ได้ รและ โวลต์ได้ตลอดเวลาตามค่าเริ่มต้นของฟังก์ชันและเงื่อนไขขอบเขตเหล่านี้

ในของเหลวที่มีความหนืดและไม่เหมาะ การกระจายพลังงานกลเกิดขึ้นเนื่องจากการกระทำของแรงเสียดทาน การแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างแต่ละส่วนของตัวกลางที่กำลังเคลื่อนที่มีความสำคัญ กลศาสตร์ต่อเนื่องไม่ถือเป็นกลศาสตร์ล้วนๆ ระบบสมการแบบปิดที่อธิบายวิวัฒนาการของระบบโดยเฉพาะจะต้องมีความสัมพันธ์ทางอุณหพลศาสตร์ด้วย

อุณหพลศาสตร์ในอุณหพลศาสตร์ กระบวนการทางความร้อนได้รับการพิจารณาโดยไม่คำนึงถึงโครงสร้างโมเลกุลของร่างกาย ดังนั้นสถานะของระบบอุณหพลศาสตร์จึงอธิบายแตกต่างไปจากในกลศาสตร์โดยสิ้นเชิง ในกรณีที่ง่ายที่สุดของก๊าซ ปริมาณหลักที่กำหนดสถานะของระบบคือ ความดัน ปริมาตร และอุณหภูมิ ปริมาณเหล่านี้เรียกว่าพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ มีความเชื่อมโยงระหว่างกันโดยสมการสถานะ สถานะของระบบนั้นมีเอกลักษณ์เฉพาะด้วยค่าของพารามิเตอร์อิสระ จำนวนพารามิเตอร์ดังกล่าวเรียกว่าจำนวนองศาอิสระของระบบเทอร์โมไดนามิกส์

กฎข้อที่หนึ่งและสองของอุณหพลศาสตร์แนะนำฟังก์ชันสถานะที่ชัดเจนสองประการ: พลังงานภายในและเอนโทรปี ในอุณหพลศาสตร์แบบดั้งเดิม จะพิจารณาเฉพาะสภาวะสมดุลและกระบวนการสมดุลที่ผันกลับได้ (ช้าอย่างไม่มีที่สิ้นสุด) เท่านั้นที่ได้รับการพิจารณา วิวัฒนาการของระบบจริงเมื่อเวลาผ่านไปไม่ได้ถูกนำมาพิจารณาจริงๆ ด้วยความช่วยเหลือของอุณหพลศาสตร์ เราสามารถสร้างการเชื่อมต่อที่ชัดเจนระหว่างพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ของสถานะสมดุลต่างๆ เท่านั้น

กระบวนการที่ไม่สมดุลได้รับการศึกษาในอุณหพลศาสตร์ของกระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ในทฤษฎีนี้ สถานะของระบบมีลักษณะเฉพาะด้วยฟังก์ชันทางอุณหพลศาสตร์เฉพาะของพิกัดและเวลา ซึ่งรวมถึง: ความหนาแน่นของมวล ความหนาแน่นของโมเมนตัม อุณหภูมิ ความดัน พลังงานภายใน หรือความหนาแน่นของเอนโทรปี สำหรับฟังก์ชันทางอุณหพลศาสตร์เฉพาะที่ สมการการขนส่งจะถูกเขียนขึ้นเพื่อแสดงการอนุรักษ์มวล โมเมนตัม และพลังงานในตัวกลางที่กำลังเคลื่อนที่ สมการเหล่านี้ร่วมกับสมการสถานะและสมการแคลอรี่ซึ่งให้การพึ่งพาพลังงานกับความดันและอุณหภูมิทำให้สามารถติดตามวิวัฒนาการเมื่อเวลาผ่านไปโดยใช้ค่าเริ่มต้นของฟังก์ชันทางอุณหพลศาสตร์ในท้องถิ่น

ไฟฟ้ากระแส.ในวิชาพลศาสตร์ไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์ วัตถุประสงค์ของการศึกษาคือสนามแม่เหล็กไฟฟ้า สถานะของสนามแม่เหล็กไฟฟ้านั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยความแรงของสนามไฟฟ้า อี(ร, เสื้อ)และสนามแม่เหล็ก เอ็น(ร,เสื้อ)ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางไฟฟ้าและแม่เหล็กที่ทราบของสารที่ระบุ ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก e และความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็ก m กำหนดลักษณะเฉพาะของสนามแม่เหล็กอีกสองประการ: การเหนี่ยวนำไฟฟ้า ด(ร, ที)และการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก บี(ร, ที).

