ТЕОРИЯ

ТЕОРИЯ — (1) система научных идей и принципов, обобщающих практический опыт, отражающих объективные природные закономерности и положения, которые образуют науку (см.) или раздел какой-либо науки, а также совокупность правил в области какого-либо знания млн. мастерства (Т. вождения или полётов); (2) Т. автоматов — раздел теоретической кибернетики (см.), в котором изучают математические модели (см. моделирование математическое-l, а) реально существующих или принципиально возможных устройств (называемых автоматами млн. машинами); (3) Т. близкодействия — совокупность представлений, согласно которым взаимодействие между удалёнными друг от друга телами (зарядами) осуществляется с помощью промежуточной среды (поля), носителями которой являются связующие — калибровочные бозоны (см.)); эта среда передаёт такое взаимодействие от точки к точке с конечной скоростью. Т. близко действия сменила теорию дальнодействия (см. (5)); (4) Т. вероятностей — раздел математики, изучающий закономерности случайных явлений и позволяющий по данным вероятностям одних случайных событий находить вероятности др. событий, связанных каким-либо образом с первыми. Современная Т. вероятностей является разветвлённой наукой, которая широко используется в теоретической физике, радиоэлектронике, теориях автоматического регулирования, линий связи, информации и др.; (5) Т. дальнодействия — совокупность представлений, согласно которым действие одного тела (заряда) на др. передаётся мгновенно через пустоту на сколь угодно большие расстояния. Открытие электромагнитного поля показало, что концепция дальнодействия неверна, на смену ей пришла теория близкодействия (см.); (6) единая теория поля (ЕТП) — объединённая физ.-матем. Т., описывающая все фундаментальные взаимодействия (электромагнитное (см.), слабое (см.), сильное (см.), гравитационное (см.)) и объясняющая существование всех частиц микромира. В течение XX в. было предложено множество гипотез, но ни одна из них не смогла пройти экспериментальную проверку главным образом из-за того, что у современных ускорителей частиц не хватало энергии, и по др. причинам. Основная проблема формулирования ЕТП состоит в том, что квантовая механика (см.) и общая теория относительности (см.), будучи общепринятыми, совершенно различно описывают области своего применения — микромир и макромир соответственно — поэтому их совмещение приводит к проблеме перенормировки в вакууме (явление в квантовой механике (см.), заключающееся в том, что величины, которые вводят как внешние параметры (см.) задачи, сами изменяются согласно уравнениям движения). В квантовой Т. поля частица взаимодействует с полем, порожденным ею же самой, т. е. она непрерывно испускает и поглощает виртуальные частицы, в частности кванты — переносчики (калибровочные промежуточные бозоны (см.)) этого взаимодействия. Такое самодействие приводит к изменению динамических характеристик частицы, в частности ее массы. Первым шагом к созданию ЕТП стало объединение электромагнитного и слабого взаимодействия в Т. электрослабого взаимодействия (см.), вторым шагом — принятая на сегодняшний день Стандартная Модель, которая включает в себя объединённую калибровочную Т. слабых и электрослабых взаимодействий (Глешоу — Вайнберга — Салама) и калибровочную Т. сильных взаимодействий — квантовую хромодинамику (КХД). Недостающим звеном в ЕТП остаётся построение Т. квантовой гравитации на основе квантовой механики и ОТО, но для неё ещё не создан аппарат математической физики. В настоящее время единственным общепринятым кандидатом в качестве ЕТП является Т. струн в её обобщённой формулировке (М-теория), которая оперирует большим количеством размерностей, чем три пространственные и одно временное, что даёт возможность объяснить, почему действие гравитации проявляется значительно слабее, чем др. виды взаимодействий. Ответ состоит в том, что гравитация существует в дополнительных («свернутых») измерениях, поэтому её влияние на наблюдаемые измерения ослабевает. Такую Т. называют еще суперсимметричной. Для экспериментального подтверждения существования электрослабого взаимодействия — обнаружения векторных Z⁰ и бозонов — потребовалась энергия 10² ГэВ. Для объединения электрослабого и сильного взаимодействий потребуется энергия 10⁶ ГэВ, а для присоединения гравитационного — 10¹⁵ ГэВ, что невероятно далеко от возможностей современных ускорителей (~10³ ГэВ) и не так далеко от планковской энергии (см.) (~10¹⁹ ГэВ); (7) Т. зонная — раздел квантовой теории (см. (10)) твёрдых тел, изучающий законы поведения электронов в твёрдых телах. С позиции зонной Т. все физ. свойства твёрдых тел определяются внешними (валентными) электронами, которые перемещаются по всему объёму кристалла от одного атома к др. и возможные уровни энергии которых образуют энергетические зоны; (8) Т. игр — теория матем. моделей (см. модель исследовательская -3) поиска для каждого из участников игры конфликтной ситуации, в которой он выбором тех или иных своих действий не только достигает своих личных целей, но и влияет на достижимость целей др. участников, действующих в этой же ситуации. Основная задача, решаемая в Т. игр, — это поиск для каждого из участников игры (формализованной конфликтной ситуации) его рациональной стратегии поведения и оценка предвидимых последствий при рациональном поведении игроков. Т. игр широко применяется для количественного обоснования оптимального решения в условиях неопределённостн, когда результаты (исход) зависят от условий игры и действий её участников; (9) Т. информации — раздел кибернетики, изучающий свойства и количественные характеристики информации (см.), общие стороны информационных процессов различной природы, а также методы получения, преобразования, накопления, кодирования, отображения и передачи информации. Т. информации основана на фундаментальном понятии количественной меры неопределённости (хаоса) — энтропии (см.) — и связанного с нею понятия количества информации (см. (3)). В решении множества разнообразных задач Т. информации использует методы теории вероятностей (4), математической