Понятие состояния физической системы является центральным элементом физической теории. Казалось бы, в науке речь должна идти только о закономерностях в поведении различных явлений природы. Открытие этих закономерностей, установление законов природы, отражающих устойчивые, необходимые связи между различными сторонами явления, вот истинная цель науки. Однако, имеются по крайней мере, два возражения по поводу того, что все законы природы всегда носят приближенный характер и действуют в определенных рамках, называемых границами применимости физических законов. Мы уже убедились в существовании трех ограничений в применимости законов Ньютона: во-первых, если скорость рассматриваемых тел близка к скорости света, то нужно применять релятивистскую кинематику и релятивистскую динамику специальной теории относительности. Во-вторых, в случае сильных гравитационных полей следует пользоваться теорией тяготения Эйнштейна, то есть общей теорией относительности. Появление гравитации как искривления пространства-времени приводит к неадекватности описания поведения частицы в искривленном пространстве с помощью теории Ньютона. В-третьих, классическая ньютоновская механика не работает в микромире; аппаратом, описывающим движения микрообъектов, является квантовая теория.
Второе возражение состоит в том, что при установлении законов всегда пытаются абстрагировать от случайности, множество факторов, всегда сопровождающих любое явление. На это обстоятельство особенно указывает величайший математик Е. Вигнер в своей книге «Этюды о симметрии», подчеркивая, что для описания поведения какого-либо объекта, одних только законов природы недостаточно, важно знать так же начальные условия, описывающие состояние данного объекта в начальный момент времени. «Именно в четком разделении законов природы и начальных условий и состоит удивительное открытие ньютоновского века», - пишет Е. Вигнер.
Состояние физической системы - это конкретная определенность системы, однозначно детерминирующая ее эволюцию во времени.
Для задания состояния системы необходимо:
. определить совокупность физических величин, описывающих данное явление и характеризующих состояние системы, - параметры состояния системы;
. выделить начальные условия рассматриваемой системы (зафиксировать значение параметров состояния в начальный момент времени);
. применить законы движения, описывающие эволюцию системы.
Попробуем применить данный алгоритм к тем обладателям физики, которые нами рассмотрены в данном докладе. Однако предварительно разделим физические теории на динамические и статистические и, используя понятия состояния, попытаемся провести сравнение между ними и выяснить, в каком отношении друг к другу находятся динамические и статистические закономерности в природе. Это глубоко и полно сделано Г.Я. Мякишевым в книге «Динамические и статистические закономерности в физике», результатами которой мы воспользуемся при последующем изложении материала.
2. ПОНЯТИЕ СОСТОЯНИЯ В ДИНАМИЧЕСКИХ ТЕОРИЯХ
TimeBiology