|
Важным результатом на этом пути явилось включение в физику структур современной топологии. Топология — это раздел математики, изучающий свойства фигур и их взаимного расположения, для которых существует взаимно однозначное непрерывное отображение. В топологии понятие «фигура» (топологическое пространство) определяется как любое множество точек, в котором задано определенное отношение близости между точками и некоторыми подмножествами. Такое отношение задается набором аксиом. По существу топология — это самая общая геометрия, которая изучает непрерывность как коренное свойство пространства и времени. Поэтому она находит широкое применение в физике. Так, в квантовой геометродинамике флуктуации гравитационного поля, по-видимому, могут значительно изменять топологический характер пространства, т.е. в нем могут возникать различные «ручки», «рукава», «дырки», многосвязные области и др. Особенно перспективными для физических применений оказываются фигуры с переменной топологией — топосы. Анализ показывает, что там, где проявляются изменения топологии пространственно-временного континуума, там фиксируется кажущееся изменение фундаментальных законов природы. Так, происходит кажущееся нарушение причинности, когда при падении в «черную дыру» исчезают элементарные частицы. В связи с изменениями топологии теряет свой однозначный смысл понятие расстояния (загадочная неоднозначность расстояний до квазаров — их движение относительно друг друга происходит со скоростями, которые чуть ли не в 25 раз (!) превышают скорость света). 328 Как любая физическая теория, ОТО имеет свою область применимости. Она не распространяется на квантовые эффекты в гравитации, которые проявляют себя на расстояниях 10-33 см, в точке сингулярности, черных дырах и др. Для описания таких процессов необходима квантовая теория тяготения (см. 10.1.2), одна из квантовых теорий поля, в которых объединяются принципы релятивистской и квантовой физики. Квантовая физика базируется на квантовой механике – теории, описывающей законы движения микрочастиц (элементарных частиц, атомов, молекул, атомных ядер) и их систем (например, кристаллов), т.е. законы микромира. 9.3. Возникновение и развитие квантовой физики 9.3.1. Гипотеза квантов. Истоки квантовой физики можно найти в исследованиях процессов излучения тел. Еще в 1809 г. П. Прево сделал вывод, что каждое тело излучает независимо от окружающей среды. Благодаря развитию спектроскопии в XIX в. при изучении спектров излучения начинают обращать внимание и на спектры поглощения. При этом выясняется, что между излучением и поглощением тела существует простая связь: в спектрах поглощения отсутствуют или ослабляются те участки спектра, которые испускаются данным телом. Этот закон получил объяснение только в квантовой теории. — 254 —
|