สมการของแมกซ์เวลล์สำหรับเวกเตอร์สี่ตัวนี้อนุญาตโดยพิจารณาค่าเริ่มต้นของฟิลด์ อีและ ชมภายในปริมาตรหนึ่งและตามเงื่อนไขขอบเขตของส่วนประกอบในวงสัมผัสหรือ อีหรือ เอ็นกำหนดขนาดของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างชัดเจนในเวลาต่อมา

สถานะของสนามแม่เหล็กไฟฟ้ามีลักษณะคล้ายกันในทฤษฎีลอเรนซ์ ซึ่งอธิบายกระบวนการแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยกล้องจุลทรรศน์ สมการพื้นฐานของทฤษฎีนี้คือสมการแมกซ์เวลล์-ลอเรนซ์ ซึ่งเชื่อมโยงการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุแต่ละตัวกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างขึ้น คล้ายกับสมการของแมกซ์เวลล์

กลศาสตร์สัมพัทธภาพคลาสสิกทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษที่เกิดขึ้นในกระบวนการพัฒนาพลศาสตร์ไฟฟ้าไม่รวมอยู่ในจำนวนทฤษฎีพื้นฐานตามความหมายข้างต้น มันไม่ได้แนะนำแนวคิดใหม่เกี่ยวกับสถานะที่แสดงลักษณะของวัตถุเฉพาะใดๆ ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษเป็นหนึ่งในหลักการของสมมาตรหรือค่าคงที่ซึ่งเป็นไปตามทฤษฎีพื้นฐานต่างๆ

พลศาสตร์เชิงสัมพัทธภาพ ซึ่งสรุปกลศาสตร์ของนิวตันกับกรณีการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง แตกต่างจากกลศาสตร์ของนิวตันเฉพาะในรูปของสมการการเคลื่อนที่เท่านั้น สถานะในทฤษฎีสัมพัทธภาพคลาสสิกยังคงมีลักษณะเฉพาะด้วยพิกัดและโมเมนตาของอนุภาคทั้งหมดในระบบ

ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงทฤษฎีแรงโน้มถ่วงสมัยใหม่กำหนดไว้โดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ แม้ว่าทฤษฎีแรงโน้มถ่วงใหม่จะมีความแปลกใหม่และแปลกประหลาดเมื่อเปรียบเทียบกับทฤษฎีความโน้มถ่วงแบบนิวตันเก่า แต่โครงสร้างทั่วไปที่มีอยู่ในทฤษฎีพื้นฐานอื่นๆ ทั้งหมดที่มีลักษณะแบบไดนามิกยังคงไม่เปลี่ยนแปลง สถานะของสนามโน้มถ่วงนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยส่วนประกอบของเมตริกเทนเซอร์ วิวัฒนาการของสนามโน้มถ่วงอธิบายได้ด้วยสมการสนามไอน์สไตน์ไม่เชิงเส้น โดยหลักการแล้ว สมการนี้อนุญาตให้กำหนดเมตริกเทนเซอร์ในช่วงเวลาต่อๆ ไปจากค่าเริ่มต้นของปริมาณนี้และส่วนประกอบที่กำหนดของเทนเซอร์สสาร ซึ่งอธิบายการกระจายตัวในอวกาศ

แนวคิดเรื่องสถานะในทฤษฎีสถิติพื้นฐาน

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดเมื่อแนะนำและวิเคราะห์แนวคิดเกี่ยวกับสถานะในทฤษฎีทางสถิติคือการถ่ายโอนแนวคิดเกี่ยวกับสถานะของทฤษฎีไดนามิกพื้นฐานไปยังทฤษฎีเหล่านี้ เช่นเดียวกับในกลศาสตร์คลาสสิก สถานะจะมีลักษณะเฉพาะด้วยปริมาณทางกายภาพชุดหนึ่ง สภาวะนั้นจะพยายามแสดงลักษณะเฉพาะของสถานะในกลศาสตร์ทางสถิติในลักษณะเดียวกัน แนวคิดเรื่องสถานะสับสนกับชุดค่าที่สังเกตได้โดยพลการ เป็นผลให้พวกเขาได้ข้อสรุปที่ผิดว่าในทฤษฎีทางสถิติไม่มีความเชื่อมโยงที่ชัดเจนระหว่างรัฐ

