Основные идеи квантовой теории и ее эволюция

Содержание: Основные идеи квантовой теории и ее эволюция. 1.Формирование квантовых представлений…………………………………3 2. Проблема пол ноты квантовой механики. Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена и его ин терпретации…………………………………...5 3. Неравенство Белла и открытие А.Аспекта………...……………………11 4. Физический вакуум и его свойства……………………………………….12 Список использованной литературы………………………………………..16 1. Формирование квантовых представлений. Почти одновременно с появлением теории относительности в физике произ ошло событие, которому суждено было стать началом еще одной революции в естествознании. 14 декабря 1900 года, когда в выступлении Макса Планка на засе дании Немецкого физического общества впервые прозвучало слово "квант", с читается датой рождения учения о квантах. Многие из творцов этого учения - сам Макс Планк, Альберт Эйнштейн, Луи де Бройль, Эдвин Шредингер и другие физики - не смогли примириться с тем, во что превратилось их детище. Наприм ер, Эйнштейн в 1925 году в письме Мишелю Бессо назвал квантовую механику "нас тоящим колдовским исчислением". А Шредингер, беседуя с Нильсом Бором в 1926 г оду, воскликнул: "Если мы собираемся сохранить эти проклятые квантовые с качки, то я вообще сожалею, что имел дело с квантовой теорией!" Так рассужд али величайшие ученые, а что творилось в умах рядовых физиков, тем более т рудно представить. Даже теперь, в 21 веке, ученые не прекращают попыток пон ять глубинные основы квантовой теории и объяснить смысл ее фундаментал ьных принципов. Что же заставило физиков работать над созданием квантов ой теории? Прежде всего, желание понять природу необъяснимых с позиций к лассической науки явлений. После того, как стало понятно, что поле - особая форма материи, несводимая к веществу, модифицированная Лоренцем электр одинамика Максвелла замечательно справлялась с описанием процессов из лучения электромагнитных волн. Неразрешимые проблемы возникли при реш ении задач о взаимодействии излучения с веществом. В первую очередь это относилось к излучению черного тела, фотоэффекту и оптическим спектрам атомов. Начало развитию квантовой механики положили работ ы М.Планка по теории излучения черного тела. Нужно было найти явный вид фу нкции, определяющей спектральную плотность энергии излучения. Определ ить ее на основе только термодинамики не удалось. Использование электро динамических законов позволило Рэлею получить спектральное распредел ение: , (формула Рэлея – Джинса). Здесь щ – частота излучен ия; – с пектральная плотность энергии излучения; T – температура; c – скорость света; V – данный объем. Это распределение противоречило экспериментальным данным, так как предсказанный формулой Рэлея – Джинса неограниченный рост спектр альной плотности с увеличением частоты в эксперименте не наблюдался, в о бласти высоких частот спектральная плотность снижалась. Все попытки получить согласующийся с эксперименто м результат оказались неудачными. Потребовался принципиально новый вз гляд на вещи, который и был сформулирован в работах Планка. Планк предста вил вещество как набор колеблющихся осцилляторов и поставил задачу исс ледования равновесия, установившегося в результате обмена энергией ме жду осцилляторами и излучением. Решая эту задачу методом классической ф изики, он получил распределение Рэлея. Было сделано предположение, что н еправильность закона Рэлея связана со слишком большой ролью, которую в к лассической картине играют высокочастотные осцилляторы. Чтобы подавит ь значение высокочастотных осцилляторов, было сделано ключевое предпо ложение, что вещество может испускать излучение только конечными порци ями, пропорциональными частоте излучения. Энергия каждого осциллятора E n = n ћ щ, где ћ – постоянная Планка, n – цел ое. В результате было получено распределение Планка (1900 г.), которое хорошо согласовывалось с экспериментом: . Сначала это казалось просто остроумной гипотезой, решением частной задачи, но постепенно стало ясно, что эта дискретность порций энергии требует пересмотра принципов классической физики. Кван тование энергии имеет смысл только для гармонических осцилляторов, в др угих задачах квант энергии определяется неоднозначно. Оказалось, что пр авильно считать, что ћ – ква нт действия. Но уже из существования кванта действия следовала взаимосв язь между динамическими переменными и переменными, характеризующими п оложение в пространстве, а это не укладывалось в классическую картину ми ра. Сразу стало очевидным, что аппарат аналитической механики пригоден д ля введения квантования. Дальнейшим подтверждением квантовой теории были р аботы А.