Физика пространства - времени

Размеры этих частиц очень малы по сравнению с расстояниями между частицами в атоме (сопоставьте их с расстоянием от радиопередатчика до радиоприёмника!) Поэтому детали внутреннего строения в значительной степени несущественны, так же как детали внутреннего строения Земли в значительной степени несущественны для определения той силы, с которой она притягивает к себе Луну

❔

Как мы, при всём нашем незнании строения элементарных частиц, подходим к ним в настоящее время?

✔

Их рассматривают как странные и неоднородные объекты, погружённые в пространство-время

❔

Но как же можно придерживаться идеалов чисто геометрического описания природы, если частицы — это чуждые объекты, погружённые в пространство-время, а не объекты, слагающиеся из пространства-времени?

✔

Лучшие из современных представлений не утверждают, что частицы не построены из пространства-времени. Скорее признаётся, что наши познания о них недостаточны даже для того, чтобы разумно обсуждать этот вопрос. На данном этапе разумно рассматривать частицы, как если бы они были чуждыми объектами, чтобы иметь возможность разбираться в структуре мира и подходить к частицам с практических, рабочих позиций. Такая рабочая процедура не исключает когда-то в будущем возможность описать частицы на языке геометрии, как сейчас описывают «глаз» тайфуна на языке аэродинамики, а воронку водоворота — на языке гидродинамики

❔

Необходимо ли для объяснения мира повседневной физики привлекать в дополнение к частицам (строение которых может быть, а может и не быть геометрическим) и к электромагнитным и гравитационным полям (о которых мы знаем, как подходить к ним с геометрических позиций) ещё и какие-либо другие фундаментальные понятия?

✔

Только одно понятие — квантовый принцип, центральный для всей физики

❔

Можно ли привести простой пример проблемы, решаемой этим квантовым принципом?

✔

Задача о том, как свободная частица (находящаяся в существенно плоской области пространства-времени) движется из точки 𝐴 в точку 𝐵 по прямой линии: 1) Как эта частица «пробует» приемлемые альтернативные пути, которые она могла бы избрать. 2) Расплывание «прямой» линии, ведущей из 𝐴 в 𝐵 в результате этого процесса «распробования», происходящего непрерывно. 3) Как яснее определить и измерить действительное физическое распространение этого рода по так называемому «классическому» или идеальному пути из 𝐴 в 𝐵

❔

Сдерживают ли «квантовые силы» атом как единое целое? Связывают ли они атомы друг с другом (химия!)? Являются ли они причиной электропроводности и упругости твёрдых тел?

✔

Нет! Такой вещи, как «квантовая сила», не существует. Единственными силами, обусловливающими структуру атомов, молекул и твёрдых тел, являются электрические силы. Для того чтобы объяснить весь мир повседневной физики (за исключением тяготения), требуется лишь существование: 1) этих сил, 2) элементарных частиц и 3) квантового принципа, управляющего движением частиц под действием этих сил

❔

Имеется ли другой пример, иллюстрирующий объяснение фундаментальных процессов квантовой физикой?

✔

Электрон движется по круговой орбите вокруг протона, который тяжелее его в 1836 раз, и удерживается на этой орбите электрическим притяжением со стороны протона. 1) Почему относительная величина расплывания орбиты мала, если эта орбита велика? 2) Почему способность частицы «распробовать» пространство вокруг орбиты делает физически невозможным существование любых орбит, кроме тех, на протяжении которых укладывается целое число длин волн («квантовое число», «квантовое условие», см. упражнение 101)? 3) Насколько велика относительная размытость или неопределённость положения в пространстве для орбиты с малым квантовым числом? 4) Величина специфической энергии, или «квантовый уровень», связанный с этими «квантовыми состояниями движения». 5) Величина энергии, выделяемая при «переходах» электрона с одного такого уровня на другой

❔

Если вся физика подчиняется квантовому принципу (точная формулировка которого здесь не приводится), то какой смысл при каких бы то ни было обстоятельствах может иметь использование языка «классической» (неквантовой) физики для описания движения? Как можно рассматривать «положение в пространстве» и его изменение от одного «момента» к другому вдоль «мировой линии» частицы, если неизбежно существует квантовое размазывание или неопределённость того пути, которым следует частица в пространстве-времени?

✔