มีตัวอย่างมากมายของข้อความที่ไม่ถูกต้องหรือไม่ชัดเจนดังกล่าว ดังนั้น Z. Augustinek เขียนสิ่งต่อไปนี้เกี่ยวกับความสม่ำเสมอทางสถิติ: “ ตัวอย่างของความสม่ำเสมอของประเภทนี้อาจเป็นแบบหนึ่งตามที่สถานะบางอย่างของระบบ S 0 สอดคล้องกันในเวลา ที 1 ไม่ใช่สถานะเฉพาะ S n แต่เป็นการกระจายทางสถิติเฉพาะของสถานะ S n

ตามที่ V. Kraevsky กล่าว“ ในฟิสิกส์เชิงทฤษฎีสถานะของระบบใด ๆ นั้นเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นผลรวมของค่าของทั้งหมด (นำมาพิจารณาภายในกรอบของทฤษฎีนี้) พารามิเตอร์ของมันใน ในขณะนี้” .

Yu. B. Molchanov ผู้ระบุปรากฏการณ์และสภาวะต่างๆ อย่างแท้จริง กล่าวว่าในรูปแบบทางสถิติ “ปรากฏการณ์และสภาวะต่างๆ ติดตามกันในเวลาที่ไม่แน่นอน คลุมเครือ และไม่ซ้ำกัน”

สามารถโต้แย้งได้สามข้อเพื่อโต้แย้งข้ออ้างว่าในทฤษฎีทางสถิติความสัมพันธ์ระหว่างรัฐนั้นไม่ชัดเจน

1. ในข้อความข้างต้นและข้อความที่คล้ายคลึงกัน ที่จริงแล้ว สถานะในฐานะแนวคิดเฉพาะโดยทั่วไปมักถูกปฏิเสธ เนื่องจากมันถูกระบุด้วยจำนวนทั้งสิ้นของปริมาณทางกายภาพ (ที่สังเกตได้) ของทฤษฎีที่กำหนด ในความเป็นจริงแล้วในทฤษฎีไดนามิกสถานะของระบบไม่ได้ถูกกำหนดโดยชุดพารามิเตอร์ทั้งหมด แต่เพียงชุดที่กำหนดไว้อย่างดีเท่านั้น (ตัวอย่างเช่นในกลศาสตร์คลาสสิกพิกัดและแรงกระตุ้นซึ่งทั้งหมด ปริมาณอื่น ๆ จะแสดง)
2. ในทฤษฎีทางสถิติ โดยทั่วไปสถานะไม่สามารถกำหนดลักษณะด้วยค่าที่แน่นอนของพารามิเตอร์ใด ๆ ของแต่ละอนุภาคได้ ดังนั้นในกลศาสตร์ทางสถิติ จึงสมเหตุสมผลที่จะระบุความน่าจะเป็นที่พิกัดและโมเมนตาของอนุภาคของระบบจะอยู่ในช่วงเวลาหนึ่งจาก ร ฉัน, พี ฉัน, จนถึง ร ฉัน +ดร. ฉัน, พี ฉัน+งร ฉันความน่าจะเป็นนี้เท่ากับผลคูณของความหนาแน่นของความน่าจะเป็นและปริมาตรเฟส a ดร. ฉันพี ฉัน
   เมื่อช่วงเวลามีแนวโน้ม ดร. ฉัน, งพี ฉันความน่าจะเป็นมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กฎการกระจายความเร็วโมเลกุลที่ค้นพบโดยแมกซ์เวลล์ให้ความน่าจะเป็นเป็นศูนย์ของค่าความเร็วที่แน่นอน
   เฉพาะการแจกแจงรูปเดลต้าที่แสดงผ่านผลคูณของฟังก์ชันเดลต้าดิแรกเท่านั้นที่สถานการณ์จะแตกต่างออกไป แต่การกำหนดการกระจายตัวแบบเดลต้านั้นสอดคล้องกับทฤษฎีไดนามิก - กลศาสตร์คลาสสิก ไม่ใช่กลศาสตร์ทางสถิติ
3. ไม่มีทฤษฎีทางกายภาพใดที่จะเป็นไปได้ เมื่อพิจารณาถึงสถานะของระบบที่กำหนด โดยมีชุดของปริมาณทางกายภาพ เพื่อค้นหาการกระจายตัวทางสถิติของสถานะในช่วงเวลาต่อๆ ไป