Эйнштейна о фотоэффекте (1905 г.) и модель атома Н.Бора (1913 г.). Фотоэффек т – испускание веществом быстрых электронов под воздействием излучен ия. Оказалось, что энергия испущенных электронов не зависит от интенсивн ости излучения, а зависит от частоты. Это противоречило классическим пре дставлениям. Эйнштейн предположил, что монохроматическое излучение со стоит из квантов, причем энергия каждого кванта E = ħ'68 щ . На основании этого предположен ия были получены результаты, которые прекрасно согласовывались с экспе риментом. Важным шагом вперед стала атомная теория Н.Бора. Кла ссическая физика не смогла объяснить полученные эмпирическим путем сп ектральные законы – серии в спектрах излучения атомов. Планетарная мод ель атома, правильность которой подтверждалась в опытах Резерфорда, про тиворечила классической электродинамике: электроны должны были терять энергию при вращении вокруг ядра атома и падать на него. Бор сохранил пла нетарную модель атома, но ввел в нее квантовые принципы. Было сделано пре дположение, что электрон может находиться в состоянии с определенной эн ергией и в этом стационарном состоянии нет излучения. Излучение возника ет только при переходе между состояниями. Принципиальный недостаток те ории Бора заключался в искусственном наложении квантовых понятий на кл ассические представления. Кроме того, теория Бора позволяла найти энерг ию стационарных состояний только для кругового движения. Развитием это й теории стали методы квантования Бора – Зоммерфельда, применимые для многомерного движения. Для определения различных квантовомеханически х параметров, которые невозможно было вычислить с имевшимся аппаратом, Бор сформулировал замечательный принцип соответствия, который заключа лся в том, что для больших квантовых чисел классическая и квантовая физи ка должны давать одинаковые ответы, – например, по классически вычисле нной интенсивности излучения можно вычислить вероятность перехода. В р езультате было создано то, что называется старой квантовой теорией. 2. Проблема полноты квант овой механики. Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена и его интерпретации . Самые интересные моменты в истории и методологии с овременной физики связаны с решением проблемы интерпретации квантовой теории. Эта проблема и сейчас остается в центре внимания научного сообщ ества, так как ни сторонники копенгагенской интерпретации, ни ее противн ики не собираются оставлять своих позиций. Однако ни те, ни другие, не отри цая правомерности принципа неопределенностей в квантовой теории, тем н е менее не проводят последовательно методологические принципы инвариа нтности, относительности и симметрии, которые, как мы указывали, непосре дственно связаны с проблемой полноты квантовой механики. Как станет ясн о из дальнейшего, если мы в своих исследованиях опираемся на эти принцип ы, то должны с необходимостью признавать, что вероятность есть объективн ая характеристика, неустранимый факт квантовой теории. А если это так, то нет оснований считать, что в квантовой механике присутствуют субьектив но-позитивистские элементы и что она является якобы неполной теорией. Подобные обвинения были выдвинуты с позиций реализма классической физ ики, которая отказывала вероятности в праве быть фактом с онтологически м содержанием. Но в действительности дело обстоит как раз наоборот. Если принять, что вероятность — объективная характеристика природы, т.е. име ет онтологическую нагрузку, то можно приблизиться к идеалу А.Эйнштейна, ориентированному на реалистическое толкование квантовой теории, хотя сам ученый в этом идеале не хотел видеть вероятности — “только факты”. Т аким образом, если из тезы взять рациональное зерно — признание необход имости реалистического описания микромира, не стесненного, однако, клас сическими требованиями, из антитезы — признание вероятности как реаль ности, а не как недостаточности информации об объекте (с чисто гносеолог ической стороны), то можно прийти к синтезу — вероятностному реализму к ак диалектическому опровержению классической тезы. И тогда становится ясным, что квантовая механика является полной теорией и поэтому нет необ ходимости продолжать поиски “скрытых параметров”, имеющих целью верну ть физику к классическому идеалу классической картины мира. Принимая в качестве критерия полноты теории удовлетворение требования , чтобы каждому элементу физической реальности соответствовал элемент физической теории, А.Эйнштейн, Б.Подольский и Н.Розен сумели показать, что описание квантового состояния волновой функцией не является полным — так называемый парадокс Эйнштейна — Подольского — Розена. Как отмечае т X.