Построение научных моделей
ФизикаОткрытия в области физики и применение физических эффектов и моделей в других областях деятельности
X
Д.У. Гиббс опубликовал статью: Elementary principles of statistical mechanics / Основные принципы статистической механики, где ввёл модель фазового пространства и ряд других.
Упрощая, можно сказать, что подобная модель описывает множество всевозможных состояний физической системы и – при некоторых допущениях – позволяет использовать математический аппарат статистики. Состояние системы в некий фиксированный момент времени изображается в виде точки в этом многомерном фазовом пространстве, а при изменении состояния системы эта точка, описывает кривую, называемую фазовой траекторией...
«Если мы знаем температуру некоторой системы, это значит, что наша система является одной из множества равноправных систем. Такое множество систем можно описать математически точно, чего нельзя сделать с выбранной нами единичной системой. Тем самым Гиббс - не вполне осознанно, - по существу, уже сделал шаг, который позже повлёк за собой крайне важные следствия.
Гиббс впервые ввёл такое физическое понятие, которое может быть отнесено к некоему предмету в природе лишь в том случае, если наше знание этого предмета неполно (вероятно, здесь Вернер Гейзенберг имеет в виду классическую механику Ньютона, когда все данные для вычисления известны или их принципиально можно получить – И.Л. Викентьев). Если бы, например, были известны движение и положение всех молекул газа, не было бы уже смысла говорить о температуре газа. Понятие температуры может использоваться только при условии, если система известна нам не полностью и из этого неполного знания мы хотим сделать статистические выводы.
Хотя после исследований Гиббса и Больцмана в формулировку физических законов стали аналогичным образом включать понятия, связанные с неполным знанием системы, тем не менее, в принципиальных вопросах придерживались детерминизма. Так было до знаменитого открытия Макса Планка, с которого началась квантован механика. Занимаясь теорией излучения, Планк обнаружил в явлениях излучения сначала только один элемент прерывности. Он показал, что излучающий атом теряет свою энергию не равномерно, а прерывно, толчками. Этот прерывный, скачкообразный характер излучения энергии, как и все прочие представления атомной теории, приводит к предположению, что излучение представляет собой статистический феномен. Но прошло два с половиной десятилетия, прежде чем обнаружилось, что квантовая теория фактически вынуждает даже законы формулировать как статистические законы и принципиально отойти от детерминизма».
Вернер Гейзенберг, Исследование атома и закон причинности / Шаги за горизонт, М., «Прогресс», 1987 г., с. 126-127.