ในกลศาสตร์ควอนตัม สถานะที่มีค่าคงที่ของปริมาณบางอย่าง เช่น พิกัด อาจมีอยู่เป็นกรณีพิเศษได้ รัฐดังกล่าวมีรูปแบบเป็นผลคูณของฟังก์ชันเดลต้า แต่ ณ เวลาต่อๆ มา ความน่าจะเป็นในการตรวจจับค่าพิกัดที่แน่นอนจะเป็นศูนย์ เราสามารถพูดถึงความน่าจะเป็นในการตรวจจับอนุภาคในช่วงเวลาหนึ่งของค่าพิกัดเท่านั้น และความน่าจะเป็นเหล่านี้ถูกกำหนดโดยเฉพาะจากสถานะเริ่มต้นโดยใช้สมการการเคลื่อนที่ เฉพาะในกรณีของปริมาณที่มีสเปกตรัมแยกกันเท่านั้นที่เราสามารถพูดถึงความน่าจะเป็นของค่าที่แน่นอนของปริมาณได้ตลอดเวลา

ไม่มีกฎหมายทางสถิติฉบับเดียวที่ทราบว่าสถานะของระบบไม่เกี่ยวข้องกันโดยเฉพาะ และไม่น่าเป็นไปได้ที่จะมีการค้นพบ "กฎหมาย" ดังกล่าว ในความเป็นจริง ในทุกทฤษฎีทางสถิติ ไม่มีความเชื่อมโยงที่ชัดเจนระหว่างปริมาณทางกายภาพ แต่ไม่ใช่ระหว่างสถานะต่างๆ

ในทฤษฎีทางสถิติพื้นฐานทั้งหมด สถานะเป็นคุณลักษณะความน่าจะเป็นของระบบสถานะไม่ได้ถูกกำหนดโดยค่าของปริมาณทางกายภาพ แต่โดยการแจกแจงทางสถิติของปริมาณเหล่านี้ซึ่งระบุในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง ดังนั้นในทฤษฎีทางสถิติตามสถานะที่ทราบไม่ใช่ปริมาณทางกายภาพที่กำหนดอย่างชัดเจน แต่มีความน่าจะเป็นที่ค่าของปริมาณเหล่านี้อยู่ภายในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ค่าเฉลี่ยของปริมาณทางกายภาพก็ถูกกำหนดไว้อย่างชัดเจนเช่นกัน

แต่สมการของการเคลื่อนที่ยังคงกำหนดสถานะ (การแจกแจงทางสถิติ) โดยไม่ซ้ำกันในเวลาต่อมาตามการแจกแจงที่กำหนด ณ เวลาเริ่มต้นหากทราบพลังงานของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคของระบบรวมถึงพลังงานของการมีปฏิสัมพันธ์ด้วย ร่างกายภายนอก- ไม่มีความแตกต่างในแง่นี้จากทฤษฎีไดนามิก

เนื่องจากความเชื่อมโยงอันเป็นเอกลักษณ์ของรัฐ กฎหมายทางสถิติจึงแสดงถึงความเชื่อมโยงที่จำเป็นในธรรมชาติด้วยเหตุนี้เราจึงสามารถพูดคุยเกี่ยวกับสถิติได้ กฎหมาย,นั่นคือเพื่อยืนยันว่าทฤษฎีทางสถิติสะท้อนถึงความสัมพันธ์ที่สำคัญในธรรมชาติ มันเป็นการมีอยู่ของการเชื่อมโยงที่ชัดเจนระหว่างรัฐซึ่งหมายความว่าเรากำลังเผชิญกับกฎแห่งธรรมชาติ: ไดนามิกหรือทางสถิติ (ขึ้นอยู่กับวิธีกำหนดแนวคิดเรื่องรัฐ) เห็นได้ชัดว่าโดยธรรมชาติ กล่าวคือ จำเป็น ความเชื่อมโยงในธรรมชาติไม่สามารถแสดงออกมาเป็นอย่างอื่นได้ นอกเสียจากผ่านการเชื่อมต่อที่ชัดเจนของรัฐต่างๆ

ให้เราพิจารณาว่ารัฐมีลักษณะอย่างไรในทฤษฎีทางสถิติต่างๆ

กลศาสตร์ทางสถิติและจลนศาสตร์ทางกายภาพแม็กซ์เวลล์เป็นคนแรกที่เข้าใจว่าเมื่อพิจารณาระบบที่มีอนุภาคจำนวนมาก จำเป็นต้องทำให้เกิดปัญหาแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงจากในกลศาสตร์ของนิวตัน มีความจำเป็นต้องแนะนำคุณลักษณะใหม่ขั้นพื้นฐานของรัฐ สถานะของระบบไม่ควรมีลักษณะเฉพาะด้วยชุดค่าที่สมบูรณ์ของพิกัดและโมเมนตาของอนุภาคทั้งหมด แต่ด้วยความน่าจะเป็นที่ค่าเหล่านี้จะอยู่ภายในช่วงเวลาที่กำหนดจากตัวอย่างเฉพาะของการกระจายความเร็วของโมเลกุล แม็กซ์เวลล์แสดงให้เห็นว่าความน่าจะเป็นนี้สามารถกำหนดได้อย่างชัดเจน