Бьом, уместнее в этом случае говорить об аргументе, а не о парадоксе, пос кольку ничего парадоксального здесь нет. Парадокс означает нечто необы кновенное, странное, неожиданное, невероятное, а Эйнштейн, Подольский и Р озен получили в своей работе именно такой результат, какой и хотели полу чить. Но иначе и не могло быть, поскольку они выбрали критерий реальности, противоположный самой сущности квантовой теории. Согласно этому крите рию, существует элемент физической реальности, соответствующий данной физической величине, если ее значения можно определить только с вероятн остью, равной единице. При таком критерии было бы парадоксальным, если бы авторы сумели показать, что квантовая теория не является неполной. Как и звестно, при корректном использовании формального аппарата невозможно опровергнуть то, что заложено в основе. Так что с помощью этого парадокса Эйнштейн не смог доказать несостоятельность квантовой теории, а более л огично обосновал свою позицию, Что касается попыток сделать квантовую механику полной теорией путем в ведения “скрытых параметров”, то, как известно, они оказались безуспешны ми. Сначала Р. фон Нейман показал, что существование “скрытых параметров ” находится в противоречии с формализмом квантовой механики. Затем шаги , предпринятые Д.Бомом и А.X.Ароновым, тоже не привели к удовлетворительном у результату, так как авторы предполагали существование нелокальных св ойств, а это противоречило выдвинутому Эйнштейном требованию локально сти. Позже Д.Белл обосновал невозможность формулировки квантовой механ ики как локально-детерминистской теории “скрытых параметров”. Экспери ментальная проверка неравенства, установленного Беллом, показала, что в пределах точности измерений результаты подтверждают истинность квант овой теории. Таким образом, можно считать доказанным, что идея “скрытых п араметров” несовместима с квантовой теорией. Конечно, искать “скрытые п араметры” не просто невозможно, но, видимо, бессмысленно: “скрытые парам етры” до того скрыты, что их вообще нельзя найти. Программа Эйнштейна: най ти такое корректное полное описание явлений в микромире, чтобы в нем был и “только факты, а не вероятности”, чтобы в нем не было неопределенностей и чтобы оно удовлетворяло идеалу строгого классического детерминизма, — оказывается нереализуемой. Идея “скрытых параметров” и нужна как раз для создания полной теории. Ок азывается, однако, что хотя такая теория и претендует на то, чтобы обладат ь внутренним совершенством, быть естественной и логически простой, она в ступает в противоречие с первым и основным критерием — критерием внешн его оправдания. Дело в том, что теория, построенная на основе “скрытых пар аметров”, не только вводит принципиально ненаблюдаемые (действительно, мистически скрытые!) величины — следствия из этой теории не подтверждаю тся экспериментально. Попытки создать теорию на основе “скрытых параме тров” суть попытки создать полную теорию, но это происходит за счет ее вн ешнего оправдания, что лишает теорию смысла. Разумеется, нельзя не согласиться с мыслью Эйнштейна, высказанной им в с вое время В.Гейзенбергу, что теория сама решает, какие величины наблюдае мы, а какие ненаблюдаемы, однако второй критерий — критерий внутреннего совершенства, естественности и логической простоты — заставляет нас в се-таки принимать, что наблюдаемы те величины, значения которых можно оп ределить экспериментально. Как известно, вероятности переходов из одно го состояния в другое в микрофизике являются экспериментально определ яемыми величинами. Они определяются по значениям ширины состояния, и хот я это вероятностные величины, их можно получить опытным путем абсолютно достоверно и с любой точностью. А раз так, то основной критерий — критери й внешнего оправдания — обязывает нас принять вероятность как факт и от казаться от дополнительного требования — требования реальности, кото рое навязывается из соображений соответствия классической теории. Таким образом, не следует думать, что вероятности и факты только противо положны и поэтому взаимно как бы исключаются. Но тогда почему бы не рассм отреть обратную возможность: не вероятность или факты, а вероятность как факт? Сильная сторона позиции Эйнштейна — это критерии внешнего оправдания и внутреннего совершенства. Дополнительные же требования, касающиеся п олноты теории и безвероятностной реальности, так сильно искажают “тема тический фильтр”, по терминологии Дж.