Реферати українською » Биология и химия » Концепції макросвіту класичної фізики та концепції мікросвіту сучасної науки


Реферат Концепції макросвіту класичної фізики та концепції мікросвіту сучасної науки

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Маммедов Г.Б., Баширов Р.И., Бакинский Державний Університет, Азербайджан.

Класичні фізичні концепції про структуру і закономірності макросвіту.

У вивченні природи можна розрізняти два етапу: донаучный і науковий етапи.

Донаучный чи натурфілософський етап охоплює період починаючи з античного періоду до встановлення експериментального природознавства XVI-XVIIвека. Уявлення про природу у період носили суто натурфілософський характер, спостережувані природні явища пояснювалися з урахуванням змонтованих розумовою шляхом філософських принципів. Найбільшим досягненням природознавства у період стала, яку вважали дискретивной концепцією будівлі матерії, вчення античного атомізму. Відповідно до цього вченню, все тіла формуються з вважаються найменшими частинками матерії атомів. Відповідно до античному атомизму предоставившему первинну теоретичну модель атома, атоми є невидимими, неподільними і непроникними микрочастицами, відрізняються одна від друга лише кількісними відносинами – формою, розмірами, строєм.

Античний атомізм, який пояснював ціле як механічну сукупність формують його частин, з'явився першої теоретичної программой.[1] Вихідними поняттями атомізму були атом і вакуум. Відповідно до творцю цього вчення Демокриту, вакуум необхідний пояснення механічного розміщення тіл у просторі та його деформації (стиснення, подовження та інші) під впливом зовнішніх сил. Атомизм пояснював сутність перебігу природних процесів механічним взаимовлиянием атомів, їх притяганням і відштовхуванням.

Механічна програма пояснення природи, вперше висунута в античному атомизме, реалізувалася у "класичній механіці, хто поклав початок вивченню природи науковим способом.

Сучасні наукові ставлення до структурних рівнях формування матерії слід розпочинати з концепції класичної фізики вивчення мікросвіту, яка зародилася внаслідок критичного дослідження уявлень класичної механіки, що застосовуються лише у мікросвіті.

Формування наукових поглядів на будову матерії належить до XVI віці, на період закладення Г.Галілеєм основи механічної картини світу. Галілей як обгрунтував геліоцентричну систему Н.Коперника, відкрив закони інерції руху, і вільного падіння, він також розробив новий методологічний спосіб описи природи – научно-теоретический метод. Сутність цього у тому, що, відібравши низку фізичних і геометричних характеристик природи, Галілей перетворив в предмет наукового дослідження. Відбір окремих характеристик об'єкта надав можливість створенню теоретичних моделей і перевірці їх у основі наукового експерименту. Сформульована Галилеем методологічна концепція відіграла визначну роль затвердженні класичного природознавства.

Маючи дослідження Галілея, И.Ньютон розробив механічну наукову теорію руху земних й небесні тіл з одних і тим самим законам, розглядаючи природу як складна система. Розробки Ньютона та її послідовників послужили основою створення дискретної (корпускулярної) моделі реальності у межах механічної картини світу. Тут матерія сприймається як матеріальна субстанція, сформовану з окремих атомів чи корпускуляров, властивості є і ваги приписують неподільним, незмінним, непроникновенным атомам.

Ньютон сформулював важливу характеристику світу – тривимірне простір, що у обов'язково незмінному і долговечном спокої эвклидовой геометрії. Це простір однорідний і изотропно. Причина однорідності простору полягала у незмінності геометричних властивостей переважають у всіх точках, причиною ізотропність – незмінність цих властивостей за всіма напрямами. Ньютон, відмежувавши період від матеріальних процесів, також абсолютизував його й ототожнював його з однією з метричних характеристик часу – тривалістю. У поглядах Ньютона единомерное абсолютне час, описуване, як равноскоростное протягом нематеріальної субстанції від минулого сьогодення, має безперервної структурою, однорідний, изотропно, нескінченно і універсально. Ньютон пояснював однорідність часу ковариантивностью законів руху щодо перетворень Галілея, ізотропність – ковариантивностью законів руху щодо тимчасової інверсії.

Ньютон розглядав рух розцінила як переміщення у просторі, що відбувається у всій протяжності безперервної траєкторії з урахуванням законів механіки, і висунув те, що фізичні процеси можуть співвідноситися з переміщенням під впливом сил тяжіння, вважаються силами впливу великі відстані, властивих матеріальним точкам.

Французький вчений і філософ Р.Декарт, виступаючи зі своїми дуалістичної концепцією про ставлення матерію та мислення, обгрунтовував механічне пояснення природи філософської стороною, і показав, які можна об'єктивно пояснити світ, не приймаючи до уваги человека-наблюдателя. Музика, що в такт з ньютоновскими поглядами вірити зіграла великій ролі в спрямованості розвитку природничих наук у період.

На відміну від натурфілософії механічний підхід до опису природи виявився надзвичайно продуктивним. Після механікою Галилея-Ньютона оформилися інші галузі фізики, супроводжувані небувалими досягненнями, зокрема гідродинаміка, теорія пружності, механічна теорія тепла, молекулярно-кинетическая теорія і чимало інших теорій. Однак цей період залишалися дві області, які були пояснити у межах механічної картини світу – оптика і електромагнітні явища.