ในกลศาสตร์ทางสถิติคลาสสิกของระบบสมดุลและจลนพลศาสตร์ทางกายภาพ (ทฤษฎีทางสถิติของกระบวนการที่ไม่สมดุล) สถานะของระบบถูกกำหนดโดยฟังก์ชันการกระจาย ฉ(ร ฉัน, พี ฉัน,เสื้อ)ขึ้นอยู่กับพิกัด ร ฉันและแรงกระตุ้น รฉันอนุภาคทั้งหมดของระบบและเวลา (สำหรับสภาวะสมดุลระบุฟังก์ชัน ฉชัดเจนไม่ขึ้นอยู่กับเวลา) ฟังก์ชันการกระจายหมายถึงความหนาแน่นของความน่าจะเป็นในการตรวจจับที่สังเกตได้ ร ฉัน, พี ฉัน,วีบางช่วงเวลา: จาก ร ฉัน, พี ฉัน, จนถึง ร ฉัน +ฉัน, พี ฉัน+งร ฉันเมื่อใช้ฟังก์ชันการแจกแจงที่รู้จัก เราสามารถค้นหาค่าเฉลี่ยของปริมาณทางกายภาพใด ๆ ขึ้นอยู่กับพิกัดและโมเมนตา และความน่าจะเป็นที่ปริมาณนี้จะใช้ค่าที่แน่นอน (ในช่วงเวลาที่กำหนด)

สำหรับสถานะสมดุลของระบบในเทอร์โมสตัท (เช่น สำหรับระบบที่สัมผัสกับความร้อนกับแหล่งกักเก็บขนาดใหญ่ที่มีอุณหภูมิคงที่) ฟังก์ชันการกระจายจะได้รับจากการกระจายแบบ Canonical Gibbs หากต้องการค้นหาฟังก์ชันนี้ คุณเพียงแค่ต้องทราบฟังก์ชันแฮมิลตันของระบบเท่านั้น

ในทฤษฎีทางสถิติของกระบวนการที่ไม่สมดุล วิวัฒนาการของฟังก์ชันการแจกแจงในช่วงเวลาหนึ่งอธิบายได้โดยใช้สมการจลน์ศาสตร์อย่างใดอย่างหนึ่ง สมการนี้ช่วยให้คุณระบุฟังก์ชันการแจกแจงได้อย่างไม่คลุมเครือเมื่อใดก็ได้โดยอิงจากค่าเริ่มต้นที่กำหนดของฟังก์ชันนี้ ฟังก์ชันซึ่งขึ้นอยู่กับพิกัดและโมเมนต้าของอนุภาคทั้งหมด จะเป็นไปตามสมการเลอวิลล์ อย่างไรก็ตาม การแก้สมการนี้เป็นงานที่แทบจะบรรลุไม่ได้ในทางปฏิบัติ เนื่องจากเทียบเท่ากับการแก้สมการการเคลื่อนที่แบบไดนามิกของอนุภาคทุกตัวในระบบ ดังนั้นจึงใช้คำอธิบายทางสถิติโดยประมาณโดยใช้ฟังก์ชันการแจกแจงที่ง่ายกว่า ฉ(r, p, t),ให้จำนวนอนุภาคโดยเฉลี่ยที่มีค่าโมเมนตัมที่แน่นอน รและพิกัด ร(ฟังก์ชันการกระจายอนุภาคเดี่ยว) ซึ่งรวมถึงสมการจลนศาสตร์ของ Boltzmann การแปรผันของสมการ Boltzmann สำหรับพลาสมาคือสมการจลน์ของ L. D. Landau และ A. A. Vlasov

กลศาสตร์ควอนตัมแม้ว่ากลศาสตร์ควอนตัมจะแตกต่างจากทฤษฎีคลาสสิกอย่างมาก แต่โครงสร้างที่ใช้ร่วมกับทฤษฎีพื้นฐานยังคงใช้ได้ที่นี่ มีการแนะนำแนวคิดใหม่ - เวกเตอร์สถานะ (ฟังก์ชันคลื่น) y ( ร,เสื้อ)สมการเวลาชโรดิงเงอร์เป็นตัวกำหนดวิวัฒนาการของรัฐในช่วงเวลาหนึ่งโดยเฉพาะ

ฟังก์ชันคลื่นเป็นคุณลักษณะเชิงนามธรรมของรัฐมากกว่าฟังก์ชันการแจกแจงในทฤษฎีคลาสสิก นี่คือเวกเตอร์ในปริภูมิฮิลเบิร์ตในมิติอนันต์ ซึ่งไม่ได้มีความหมายถึงความน่าจะเป็นในตัวเอง แต่หมายถึงแอมพลิจูดของความน่าจะเป็นด้วย สภาพในกลศาสตร์ควอนตัมไม่ได้แสดงออกมาโดยตรงผ่านสิ่งที่สังเกตได้ อย่างไรก็ตาม y เป็นตัวแทน คำอธิบายแบบเต็มเงื่อนไข. รู้ว่าย , คุณสามารถคำนวณความน่าจะเป็นในการตรวจจับค่าที่แน่นอน (ในช่วงเวลาที่กำหนด) ของปริมาณทางกายภาพใด ๆ และค่าเฉลี่ยของปริมาณทางกายภาพทั้งหมด

จากข้อเท็จจริงที่ว่าสถานะในกลศาสตร์ควอนตัมถูกกำหนดโดยแอมพลิจูดของความน่าจะเป็น และไม่ใช่โดยความหนาแน่นของความน่าจะเป็น ผลควอนตัมล้วนๆ ของการรบกวนของความน่าจะเป็นจะตามมา นี่คือสิ่งที่แสดงให้เห็นคุณสมบัติพิเศษที่ไม่ใช่แบบคลาสสิกของวัตถุไมโครเวิลด์ในท้ายที่สุด ในแง่อื่นๆ ไม่มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างทฤษฎีทางสถิติแบบดั้งเดิมกับกลศาสตร์ควอนตัม

สถิติควอนตัมวิธีการที่พัฒนาขึ้นในสถิติคลาสสิกเกือบทั้งหมดถูกนำมาใช้ในการสร้างสถิติควอนตัม ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสถิติคลาสสิกและสถิติควอนตัมนั้นเนื่องมาจากข้อเท็จจริงที่ว่ากลศาสตร์ควอนตัม ต่างจากกลศาสตร์คลาสสิกตรงที่เป็นทฤษฎีทางสถิติ ลักษณะทางสถิติพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัมนี้ไม่ขึ้นอยู่กับวิธีการพิเศษของสถิติทางกายภาพโดยสมบูรณ์ ซึ่งค่าเฉลี่ยจะถือเป็นผลลัพธ์ของการเฉลี่ยในสถานะต่างๆ ของระบบเสมอ ในกลศาสตร์ควอนตัม เรากำลังพูดถึงเฉพาะค่าเฉลี่ยในสถานะคงที่ที่กำหนดของระบบ

ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดระหว่างสถิติควอนตัมและสถิติคลาสสิกมีความเกี่ยวข้องกับหลักการเอกลักษณ์ของอนุภาคในกลศาสตร์ควอนตัม สถานะของระบบจะไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อมีการจัดเรียงอนุภาคที่เหมือนกันใหม่ ถ้าอนุภาคมีการหมุนของจำนวนเต็ม จำนวนใดๆ ก็ตามของอนุภาคเหล่านั้นก็สามารถอยู่ในสถานะเดียวกันได้ (สถิติของโบส-ไอน์สไตน์) สำหรับอนุภาคที่มีการหมุนแบบครึ่งจำนวนเต็ม หลักการของเพาลีจะเป็นที่พอใจ โดยที่อนุภาคมากกว่าหนึ่งอนุภาคไม่สามารถดำรงอยู่ในสถานะที่กำหนดได้ (สถิติ Fermi-Dirac) ในปัจจุบัน ทฤษฎีควอนตัมของกระบวนการสมดุลถูกสร้างขึ้นในรูปแบบที่สมบูรณ์เช่นเดียวกับทฤษฎีคลาสสิก