Холтона, что делают эйнштейновскую программу невыполнимой. Эти требования продиктованы классическими соо бражениями и должны быть отброшены, тем более что они сами не соответств уют критерию внешнего оправдания. Дело в том, что не только в микромире, гд е “мешает” соотношение неопределенностей, но и в макромире физические в еличины всегда могут быть определены в ходе опыта только с некоторой нет очностью. Теория не должна противоречить фактам — она должна соответст вовать тому, что может быть установлено экспериментально. А ученым хорош о известно, что все физические величины экспериментально определяются с некоторой неопределенностью, которая, как отметил М.Борн, со временем л инейно нарастает. С экспериментальной точки зрения утверждение, что “ве личина Х имеет абсолютно точное значение”, является бессмысленным, поск ольку никто и нигде до сих пор не сделал абсолютно точного измерения. И по этому данное утверждение должно быть исключено из квантовой теории, под обно тому как в свое время было исключено как бессмысленное понятие одно временности из теории относительности. Итак, необходимо признать, что классические представления об абсолютно точных физических величинах не имеют внешнего оправдания. Такие предст авления ведут к идеализированной схеме, которая выглядит естественной и логически простой, однако не соответствует физической действительно сти, и поэтому от нее необходимо отказаться. Абсолютно точных физических величин нет, как бы того ни хотелось некоторым авторам. “Как получается, ч то этот ложный идеал так прочно укоренился в головах даже превосходных и сследователей? — недоумевал Борн.— Это не физическая проблема, а психо логическая, которая, вероятно, может быть понята из развития физической картины мира со времен Ньютона. Именно успехи ньютоновской физики, котор ая смогла использовать для своих задач математический континуум (D x = 0, D t = 0), закрепили ошибочное убеждение, будто бы существуют абсолютно точные зн ачения физических величин. Законы Ньютона описывают движение материал ьной точки, но материальная точка — это модель действительности, а вовс е не сама действительность. Отождествлять модель и реальность — также “ результативно”, как отождествлять каменную статую с живым человеком. Од нако тот факт, что классическая физика может с успехом описывать взаимод ействие между двумя массами как эквивалентное взаимодействию между дв умя материальными точками, позволил физикам поверить, что точки в самом деле существуют реально и даже что все физические величины реально имею т абсолютно точные значения. Между тем квантовая физика разрушает эту иллюзию. А потому классический детерминизм не может более быть идеалом для физической теории. Как писал Борн, “детерминизм классической физики оказывается призраком, вызванн ым тем, что математико-логическим структурам понятий придается слишком большое значение. Это идол, а не идеал в исследовании природы, и, следовате льно, его нельзя использовать как возражение против существенно индете рминистской статистической интерпретации квантовой механики”. К мысли, что время и пространство объективно не существуют как абсолютно точные величины, а являются лишь относительно точно определенными, т.е. с уществуют с некоторой объективной неопределенностью, можно прийти и др угим путем — путем последовательного применения идеи относительности . Эйнштейн, следуя своему основному критерию — критерию внешнего оправд ания, согласно которому из теории необходимо исключить понятия, не имеющ ие опытного подтверждения, отказался от представления об однородности времени и пространства. В теории относительности классические предста вления о времени и пространстве не просто отрицаются, а опровергаются, з аменяются новыми, более высокого уровня — таким образом, чтобы прежние классические представления об абсолютном времени и пространстве остав ались справедливыми для предельного случая малых скоростей. Но на этом Э йнштейн остановился и не захотел идти дальше по пути развития идеи относ ительности. Он не мог допустить, что сама определенность относительных и нтервалов времени и пространства должна считаться также относительной . Хотя ученый и считал, что время и пространство относительны, он продолжа л в духе классической физики думать, что их величины определены абсолютн ым образом. Если же последовательно проводить идею относительности, то н еобходимо будет признать, что относительные сущности не могут быть абсо лютно точно определены, а только относительно точно. Поэтому боровскую к онцепцию дополнительности следует рассматривать как более развитую. П ринимая соотношение неопределенностей как факт, она автоматически вкл ючает в себя