статистики, теории кодирования (см. (11)) и др.; (10) Т. квантовая учение о законах движения микрочастиц и их систем; объединяет квантовую механику (см. (2)), квантовую статистику и квантовую Т. поля; (11) Т. кодирования — раздел теории информации (см. (9)), изучающий коды (см.) и декодирование сообщений, состоящих из символов некоторого алфавита. Кодирование осуществляется для обеспечения возможности передачи информации её потребителю от источников информации по имеющемуся каналу связи. При этом стараются максимально использовать его пропускную способность и обеспечить достоверность передаваемых сообщений, нужную скорость их передачи, требуемую степень помехозащищённости и др. Результаты Т. кодирования применяют в теории автоматов (2), технике связи и радиолокации, в ЭВМ, биологии и др.; (12) Т. корабля — часть прикладной механики, изучающая условия равновесия и движения корабля; позволяет на стадии проектирования обеспечить необходимые мореходные качества корабля (плавучесть, непотопляемость, управляемость, ходкость и др.) и заданные элементы его конструкции; (13) Т. механизмов и машин наука об общих методах исследования структуры и свойств механизмов и машин и проектирования их типов (схем) для конкретных целей; (14) Т. надёжности — математические методы расчёта и оценки надёжности (см.) технических систем и изготовляемых изделий и их частей; включает в себя безотказность, долговечность, ремонтопригодность и др.; (15) Т. относительности современная фундаментальная физ. Т., созданная А. Эйнштейном в первой четверти XX в.; Т. рассматривает свойства тел и их пространственно-временные отношения в зависимости от их механического движения и устанавливает пространственно-временные закономерности для любых физ. процессов. При наличии гравитационных полей Т. относительности называется общей, если же влиянием последних можно пренебречь — специальной, млн. частной; а) Общая Т. относительности (ОТО), в основном завершённая к 1916 г.), иначе — релятивистская Т. гравитации, т.е. не объяснимая с позиций классической физики (см. релятивистская механика-3), объединяет современное учение о пространстве, его геометрии и времени с Т. тяготения. Исходным пунктом ОТО является принцип эквивалентности, утверждающий следующее: невозможно отличить явления в однородном поле тяготения от явлений в системе отсчёта (см.), движущейся равноускоренно вне поля тяготения. Обобщением этого принципа послужила идея о зависимости геометрических свойств пространства-времени от распределения тяготеющих масс и их движения. В искривлённом пространстве законы движения изменяются. Примерами тому являются «искривление» луча света в сильном гравитационном поле, смещение орбиты Меркурия в пространстве относительно орбит др. планет Солнечной системы и др. Движение тел в неинерциальной системе отсчёта подчиняется тем же законам, что и движение в инерциальной системе отсчёта в присутствии гравитационного поля (неинерциональность системы отсчёта эквивалентна появлению некоторого гравитационного поля), б) Специальная Т. относительности (СТО), опубликованная в 1905 г., в своей основе содержит два постулата, являющихся следствиями экспериментальных физ. фактов, которые отличают её от классической физики. Первый постулат утверждает: все механические, оптические и электромагнитные явления во всех инерциально движущихся системах отсчёта протекают одинаково (см. принцип относительности Эйнштейна-11, 6) при одинаковых начальных условиях. Второй постулат (или принцип инвариантности скорости) утверждает: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света и наблюдателя (приёмника), она во всех инерциальных системах одинакова и имеет постоянную предельную скорость, равную 2,9979· 10^s м-с^-1. Эти два постулата определяют формулы перехода от одной инерциальной системы отсчёта к др. — Лоренца преобразования (см.), для которых характерно, что при таких переходах изменяются не только пространственные координаты, но и моменты времени (относительность времени). Следствиями из этих постулатов являются, напр. такие: тело не может перемещаться со скоростью, большей скорости света в вакууме (ньютоновская же механика утверждает, что в принципе возможно распространение взаимодействий с бесконечной скоростью); массы тел, их продольные размеры в направлении движения и длительность происходящих процессов зависят от относительной скорости; энергия тела и его масса связаны соотношением Е = тс² и ряд др. Т. относительности приводит к выводу, что «ход часов», т. е. всех физ. процессов, зависит от состояния движения. «Движущиеся часы» идут медленнее «неподвижных часов», т.е. отстают. Именно этим объясняется замедленное старение космонавтов, вернувшихся на Землю после длительного путешествия с околосветовой скоростью, по сравнению с ровесниками-жителями Земли («парадокс часов»), В СТО время (см.) оказывается относительным (в классической ньютоновской физике оно абсолютно); (16) Т. ошибок — раздел математической статистики, изучающий построение уточнённых выводов о числовых значениях приближённо измеренных величин, а также погрешности результатов измерений (см.); разрабатывает правила вычисления наиболее точных приближений к истинным значениям физ. величин по результатам их измерений; (17) Т. подобия — учение об условиях подобия (тождества) физ. явлений и процессов, которые подчиняются одним и тем же физ. законам. Два явления подобны, если все количественные характеристики (параметры) одного из них получаются из соответствующих количественных характеристик др. путём умножения их на постоянные числа (константы подобия), одинаковые для всех однородных величин (напр. скоростей, давления, напряжения и т.д.). Предметом Т. подобия является установление критериев подобия различных физ. явлений или процессов. Равенство всех однотипных критериев подобия (составленных из размерных физ. параметров) для двух физ. явлений и систем — необходимое и достаточное условия физ. подобия. Т. подобия опирается на учение о размерности физ. величин и служит основой моделирования (см.) в различных областях науки и техники.