สถานะของระบบในสถิติควอนตัมนั้นกำหนดโดยความน่าจะเป็นที่ตัวเลขควอนตัมที่กำหนดลักษณะของระบบจะใช้ค่าที่แน่นอน (ความน่าจะเป็นที่จะเติมสถานะควอนตัม) สมการที่อธิบายกระบวนการที่ไม่สมดุลในระบบควอนตัมเรียกว่าสมการจลน์พื้นฐาน โดยหลักการแล้วสมการนี้ช่วยให้สามารถติดตามวิวัฒนาการของสถานะเริ่มต้นเมื่อเวลาผ่านไปได้ ด้วยการรวมสมการจลน์ศาสตร์พื้นฐานเข้ากับตัวแปรทั้งหมด (ตัวเลขควอนตัม) ยกเว้นชุดของตัวแปรอนุภาคเดี่ยว เราจึงสามารถได้สมการจลน์ศาสตร์ควอนตัมประเภทเดียวกันกับสมการโบลต์ซมันน์แบบดั้งเดิม

ทฤษฎีสนามควอนตัมในทฤษฎีสนามควอนตัม - ทฤษฎีควอนตัมสัมพัทธภาพของการเคลื่อนที่และอันตรกิริยาของอนุภาคมูลฐาน - วิธีการของกลศาสตร์ควอนตัมจะขยายไปยังระบบที่มีจำนวนอนุภาคแปรผัน

วิธีที่ง่ายที่สุดในการให้แนวคิดเกี่ยวกับแก่นแท้ของทฤษฎีคือการใช้คำอธิบายของกระบวนการในพื้นที่การกำหนดค่า (พื้นที่ Fock) คำอธิบายนี้เป็นหนึ่งในการนำเสนอทฤษฎีที่เป็นไปได้ แตกต่างจากที่อื่นในเรื่องความชัดเจนที่มากกว่า

สถานะของระบบในทฤษฎีสนามควอนตัมนั้นไม่ได้มีลักษณะเฉพาะด้วยฟังก์ชันคลื่นเดียวสำหรับอนุภาคจำนวนคงที่ แต่โดยฟังก์ชันซึ่งเป็นชุดของฟังก์ชันคลื่น ซึ่งแต่ละฟังก์ชันจะกำหนดความน่าจะเป็นที่ระบบประกอบด้วยจำนวนที่ทราบ ของอนุภาคที่มีการกระจายความน่าจะเป็นของการตรวจจับในภูมิภาคต่างๆ ของอวกาศ โดยหลักการแล้วสมการของการเคลื่อนที่ช่วยให้เราสามารถติดตามวิวัฒนาการที่ชัดเจนของฟังก์ชันที่แสดงลักษณะของระบบได้

จำนวนระดับความเป็นอิสระของระบบใดๆ ในทฤษฎีสนามควอนตัมนั้นมีมากอย่างไม่สิ้นสุด สิ่งนี้ไม่อนุญาตให้ใครหาคำตอบที่แน่นอนของสมการของทฤษฎีได้ ในไฟฟ้ากระแสควอนตัม - ทฤษฎีปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนโพซิตรอนและโฟตอนได้รับการพัฒนา วิธีการที่มีประสิทธิภาพการแก้สมการโดยประมาณ เป็นไปได้ที่จะแยกอนันต์ที่ปรากฏในกรณีนี้แล้วรับผลลัพธ์ที่สอดคล้องกับการทดลองด้วยความแม่นยำอย่างยิ่ง อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอและรุนแรงเป็นพิเศษยังไม่ได้ถูกสร้างขึ้นจริง เมื่อเร็ว ๆ นี้ในงานของ S. Weinberg และ A. Salam การรวมกันของปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอและแม่เหล็กไฟฟ้าได้รับการสรุปไว้ภายในกรอบของทฤษฎีทั่วไปที่ช่วยให้สามารถแยกความแตกต่างทั้งหมดได้

เรื่องความสัมพันธ์ระหว่างทฤษฎีไดนามิกพื้นฐานและทฤษฎีทางสถิติ

จากข้อเท็จจริงที่ว่าวิวัฒนาการของรัฐในทฤษฎีทางสถิตินั้นไม่คลุมเครือ ไม่มีใครสามารถสรุปได้ว่าไม่มีกฎ "ทางสถิติล้วนๆ" เลย และกฎทางสถิติมักจะเกี่ยวข้องกับกฎที่มีพลวัตเสมอ การเชื่อมโยงที่ชัดเจนของรัฐต่างๆ ก่อให้เกิดแก่นของกฎทางสถิติใดๆ หรือใครๆ ก็อาจกล่าวได้ว่า มันแสดงถึงองค์ประกอบที่มีพลวัต (ในความหมายที่ไม่คลุมเครือ) ของทฤษฎีทางสถิติโดยรวม

