МЕХАНІСТИЧНА І ЕЛЕКТРОМАГНІТНА КАРТИНИ СВІТУ

Нове треба бачити в поті чола, а старе саме продовжує существоват і твердо тримається на милицях звички.

А. И. Герцен

Галілей і Кеплер, відштовхуючись від динамічних і кінематичних законів Аристотеля, переосмислювали його механіку і в підсумку переходу від геоцентризму до геліоцентризму прийшли до своїх кинематическим законам. Ці закони визначили принципово єдину для земних і небесних тіл механіку Ньютона з усіма сформованими їм класичними законами механіки, включаючи універсальний закон всемірног тяжіння. Галілей, розглядаючи рух тіл при вільному падінні першим ввів поняття інерції і сформулював принцип відносності для механічних рухів, відомий як принцип відносності Галілея. Вирішальний внесок у становлення механіки вніс І. Ньютон.

Струнку логічну систему наукової картині світу надали закони механіки, розроблені Ісааком Ньютоном і викладені в його геніальної праці «Математичні початки натуральної філософії» (1687 г.) Ньютон більше, ніж будь-якої було іншого мислитель його покоління, вніс в наукову картину миру не тільки новий зміст, по і принципово інший стиль однозначного пояснення природи. Ньютон созда основи теорії гравітаційного поля, він вивів закон тяжіння, визначає силу тяжіння, яка діє на дану масу в будь-який точк простору, якщо задані маса і положення тіла, службовця джерельно сил тяжіння, т.с. притягає до себе інші тіла:

Тут Е - сила взаємодії; т ь т 2 - маси тіл 1 і 2; г - відстань між ними; 7- одиничний вектор, проведений в напрямку действи сили Е; З - гравітаційна постійна.

Динамічні закони Ньютона не тільки випливають з відповідних кінематичних законів Галілея і Кеплера, але і самі можуть бути покладені в основу всіх трьох кінематичних законів Кеплера і обох кінематичних законів Галілея, а також всіляких теоретично очікувані відхилень від них через складну будову і взаємних гравітаційні обурення взаємодіючих тіл.

Єдину механіку для всіх земних і небесних тіл із загальними для них законами інерції, динаміки, дії та протидії, а також взаємного тяжіння вперше створив І. Ниотон.

Згідно механічної теорії І. Ньютона гравітаційні сили пов'язують все без винятку тіла природи, і це є не специфічною, а загальним взаємодією. Закони тяжіння визначають ставлення матерії до простору і всіх матеріальних тіл один до одного. Тяжіння створює в цьому сенсі реальне єдність Всесвіту. Пояснення характеру руху небесних тіл і навіть передбачення нових планет Сонячно системи було тріумфом ньютонівської теорії тяжіння.

Тому довгий час в науці стала домінувати механістична картина світу. Тут можна виділити чотири наступних принципові моменти:

  • 1. Світ будувався на єдиному фундаменті - на законах механіки Ньютона. Всі спостережувані в природі перетворення, а також теплові явища на рівні мікроявленій зводилися до механіки атомів і молекул - їх переміщенням, зіткнень, зчепленням, роз'єднанням. Відкриті в середині XIX в. закону збереження і перетворення енергії, здавалося остаточно доводило механічна єдність світу.
  • 2. У механістичній картині світу все причинно - однозначні наслідкові зв'язки з домінуванням детермінізму Лапласа.
  • 3. У механістичній картині світу відсутня розвиток - світ в ціле такий, яким він був завжди. Механістична картина світу фактично відкидала якісні зміни, зводячи все до змін чисто кількісним.
  • 4. Механістична картина виходила з уявлення, що Мікромил аналогічний макросвіту.

За самою своєю суттю ця картина світу була метафізичної, все різноманіття світу зводилося до механіки.

У другій половині XIX ст. на основі досліджень М. Фарадея і Д. Максвелла виникла електромагнітна картина світу. Згідно це картині матерія існує в двох видах - у вигляді речовини та у вигляді поля причому між зазначеними видами матерії є непереходімим грань: В речовина не перетворюється в поле, а полі не перетворюється в речовину.

Кількісне вивчення електричних явищ почалося з робіт Кулона (1785 г.), який відкрив спочатку закон взаємодії електрично зарядів і пізніше поширив його па взаємодія «магнітні зарядів». Однак аж до 1820 р електричні і магнітні явлени розглядали як різні явища, не пов'язані між собою.

Відкриття Ерстед в 1820 р магнітних властивостей струму показало, що між магнітними і електричними явищами існує зв'язок і чт магнітні дії можна отримати за допомогою електричних струмів Магнітна дія струмів було детально вивчено Ампером, який прийшов до висновку, що всі магнітні явища в природі, в тому числ і пов'язані з постійними магнітами, викликані електричними струмів (теорія молекулярних струмів Ампера).

Подальшим результатами того періоду ми зобов'язані Фарадею. З них особливе значення мало відкриття електромагнітної індукції. Фараді виходив з основної ідеї про взаємний зв'язок явищ природи. Він вважав, що якщо струм здатний викликати магнітні явища, то і, назад, пр допомогою магнітів або інших струмів можна отримати електричні струми В результаті наполегливості і багатьох спроб Фарадей дійсно відкрив у 1831 р це явище, яке ще більше зміцнило подання платниками податку на зв'язок між електрикою і магнетизмом.

Другою важливою ідеєю в роботах Фарадея було визнання основною, визначальну роль проміжної середовища в електричних явищах Фарадей не допускав дії на відстані, яке, як зараз хороший відомо, фізично беззмістовно, і вважав, що електричні магнітні взаємодії передаються проміжним середовищем і що саме в цьому середовищі розігруються основні електричні та магнітні процеси.

У роботах Максвелла ідеї Фарадея зазнали подальшого поглиблення і розвитку і були перетворені в строгу математичну теорію. У теорії Максвелла думка про тісний зв'язок електричних і магнітні явищ отримала остаточне оформлення у вигляді двох основних положень теорії. Тому теорія Максвелла стала завершенням важног етапу в розвитку вчення про електрику і привела до класичному уявленню про електричному полі, що містить в загальному випадку і електричне, і магнітне поля, пов'язані між собою і здатні взаимн перетворюватися один в одного.

Рівняння Максвелла містять всі фундаментальні закони електричного і магнітного полів, включаючи електромагнітну індукцію, і тому є загальними рівняннями електромагнітного поля в покояться середовищах.

Теорія Максвелла нс тільки пояснила вже відомі факти, але і передбачила нові і важливі явища. Абсолютно революційним в цій теорії стало припущення Максвелла про магнітне нулі струмів зміщення. 11а основі цього припущення Максвелл теоретично передбачив існування електромагнітних хвиль, тобто електромагнітної теори світла, згідно з якою світ являє собою також електромагнітні хвилі. Надалі електромагнітні хвилі дійсно були отримані на досвіді, а ще пізніше електромагнітна теорія світла, а з нею і вс теорія Максвелла отримали повне і блискуче підтвердження.

Якщо в XVIII в. прагнули звести все до механіки, то тепер все, включаючи і ряд механічних явищ (наприклад, тертя, пружність), прагнуть звести до електромагнетизму. Поза сферою електромагнетизму залишається пра тільки тяжіння. Як елементарних структур, у тому числі побудована вся матерія, розглядаються лише три частки - електрон, прото п фотон. Фотони - кванти електромагнітного поля. При розгляді електромагнітного поля поряд з хвильовими використовуються також корпускулярні (фотонні) уявлення, що склалися в природознавства як корпускулярно-хвильовий дуалізм.

Електромагнітна картина світу сформувалася не тільки в XIX ст., Вона продовжувала формуватися протягом трьох десятиліть XX в. Він використовувала не тільки вчення про електромагнетизм і досягнення атомістики, але також деякі ідеї сучасної фізики. Досліджуючи проблеми теплового випромінювання та фотоефекту, Альберт Ейнштейн в саме початку XX століття прийшов до висновку про квантування енергії световог випромінювання, а в 1916 році він ввів в розгляд поняття порції самого випромінювання (світлові кванти), що володіють не тільки певною енергією але і певним імпульсом . З 1926 р світлові кванти стали називатьс фотонами. Таким чином, стали відомі два типи полів - електромагнітне п гравітаційне. Відповідно є два фундаментальні взаємодії.

Звичайно, електромагнітна картина світу в порівнянні з механістичної представляла собою значний крок вперед в пізнанні навколишнього світу. Багато деталей електромагнітної картини світу збереглися в сучасній природничо-наукової картині світу: поняття фізичного нуля, електромагнітна природа сил, ядерна модель атома, дуалізм корпускулярних і хвильових властивостей і багато іншого. У той же час в електромагнітної картині світу, як і в механістичній, панували однозначні причинно-наслідкові зв'язки, як і раніше все було жестк визначено, характерна метафізична омертвелость, внутрішні суперечності були відсутні. Відкриті Максвеллом і Больцманом імовірнісні закономірності не визнавалися фундаментальними і не включаліс ні в механистическую, ні в електромагнітну картину світу. Настільки ж однозначними, жорсткими представлялися і максвелловскую закони, що керують електромагнітним полем.

XIX ст. підвів до розуміння діалектики природи, але сам вік ще залишався на позиціях метафізичного матеріалізму. Це мала бути діалектичний матеріалізм.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >