Концепция системного подхода.

Системный подход способствует адекватной постановке проблем в конкретных науках и выработке эффективной стратегии их изучения. Методология, специфика Системный подход определяется тем, что он ориентирует исследование на раскрытие целостности объекта и обеспечивающих её механизмов, на выявление многообразных типов связей сложного объекта и сведение их в единую теоретическую картину.

Стремление к целостному охвату объекта изучения, к системной организации знания, всегда свойственное научному познанию, выступает как проблема уже в античной философии и науке. Но вплоть до середины 19 в. объяснение феномена целостности либо ограничивалось уровнем конкретных предметов (типа живого организма), внутренняя целостность которых была совершенно очевидна и не требовала специальных доказательств, либо переносилось в сферу спекулятивных натурфилософских построений; идея же системной организованности рассматривалась только применительно к знанию (в этой области и была накоплена богатая традиция, идущая ещё от стоиков и связанная с выявлением принципов логической организации систем знания). Подобному подходу к трактовке системности соответствовали и ведущие познавательные установки классической науки, прежде всего элементаризм, который исходил из необходимости отыскания простой, элементарной основы всякого объекта и, таким образом, требовал сведения сложного к простому, и механицизм, опиравшийся на постулат о едином принципе объяснения для всех сфер реальности и выдвигавший на роль такого принципа однозначный детерминизм.

Задачи адекватного воспроизведения в знании сложных социальных и биологических объектов действительности впервые в научной форме были поставлены К. Марксом и Ч. Дарвином. «Капитал» К. Маркса послужил классическим образцом системного исследования общества как целого и различных сфер общественной жизни, а воплощённые в нём принципы изучения органичного целого (восхождение от абстрактного к конкретному, единство анализа и синтеза, логического и исторического, выявление в объекте разнокачественных связей и их взаимодействия, синтез структурно-функциональных и генетических представлений об объекте и т. п.) явились важнейшим компонентом диалектико-материалистической методологии научного познания. Созданная Дарвином теория биологической эволюции не только ввела в естествознание идею развития, но и утвердила представление о реальности надорганизменных уровней организации жизни — важнейшую предпосылку системного мышления в биологии.

Принцип тождественности.

Принцип тождественности одинаковых частиц гласит, что в замкнутой системе для одинаковых (то есть обладающих одинаковыми свойствами: массой, зарядом, спином и т. п.) частиц реализуются только такие квантовые состояния, которые не меняются при перестановке местами двух любых частиц.

Прямым следствием принципа тождественности одинаковых частиц является принцип Паули.

Тождественности принцип, один из основополагающих принципов квантовой механики, согласно которому состояния системы частиц, друг из друга перестановкой тождественных частиц (ТЧ) местами, нельзя различить ни в каком эксперименте, и такие состояния должны рассматриваться как одно физических состояние. Тождественности принцип является одним из основных различий между классической и квантовой механиками. В классической механике в принципе всегда можно проследить за движением отдельных частиц по траекториям и таким образом отличить их друг от друга. В квантовой механике ТЧ полностью лишены индивидуальности. Состояние частицы в квантовой механике описывается с помощью волновой функции (Y), которая позволяет определить лишь вероятность (|Y|2) обнаружения частицы в данной точке пространства. В случае перекрытия в пространстве волновых функций двух (или более) ТЧ, то есть возможных областей обнаружения ТЧ, нет смысла говорить о том, какая из частиц находится в данной точке; имеет смысл говорить лишь о вероятности обнаружения в этой точке одной из ТЧ.

Эмпирическим фактом, который и составляет существо Тождественности принцип, является то, что в природе реализуются лишь 2 класса волновых функций для систем ТЧ: симметричные волновые функции, обладающие тем свойством, что при перестановке пространственных и спиновых координат любой пары ТЧ волновая функция оказывается равной самой себе, и антисимметричные волновые функции, определяемые тем, что при аналогичной перестановке волновая функция изменяет знак. В квантовой теории поля устанавливается теорема, согласно которой симметричные волновые функции описывают частицы с целым спином (фотоны, p-мезоны и т.п.), тогда как антисимметричные волновые функции описывают частицы с полу целым спином (электроны, протоны, нейтроны и т.п.), для которых имеет место Паули принцип. В 1-м случае частицы подчиняются Бозе — Эйнштейна статистике, во 2-м — Ферми — Дирака статистике.