ทฤษฎีทางสถิติทั้งหมดในฟิสิกส์เรียกว่าทางสถิติด้วยเหตุผลเดียว: สถานะของระบบในทฤษฎีเหล่านี้ไม่ได้ถูกกำหนดโดยค่าของปริมาณทางกายภาพเอง แต่โดยการแจกแจงทางสถิติที่ระบุในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง หากคำศัพท์ดังกล่าวได้รับการยอมรับแล้ว ก็ไม่มีเหตุผลที่จะพูดถึง "การเชื่อมโยงกัน" ของกฎไดนามิกและสถิติภายในกรอบของทฤษฎีเดียว

แน่นอนว่า กฎข้อเดียวที่อธิบายวิวัฒนาการของสถานะของระบบสามารถแบ่งออกเป็นกฎพื้นฐานจำนวนหนึ่งได้ ตัวอย่างเช่น เราสามารถสรุปได้ว่าการมีอยู่ของประจุไฟฟ้าบนอิเล็กตรอนจะแสดงกฎไดนามิกหนึ่งกฎ การมีอยู่ของการหมุนครึ่งจำนวนเต็มเป็นกฎไดนามิกที่แตกต่างกัน ฯลฯ การดำเนินการดังกล่าวสามารถดำเนินการได้ด้วยความสำเร็จที่เท่าเทียมกันทั้งในทฤษฎีทางสถิติและไดนามิก แม้ว่าประโยชน์ของการแยกดังกล่าวจะเป็นที่น่าสงสัยก็ตาม อย่างไรก็ตามบนพื้นฐานของการดำเนินการทางจิตพวกเขามักจะสรุปว่ากฎไดนามิกและสถิตินั้นเกี่ยวพันกันเมื่ออธิบายกระบวนการในโลกใบเล็ก

ข้อความที่คล้ายกันจัดทำขึ้นโดย G. A. Svechnikov (“ ทฤษฎีของไมโครโพรเซสคือการผสมผสานเฉพาะของกฎทางสถิติและไดนามิก”), I. S. Narsky (“ ความสัมพันธ์ระหว่างการเชื่อมต่อเชิงสาเหตุเชิงไดนามิกและเชิงสถิติสามารถประมาณและแสดงตามเงื่อนไขในรูปแบบ ของการผสมผสานที่ซับซ้อนของ "ท่อ" ไดนามิกภายในซึ่งมีรูปแบบทางสถิติเกิดขึ้น") ฯลฯ

ด้วยแนวทางนี้ กฎไดนามิกของทฤษฎีฟิสิกส์พื้นฐานและข้อความที่ว่าอิเล็กตรอนมีการหมุนของจำนวนครึ่งจำนวนเต็มจะถูกวางให้อยู่ในระดับเดียวกัน (โดยวิธีการ การมีอยู่ของการหมุนในอิเล็กตรอนจะตามมาโดยอัตโนมัติจากทฤษฎีทางสถิติพื้นฐาน - ไฟฟ้าพลศาสตร์ควอนตัม) . ช่วงเวลาของการเชื่อมโยงที่ชัดเจนระหว่างลักษณะของวัตถุแต่ละชิ้นจะถูกแยกออกโดยพลการ และไม่ได้ให้ความสนใจเนื่องจากการเชื่อมโยงของรัฐในทฤษฎีทางสถิติอย่างชัดเจน เป็นผลให้คำถามเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างกฎไดนามิกและกฎสถิติเกิดความสับสนอย่างมากเนื่องจากคำศัพท์ที่ใช้โดยพลการซึ่งไม่ได้แยกแยะระหว่างกฎพื้นฐานของทฤษฎีทางกายภาพพื้นฐานและข้อความง่ายๆที่มีลักษณะเฉพาะ

เฉพาะเมื่อวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างกฎไดนามิกและกฎทางสถิติของทฤษฎีฟิสิกส์พื้นฐานที่อธิบายการเคลื่อนที่รูปแบบเดียวกันของสสารเท่านั้น เราจะเห็นได้ว่าไม่มีการ "ปะปนกัน" ของกฎไดนามิกและกฎทางสถิติ และติดตามสถานที่และความสำคัญของวัตถุได้อย่างชัดเจน กฎหมายทั้งสองประเภท กฎแบบไดนามิกเป็นตัวแทนของขั้นตอนแรกและต่ำสุดในกระบวนการทำความเข้าใจโลกรอบตัวเรา กฎทางสถิติให้ภาพสะท้อนที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นของการเชื่อมโยงเชิงวัตถุในธรรมชาติ โดยแสดงถึงขั้นต่อไปของการรับรู้ที่สูงกว่า