это необходимое продолжение идеи относительности времени и пространства. С точки зрения основного крит ерия Эйнштейна — внешнего оправдания — в теорию необходимо включить и соотношение неопределенностей, поскольку оно оказывается неоспоримым экспериментальным фактом. Как известно, до сих пор никто не смог экспери ментально показать несостоятельность этого соотношения. Если трактова ть принцип неопределенностей как опытный факт и как существенную часть теории, то идея относительности получает свое логическое и последовате льное развитие, что ведет к большей естественности и логической простот е. А это означает, что и второй критерий — внутреннего совершенства — со ответствует теории в большей степени. Следовательно, относительность в широком смысле, понимаемая и как отрицание возможности существования а бсолютно точной определенности, ведет к естественной и логически более простой картине мира. Однако такое возможно лишь ценой отказа от классического детерминизма, но так как этот детерминизм не идеал, а всего лишь идол, расставаться с ним следует без сожаления. Время показало, что даже “бог — глиняный идол, кот орый можно разбить молотком”. Историю науки, как и вообще историю всего ч еловечества, можно рассматривать как цепь последовательного сотворени я идолов и их ниспровержения: красивые мечты чередуются (симметрия требу ет этого!) с горькими разочарованиями, чтобы открыть дорогу новым иллюзи ям. Отказ от идола классического детерминизма и утверждение вероятности к ак непреложного факта теории открывают возможности для более глубоког о понимания вероятностной интерпретации квантовой механики. Далее поп робуем показать, что именно учет вероятности как факта определяет новую — вероятностную — форму энергии, и, таким образом, делает теорию более п олной, чем это казалось ранее. В этом смысле ситуация изменяется коренны м образом: вероятность как факт приводит к тому, что теория становится по лной. Для обоснования полноты квантовой механики необходимо обратиться к пр инципу инвариантности. Известно, что инвариантность как методологичес кий принцип выражает тенденцию искать и открывать неизменные величины. С этой точки зрения любая физическая константа, как мы уже отмечали, указ ывает на инвариантность — выражает некоторое сохранение. Например, кон станта Планка как фундаментальная величина выражает в общем виде закон сохранения момента импульса в атомном мире. Таким образом, выясняется ее физический смысл, т.е. решается задача, которую Эйнштейн считал “самой ва жной целью будущих десятилетий” и которая определяет “содержание само го важного направления в развитии новейшей теоретической физики”6. Если считать, что теория является полной, когда каждому элементу физичес кой реальности соответствует в теории определенная физическая величин а, то с энергетической точки зрения теория должна быть признана полной, е сли для каждой энергетической области можно указать ее энергию. И так ка к во всех процессах микромира нет других энергетических областей, кроме областей состояний и областей переходов из них, то с позиций закона сохр анения энергии, т. е. принципа инвариантности, признание вероятностной ч астоты наряду с действительной исчерпывает все возможности, и, таким обр азом, квантовая механика становится полной теорией. 3. Неравенство Белла и от крытие А.Аспекта. В 1964 году Дж.С.Б елл сформулировал неравенства, которые должны выполняться для любой кл ассической (неквантовой) статистической теории, в которой выполняется т ребование локальности (объективная локальная теория, ОЛТ), имевшие целью продемонстрировать принципиальное отличие предсказаний любой ОЛТ от предсказаний квантовой механики. В квантовой механике при измерении пр оекций спинов ЭПР-пары на различные оси эти неравенства обязаны нарушат ься. Первым экспериментальную проверку в 1980-х гг. неравенств Белла произв ел А.Аспект. В дальнейшем были поставлены многочисленные эксперименты п о типу эксперимента Аспекта. Все они сопровождались нарушением неравен ств Белла, что говорит против выдвинутых А.