Тождественности принцип и вытекающие из него требования симметрии волновых функций для системы ТЧ приводят к важнейшему квантовому эффекту, не имеющему аналога в классической теории,— существованию обменного взаимодействия. Одним из первых успехов квантовой механики было объяснение В. Гейзенбергом наличия двух состояний атома гелия — орто- и пара-состояний, основанное на Тождественности принцип Обменное взаимодействие лежит в основе современной теории атомных, молекулярных и ядерных структур, теории твёрдого тела, теории химической связи и др. теорий строения вещества.

Принцип соответствия.

Для устранения трудности, возникшей при использовании классической физики для обоснования устойчивости атомов (вспомним, что потеря энергии электроном приводит к его падению на ядро), Бор предположил, что атом в стационарном состоянии не излучает. Это означало, что электромагнитная теория излучения для описания электронов, движущихся по стабильным орбитам, не годится. Но квантовая концепция атома, отказавшись от электромагнитной концепции, не могла объяснить свойства излучения. Возникла задача: попытаться установить определенное соответствие между квантовыми явлениями и уравнениями электродинамики с целью понять, почему классическая электромагнитная теория дает верное описание явлений большого масштаба. В классической теории движущийся в атоме электрон излучает непрерывно и одновременно свет разных частот. В квантовой же теории электрон, находящийся внутри атома на стационарной орбите, наоборот, не излучает - излучение кванта происходит лишь в момент перехода с одной орбиты на другую, т.е. излучение спектральных линий определенного элемента является дискретным процессом. Таким образом, налицо два совершенно различных представления. Можно ли их привести в соответствие и если да, то в какой форме?

Очевидно, что принцип соответствия с классической картиной возможно лишь при одновременном испускании всех спектральных линий. В то же время очевидно, что с квантовой позиции излучение каждого кванта является актом индивидуальным, а поэтому для получения одновременного испускания всех спектральных линий необходимо рассматривать целый большой ансамбль атомов одинаковой природы, в котором осуществляются различные индивидуальные переходы, приводящие к испусканию различных спектральных линий конкретного элемента. В этом случае понятие интенсивности различных линий спектра необходимо представлять статистически. Согласование классической и квантовой теорий и следует искать в этой области. Для вычисления классических и квантовых частот необходимо выяснить, совпадают ли эти частоты для стационарных состояний, которые отвечают большим квантовым числам.

Бор выдвинул предположение о том, что для приближенного вычисления реальной интенсивности и поляризации можно использовать классические оценки интенсивностей и поляризаций, экстраполируя на область малых квантовых чисел то соответствие, которое было установлено для больших квантовых чисел. Данный принцип соответствия нашел подтверждение: физические результаты квантовой теории при больших квантовых числах должны совпадать с результатами классической механики, а релятивистская механика при малых скоростях переходит в классическую механику. Обобщенная формулировка принципа соответствия может быть выражена как утверждение, согласно которому новая теория, которая претендует на более широкую область применимости по сравнению со старой, должна включать в себя последнюю как частный случай. Использование принципа соответствия и придание ему более точной формы способствовали созданию квантовой и волновой механики.

К концу первой половины XX века в исследованиях природы света сложились две концепции - волновая и корпускулярная, которые остались не в состоянии преодолеть разделяющий их разрыв. Возникла настоятельная потребность создать новую концепцию, в которой квантовые идеи должны лечь в ее основу, а не выступать в роли некого "довеска". Реализация этой потребности была осуществлена созданием волновой механики и квантовой механики, которые по сути составили единую новую квантовую теорию - различие заключалось в используемых математических языках. Квантовая теория как нерелятивистская теория движения микрочастиц явилась самой глубокой и широкой физической концепцией, объясняющей свойства макроскопических тел. В качестве ее основы были положены идея квантования Планка-Эйнштейна-Бора и гипотеза о волнах материи де Бройля.