I.I. Классификация физических процессов и явлений

Основными классификационными признаками физических процессов и явлений могут служить характерные для них скорости (энергии) или масштабы. Учет динамики процесса требует рассмотрения типа взаимодействий. Каждому признаку должны отвечать свои фундаментальные константы, не выводимые на теперешнем уровне знаний ни из каких теоретических схем.

По скорости физические процессы условно классифицируются следующим образом:

- υ ~ c (или E _k ³ m _o c ²) – процессы относят к релятивистским;

-υ<< c (E _k << m _o c ²) - процессы относят к нерелятивистским.

Фундаментальной константой является скорость света в вакууме c» 3 × 10⁸ м/с. В предельном случае (что реально отвечает рассмотрению медленных движений υ<< c) релятивистская механика содержит ньютоновскую (частное выражение принципа соответствия).

В заданной системе отсчета υ_min = 0, υ_max = c, E _{k min} = 0. Максимальная энергия протонов, достигнутая в лаборатории ~ 10¹² эВ = 1 ТэВ, максимальная энергия частиц в космических лучах ~ 10²⁰ эВ.

Существует ли в природе предельная энергия (предельная температура), в настоящее время неизвестно, но в некоторых теоретических схемах допускается такая возможность.

По характерным масштабам R, т.е. по типичным размерам объектов или расстоянием между ними, процессы условно классифицируются следующим образом:

- R ≥ 100 млн.св.лет – мегамир, его свойства и эволюция изучаются космологией;

- R ~ “обычных” размеров – макромир – предмет макроскопической физики;

- R £ 10^-8м (размер типичной молекулы) – микромир – изучается квантовой физикой.

Микромир обладает “тонкой структурой”:

- 10^-8 ¸ 10^-10 м – мир молекулярной и атомной физики;

- 10^-15 м – ядерная физика (физика частиц низких энергий);

- 10^-15 ¸ 10^-18 м – современная физика высоких энергий;

- 10^-18 м – субмикромир (возможно здесь теряют смысл обычные пространственно-временные концепции, например, существует фундаменталь-ная длина, а пространство и время становятся квантованными).

Данному классификационному признаку отвечает постоянная Планка

ћ ≈ 1 × 10^-34 Дж × с.

В предельном случае ћ → 0 квантовая теория воспроизводит результаты классической физики.

Минимальные расстояния, доступные современной физике, R ~ 10^-18 м. Максимальные расстояния, которыми оперируют астрономы, R ~ 10²⁶ м (10 млрд.св.лет). Таковы размеры видимой части Вселенной, если только считать, что она замкнутая.

Деление характерного масштаба на характерную скорость дает характерное время.

Минимальное время T _min ~ 10^-26 с. Времена жизни наименее стабильных частиц, регистрируемых в лаборатории ~ 10^-24 с. T _max ~ 10¹⁸ с (10 млрд.лет) – сопоставляется возрасту Вселенной.