Основи оптики розробив Ньютон. Він висунув корпускулярну теорію світла, і відкрив явище дисперсії світла. Відповідно до логіки свого вчення Ньютон вважав світло потоком матеріальних частичек-корпускуляров й передбачав, кожен світний предмет випромінює дрібні частки, які рухаються відповідно до законів механіки і потрапляючи у вічі породжують почуття зору. За підсумками теорії Ньютона дали пояснення законам відображення і заломлення світла.

Голландський учений Х.Хуигенс спробував пояснити оптичні явища принципово іншим шляхом – з урахуванням сформульованої ним теорії хвилі. Теорія хвилі світла з метою створення аналогії між механічної хвилею, що розпросторюється лежить на поверхні води, і що поширюється повітря світлом висувала ставлення до заповненні ефіром всього простору вважається середовищем пружності. Відповідно до цього уявленню світло сприймається як поширення хвиль ефіру серед планує, кожна точка ефіру, коливаючись у вертикальному напрямі, створює картину хвилі, змінює своє місце від однієї миті до іншого у просторі коливання усіх її точок. Х.Хуигенс, виходячи і теорії хвилі, успішно пояснив також відбиток і переломлення світла. Проте, у період був відомий один факт, спрямований проти теорії Хуигенса. Физикам було відомо, що механічна хвиля може здолати які з'явилися її шляху перешкода. Хоча промінь світла, поширюється прямолінійно, неспроможна подолати перешкода, досліди показали, що позаду непрозорого тіла, який спрямований промінь світла, утворюється його тінь з різкими межами. Проте знайдене невдовзі явище дифракції світла поклало край всім сумнівам теоретично Хуигенса. Отже, вплив Ньютона у період було настільки велике, що ні дивлячись те що, що його корпускулярна теорія окремо не змогла пояснити явище дифракції, у неї беззаперечно прийнята.

Теорія хвилі світла початку ХІХ століття була знову висунуто англійським фізиком Т.Юнгом і французьким ученим О.Д.Френелем. Т.Юнг з урахуванням теорії хвилі зумів пояснити явище інтерференції, тобто явище посилення чи ослаблення одне одним у взаємній порядку когерентних хвиль світла, можна зустріти у будь-якій точці простору. Відповідно до теорії хвилі посилення чи ослаблення одне одним когерентних хвиль світла залежить від збіги друг з одним опуклостей чи западин можна зустріти хвиль.

Явище інтерференції дифракції пояснювалися лише теорії хвилі і знаходили ніякого свого пояснення у межах корпускулярної теорії світла.

У цей час існувала інша область фізики, яка адекватно не вважалася з механічними законами – область електромагнітних явищ. Досліди англійського естествознателя М.Фарадея і теоретичні дослідження фізика К.Максвелла перевернули з ніг на голову існуючі уявлення про існування єдиного виду матерії - дискретного речовини і заклали основу електромагнітної картини світу. Датський естествознатель Х.Эрстед, вивчав магнітне вплив електричного струму в 20-х роках уже минулого століття відкрив явище електромагнетизму. Продолжавший дослідження, у цьому напрямі М.Фарадей довів на чутливих дослідах, зміна магнітного поля, який струменіє через замкнутий контур, породжує протягом індукції у тому контурі. Це, яке відкрило новий період історії фізики, одержало назву електромагнітної індукції. Обладающий талантом великого дослідника, і широким уявою Фарадей з урахуванням аналізу результатів реалізованих у життя фізичних дослідів висунув поняття «силові лінії» і з його допомогою ми дав точне опис мінливого від точки до точки впливу електричних наснаги в реалізації «силовому полі». Маючи ставлення до силових лініях він незабаром висунув геніальну думка, що у природі існує родинна зв'язок між електрикою, і світлом. З ідеї єдності світла, і електрики Фарадей у новій оптиці, що він хотів створити, й обгрунтувати експериментальним шляхом почав розглядати світло як коливання в силовому полі, і внаслідок дійшов висновку у тому, що вчення про електриці і оптика перебувають у взаємній зв'язку друг з одним та створюють єдину область.

К.Максвелл, доказывавший дослідження М.Фарадея у сфері електромагнетизму, підійшов для її ідеї про магнетизмі і електриці з математичної думки і висловив її математичними формулами. У розумінні Фарадея поняття «силове полі» були лише допоміжним математичним поняттям. К.Максвелл ж додав це поняття фізичне значення і розглядав його як незалежну реальність. Він у міру через це писав: «Электромагнитная область – частина простору, яка містить і навколишня перебувають у стані електрики чи магнетизму тела».[2] Максвелл з урахуванням об'єднання виявлених експериментальним шляхом законів електромагнітних явищ і явища електромагнітної індукції суто математичним способом створив систему диференційних рівнянь, що описують електромагнітні процеси. Давший повне опис електромагнітних явищ у межах їх застосування Максвелл створив систему рівнянь точнісінько як система механіки Ньютона – завершену, адекватну, досконалу з погляду логіки. З положень цих рівнянь випливав висновок у тому, що цілком імовірно існування електромагнітного поля, «не пов'язаного» ні з якою електричним зарядом. Відповідно до диференційним рівнянням Максвелла вихрові електричні і магнітні поля визначаються не їх зміною, а зміною іншого половіючі жита із часом: інтенсивність вихрового електричного поля визначається зміною з часом магнітного поля і навпаки, інтенсивність вихрового магнітного поля визначається тимчасовими змінами електричного поля .