Эйнштейном гипотезы о существ овании скрытых параметров квантовомеханических систем. Невозможность одновременного выполнения несовместных измерений связано с тем, что по ворот одного прибора, регистрирующего частицу, меняет информацию о сист еме и, таким образом, на вероятность измерения второго прибора. Носителя ( частицы или поля) этого взаимодействия не существует. Эффект связан с ре дукцией волнового пакета, и демонстирирует невыполнение белловского т ребования локальности (невозможность влияния измерения в точке А на рез ультаты измерения в точке В). Таким образом, невыполнение неравенств Бел ла свидетельствует о наличии нелокальной корреляции между частицами, о днажды входившими в контакт. Эксперименты Аспекта говорят в пользу существования нелокальной квант овой корреляции между компонентами ЭПР-пары: измерение параметра одног о из компонентов в некотором смысле предопределяет результаты измерен ия параметра второго компонента, даже если они разделены пространствен ноподобным интервалом. Субстанциональная основа этой корреляции, ка к мы уже говорили, неясна. Возможно, это все-таки следствие существования скрытых параметров, о которых говорил Эйнштейн. Такой поворот событий чи сто философски в силу проблемы индукции не является принципиально нево зможным: быть может, более точные эксперименты смогут сказать в пользу с крытых параметров. Однако, современная физика не имеет оснований к одноз начному их признанию. Отрицательных аргументов больше, чем положительн ых и главные из них – результаты опытов. 4. Физический вакуум и ег о свойства. Стимулом сто йкого интереса к физическому вакууму является надежда ученых на то, что он откроет доступ к океану экологически чистой вакуумной энергии. Очеви дно, что эти надежды не беспочвенны. В рамках квантовой электродинамики теория указывает на реальность существования в физическом вакууме "оке ана" энергии. Плотность энергии вакуума W определяе тся соотношением : , где: h – постоянная Планка, a – коэффициент, н – частота. Отсюда следует, что энергия вакуума может быть очень большой. Однако, всл едствие высокой симметрии вакуума, непосредственный доступ к этой энер гии весьма затруднителен. В результате, находясь, по существу, среди океа на энергии, человечество вынуждено пользоваться только традиционными способами ее получения, основанными на сжигании природных энергоносит елей. Тем не менее, при нарушении симметрии вакуума доступ к океану энерг ии возможен. Поэтому внимание исследователей привлекают новые физичес кие эффекты и феномены в надежде на то, что они позволят заставить физиче ский вакуум "работать". При достижении критического уровня возбуждения физический вакуум поро ждает элементарные частицы – электроны и позитроны. Поэтому многих исс ледователей интересует способность вакуума генерировать электроэнер гию. Эффект Казимира указывает на возможность извлечения механической энергии из вакуума. Достижению реальных результатов, в плане практическ ого использования энергии физического вакуума, мешает отсутствие пони мания его природы. Загадка природы физического вакуума остается одной и з серьезных нерешенных проблем фундаментальной физики. По современным представлениям в основе всех физических явлений лежат к вантованные поля. Вакуумное состояние является основным состоянием лю бого квантованного поля. Отсюда следует, что физический вакуум является самым фундаментальным видом физической реальност и . В настоящее время преобладает концепция, в рамка х которой считается, что вещество происходит из физического вакуума и ег о свойства проистекают из свойств физического вакуума. Я.Б.Зельдович исс ледовал даже более амбициозную проблему – происхождение всей Вселенн ой из вакуума . Он показал, что т вердо установленные законы Природы при этом не нарушаются. Строго выпол няются закон сохранения электрического заряда и закон сохранения энер гии. Единственный закон, который не выполняется при рождении Вселенной и з вакуума – это закон сохранения барионного заряда. Отается непонятным , куда подевалось огромное количество антивещества, которое должно было появиться из физического вакуума. Поэтому решение проблемы физическог о вакуума представляет интерес, как для фундаментальной науки, так и для прикладных исследований. Несмотря на большой интерес к нему, физический вакуум по-прежнему остается загадочным объектом, которому, тем не менее, наука определяет наиболее фундаментальный статус. Несмотря на то, что актуально физический вакуум ничего не содержит, он со держит все потенциально. Поэтому, вследствие наибольшей общности, он мож ет выступать в качестве онтологической основы всего многообразия объе ктов и явлений в мире. В этом смысле, пустота – самая содержательная и наи более фундаментальная сущность. Такое понимание физического вакуума з аставляет признать реальность существования не только в теории, но и в П рироде и "ничто" и "нечто". Последнее существует как проявленное бытие – в виде наблюдаемого вещественно-полевого мира, а "ничто" существует как не проявленное бытие - в виде физического вакуума. Поэтому, непроявленное б ытие, при распространении этого понятия на физический вакуум, следует ра ссматривать как самостоятельную физическую сущность, которую необходи мо изучать. Физический вакуум непосредственно не наблюдается, но проявление его св ойств регистрируется в экспериментах. К вакуумным эффектам относятся: р ождение электронно-позитронной пары, эффект Лэмба-Ризерфорда, эффект Ка зимира. В результате поляризации вакуума электрическое поле заряженно й частицы отличается от кулоновского. Это приводит к лембовскому сдвигу энергетических уровней и к появлению аномального магнитного момента у частиц. При воздействии высокоэнергетичного фотона на физический ваку ум в поле ядра возникают вещественные частицы – электрон и позитрон. Эф фект Казимира указывает на возникновение сил, сближающих две пластины, н аходящиеся в вакууме. Эти эффекты указывают на то, что вакуум является ре альным физическим объектом. В современной физике предпринимаются попытки представить физический в акуум различными моделями. Многие ученые, начиная от П.Дирака, пытались н айти модельное представление, адекватное физическому вакууму. Известн ы: вакуум Дирака, вакуум Уилера, вакуум де Ситера, вакуум квантовой теории поля, вакуум Тэрнера-Вилчека и др. Вакуум Дирака является одной из первых моделей. В ней физический вакуум представлен "морем" заряженных частиц, з аполняющих все энергетические уровни. Вакуум Уилера состоит из геометр ических ячеек планковских размеров. Согласно Уилеру все свойства реаль ного мира и сам реальный мир есть проявление геометрии пространства. Вак уум де Ситтера представлен совокупностью частиц с целочисленным спино м, находящихся в низшем энергетическом состоянии. Вакуум квантовой теор ии поля содержит в виртуальном состоянии всевозможные частицы. Вакуум Т эрнера-Вилчека представлен двумя проявлениями – "истинным" вакуумом и " ложным" вакуумом. То, что в физике считается самым низким энергетическим состоянием, есть "ложный" вакуум, а остинно нулевое состояние находится н иже по энергетической лестнице. При этом "ложный" вакуум может переходит ь в состояние "истинного" вакуума. Существующие модели физического вакуума весьма противоречивы. Причина состоит в том, что в сравнении со всеми другими видами физической реальн ости физический вакуум имеет ряд парадоксальных свойств, что ставит его в ряд объектов, трудно поддающихся моделированию. Например, в модели де С иттера физический вакуум обладает свойством, совершенно не присущим лю бому состоянию вещества. Уравнение состояния такого вакуума, связывающ ее давление Р и плотность энергии W, имеет необычный вид: . Причины появле ния такого экзотического уравнения состояния связаны с представлением вакуума многокомпонентной средой, в которой для компенсации сопротивл ения среды движущимся частицам введено понятие отрицательного давлени я. Обилие различных модельных представлений вакуума может указывать то лько на то, что до сих пор отсутствуют модели, адекватные реальному физич ескому вакууму. Физика стоит на пороге перехода от концептуальных представлений о физи ческом вакууме к теории физического вакуума. Современные концепции физ ического вакуума несколько отягощ ены геометричес ким подходом . Проблема состоит в том, чтобы, оставля я физический вакуум в статусе физической сущности, не подходить к его из учению с механистических позиций. Создание непротиворечивой теории фи зического вакуума потребует прорывных идей, далеко выходящих за рамки традиционных подходов . Реальность такова, что в рамках квантовой физики теория физического вак уума не состоялась. Становится все более очевидным, что "зона жизни" теори и физического вакуума должна находиться за пределами квантовой физики и, скорее всего, ей предшествовать. По всей видимости, квантовая теория до лжна быть следствием и продолжением теории физического вакуума, коль фи зическому вакууму отводится роль наиболее фундаментальной физической сущности, роль основы мира . Бу дущая теория физического вакуума должна удовлетворять принципу соотве тствия. В таком случае теория физического вакуума должна естественным о бразом Список использованной литературы: 1. Гейзенберг В. Физика и философия. – М.: Наука, 1989. 2. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. – М.: Наука, 1972. 3. Юнг Р. Ярче тысячи солнц. – М.: Атомиздат, 1960. 4. Мессиа А. Квантовая механика. – М.: Наука, 1978. – Т. 1, 2. 5.Печенкин А.А. Три классификации интерпретаций квантовой механики (www.philosophy.ru). 6. Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики. – М.: Высш. шк., 1961. 7. Менский М.Б. Квантовая механика. - – М.: Наука, 2000. 8. Бом Д. Квантовая теория. - – М.: Наука, 1998.