Сравнение картин мира

До начала ХХ века физика признавала лишь один вид материи – вещество, под которым понималось не только то, что осязаемо нашими органами чувств, но и флюиды типа эфира, теплорода, электрической  жидкости и тому подобное.

  В середине Х1Х века физика  вынуждена была отказаться от  теплорода (опыты Джоуля и др.). Затем, в начале ХХ века, благодаря  анализу множества экспериментов  (явления аберрации, опыта Физо, опыта Майкельсона и др.), произведенных А. Эйнштейном, пришлось отказаться и   от эфира, несмотря на то, что он так был необходим классической физике не только как носитель электромагнитных колебаний, но и как среда, с которой можно было бы связать абсолютную систему отсчета, относительно которой и движение , и покой носили бы абсолютный характер – все это было необходимо для подтверждения взглядов Ньютона на свойства пространства, времени и движения – основе механической картины мира.

    В 1897 году английский физик  Томсон экспериментально изучает  свойства первой элементарной  частицы – электрона, определяет  его удельный заряд. Это открытие  вынуждает пересмотреть природу  электрического тока и отказаться  от электрической жидкости, как  непрерывной среды и рассматривать  электрический ток как движение  элементарных носителей заряда  – электронов. Атомарная гипотеза, зародившаяся еще в древнем  мире(Демокрит и др.) утверждается в начале ХХ века благодаря теоретическим работам Эйнштейна и Смолуховского и экспериментов Перрена, объяснивших природу так называемого «броуновского движения».

   Таким образом, к началу  ХХ века вещество (то, из чего состоят твердые, жидкие и газообразные тела) стало единственным синонимом материи.

   Открытие радиоактивности  показало, что атом ( или молекула  вещества) – это сложная система,  которая обрела реальность в  моделях Томсона, опытах Резерфорда  и полуклассической, полуквантовой теории Бора(полуклассическая модель атома, предложенная Нильсом Бором 1913).

   Открытия последних лет  Х1Х века (фотоэффект, радиоактивность,  рентгеновские лучи, измерение удельного  заряда электрона и др.) указали  на то, что вещество – это  не непрерывная, а дискретная  среда.

   Итак, в механической картине  мира имеется один вид материи  – вещество, состоящее из дискретных( на тот момент элементарных) частиц – атомов, молекул, электронов, ионов.

   Электродинамическая картина  мира зарождается в недрах  классической механики.1824г. Карно, 2 начало термодинамики, закон энтропии мира.

 Для учета влияния среды  на взаимодействие зарядов и  токов Фарадей вводит понятие «поле». Максвелл придает идеям Фарадея математическое представление. Введя ток смещения, Максвелл предсказывает существование электромагнитных волн и устанавливает электромагнитную природу света. Однако, электромагнитное поле Фарадея -_Максвелла еще не было видом материи, а являлось особым состоянием  единого (и электрического, и магнитного, и светового) эфира.

   противоречивое поведение эфира  в опытах Брадлея(1627г.) при наблюдении звезды y-Дракона, Физо(1851г.) по определению скорости света в движущихся средах, Майкельсона (1881г.) и др., противоречивость его свойств (необходимость бесконечно малой плотности, чтобы не тормозить движение небесных тел и , одновременно, наличие гигантского модуля сдвига, чтобы скорость поперечных световых волн была 300 000 км/с) приводит к кризису в физике. В 1905 г. А. Эйнштейн отвергает необходимость эфира для распространения электромагнитных волн, и, тем самым, признает за электромагнитным полем самостоятельной физической реальности. Создавая новую теорию о свойствах пространства, времени и движения – специальную теорию относительности- Эйнштейн, тем самым, завершает построение электродинамической картины мира, начало которой было положено в работах Фарадея и Максвелла.

   Таким образом, с 1905 года в  физике утверждается существование  двух видов материи – вещество  и электромагнитное поле.

   По сути дела мы перешли  к построению квантово-полевой  картине мира(КПКМ). Как ЭКМ зарождалась в недрах классической физики, так и элементы КПКМ появились, когда ЭКМ еще не была завершена. В 1900 немецкий физик Макс Планк доложил на заседании немецкого физического общества решение проблемы излучения нагретых тел, которая получила название «ультрафиолетовой катастрофы»(название связано с тем, что теоретическая формула для излучения нагретых тел давала расходимость при возрастании частоты излучения).Макс Планк предложил считать, что атомы излучают и поглощают энергию порциями, квантами. Так зародилась новая физика, получившая название квантовой физики. В 1905 году А. Эйнштейн, объясняя законы фотоэффекта, обобщил идею М. Планка : энергия не только излучается и поглощается квантами, но она способна и распространяться в пространстве локализованными образованиями, которые впоследствии получили название фотонов.

Французский физик Луи де Бройль, занимаясь историей физики, обратил внимание на то, что электромагнитное поле  в одних явлениях проявляет волновые свойства (интерференция, дифракция, поляризация), в других - корпускулярные (фотоэффект, Комптон - эффект). Исходя из идеи о диалектическом единстве свойств природы, Луи де Бройль выдвигает «безумную» идею: элементарные частицы также должны проявлять не только корпускулярные, но и волновые свойства. Идея де Бройля была положена Шредингером в основу построения новой физической теории - теории свойств элементарных частиц и их систем - квантовой механики.

  В 1925-1927 гг. была построена квантовая  механика. Ее синтез с СТО привел  к появлению нового раздела  физики – квантовой электродинамики.  В этой новой теории фотоны  рассматриваются как возбуждения  электромагнитного поля. Эта идея  затем была распространена и  на другие поля, в частности   на ядерное поле, осуществляющее  взаимодействие протонов и нейтронов  в ядрах атомов вещества. Квантами  этого поля, осуществляющими взаимодействие  между нуклонами, были объявлены  - мезоны. Таким образом, в квантово-полевой картине мира материя состоит из элементарных частиц, между которыми взаимодействие осуществляется квантами этих полей- фотонами, мезонами, глюонами (последние – это переносчики взаимодействия между кварками, новыми мельчайшими частицами микромира, из которых состоят все прочие, кроме лептонов, элементарные частицы ).

Смена физических  картин мира показывает, что процесс познания действительности динамичен, он сопровождается переходом  от незнания к знанию, свидетельствует  о бесконечности познания мира и  силе человеческого ума.