Тому, тоді як будь-якої точці простору існує мінливих з часом магнітне полі, отже довкола цієї точки створюється мінливий з часом (вихрове) електричне полі, і навпаки. Внаслідок цього процесу відбувається постійна зміна векторів електричне і магнітного полів, не пов'язані з електричним зарядом і у просторі як окреме від цього незалежне існування. Теоретичні обчислення показали, що швидкість розсіювання електричного поля була в просторі дорівнює швидкості хвилі за своєю природою є електромагнітними хвилями. Висунута в 1945 року М.Фарадеем і обгрунтована в 1862 року К.Максвеллом ідея єдиного походження світла, і електрики в 1888 року було підтверджено німецьким фізиком Г.Герцем експериментально. Досліди між зарядженими кульками, виходили електромагнітні хвилі й інші хвилі, потрапляючи на виток кругового дроти, створюють на ньому струм. Герц, вивчав відбиток і інтерференцію електромагнітних хвиль, довів існування їх хвилеподібного процесу поміряв довжину хвиль. Герц, вимірявши швидкість електромагнітних хвиль з урахуванням швидкості коливань, зауважив, що й швидкість дорівнює швидкості світла. Досліди Герца безпосередньо затвердили істинність гіпотези Максвелла. Після дослідів Герца поняття «полі» у фізиці стало не допоміжним математичним поєднанням, а було затверджено як об'єктивно існуюча фізична реальність. Отже, виявили нового вигляду поля, матеріал нової якості властивий їй.

Отже, наприкінці ХІХ століття фізика доходить висновку у тому, що матерія існує у двох формах: дискретне речовина і непрерываемое поле.[3]

Речовина – вид матерії, у якого яка покоїться масою чи механічної масою. Речовина складається з атомів і є о 7-й агрегатних станах: тверде, рідке, газ, плазма, эпиплазма, нейтрон, вакуум.

Інший вид матерії – полі – це матеріальна середовище, котра зв'язує тіла друг з одним і переносящая вплив з однієї тіла інше. Для прикладу фізичних полів може бути гравітаційне (тяжіння) полі, електричне полі, магнітне полі, електромагнітне полі, полі ядерних сил, різні мезонские поля та інші.

Речовина макроскопічного рівня (прості тіла) і полі (гравітаційного поля, електромагнітне полі) переважно відрізняються такими особенностями.[4]

1. Речовина і полі відрізняються яка покоїться масою. Що стосується, коли частки речовини мають яка покоїться масою, частки поля мають лише що просувалася масою.

2. Речовина і полі відрізняються сутністю корпускуляров хвилі: речовина дискретно, сформовано з атомів; полі безперервно.

3. Речовина і полі відрізняються ступенем проникнення: речовина проникає мало, навпаки полі повністю проникає.

4. Речовина і полі відрізняються закономірностями руху. Швидкість руху частинок речовини різноманітна, коли можуть мати повному спокої та до придбання швидкості світла, частки поля мають стабільну швидкість, в вакуумі їх швидкість дорівнює швидкості світла.

5. Речовина і полі відрізняються ступенем самостійності: Частинки речовини характеризуються кінцевої ступенем самостійності, частки ж поля – безкінечною ступенем самостійності.

6. Речовина і полі відрізняються ступенем концентрації є і енергії: ця концентрація велика в речовині, і мала на полі.

Революційні відкриття, зміни у фізиці наприкінці ХІХ - початку ХХ століть довели, що фізична реальність стало одним, що речовиною і полем немає обов'язкової кордону, непереборного перешкоди: точнісінько як і речовина полі має здатність корпускулярности, речовина ж точнісінько як і полі має здатність волновости.

Зародження та розвитку поглядів на кванте.

При переході фізики вивчення макросвіту до вивчення мікросвіту докорінно змінилися уявлення класичної фізики про речовині і полі. Вивчаючи мікрочастинки, вчені наштовхнулися ж на таку картину, яка здавалася парадоксальною з погляду класичної фізики: і той ж об'єкт демонструє недосконалість та властивість волновости і вміння корпускулярности. Це одержало назву корпускулярно-хвилястого дуалізму.

Перший крок у галузі вивчення суперечливою природи частинок зробив німецький учений Макс Планк. Почалося все з появи у фізиці наприкінці ХІХ століття такий заковики, як «ультрафиолетовая катастрофа». За розрахунками, виробленим з урахуванням формул класичної електродинаміки, інтенсивність випромінювання лише темних предметів безмежно збільшувалася. Це суперечило практиці. З досліджень,

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація