Фундаментальные взаимодействия: гравитационное, слабое, сильное, электромагнитное

Анализируя свои уравнения, Максвелл пришел к выводу, что должны существовать электромагнитные волны, причем скорость их распространения  должна равняться скорости света. Отсюда вытекал вывод, что свет – разновидность  электромагнитных волн. На основе своей  теории Максвелл предсказал существование  давления, оказываемого электромагнитной волной, а, следовательно, и светом, что было блестяще доказано экспериментально в 1906 г. П.Н. Лебедевым.

Вершиной научного творчества Максвелла явился «Трактат по электричеству  и магнетизму».

Разработав электромагнитную картину мира, Максвелл завершил картину  мира классической физики («начало  конца классической физики»). Теория Максвелла является предшественницей электронной теории Лоренца и  специальной теории относительности  А. Эйнштейна.

3. Электронная  теория Лоренца

Голландский физик Г. Лоренц (1853-1928) считал, что теория Максвелла  нуждается в дополнении, так как  в ней не учитывается структура  вещества. Лоренц высказал в этой связи  свои представления об электронах, т.е. крайне малых электрически заряженных частицах, которые в громадном количестве присутствуют во всех телах.

В 1895 г. Лоренц дает систематическое  изложение электронной теории, опирающейся, с одной стороны, на теорию Максвелла, а с другой – на представления  об «атомарности» (дискретности) электричества. В 1897 г. был открыт электрон, и теория Лоренца получила свою материальную основу.

«Совместно с немецким физиком П. Друде Лоренц разработал электронную теорию металлов, которая строится на следующих положениях:

1. В металле есть свободные  электроны – электроны проводимости, образующие электронный газ.

2. Основание металла образует  кристаллическая решетка, в узлах  которой находятся ионы.

3. При наличии электрического  поля на беспорядочное движение  электронов накладывается их  упорядоченное движение под действием  сил поля.

4. При своем движении  электроны сталкиваются с ионами  решетки. Этим объясняется электрическое  сопротивление.»[2] стр.114.

Электронная теория позволила  количественно описать многие явления, однако в ряде случаев, например, при  объяснении зависимости сопротивления металлов от температуры, она была практически бессильна. Это было связано с тем, что к электронам в общем случае нельзя применять законы механики Ньютона и законы идеальных газов, что было выяснено в 30-х годах XX в.

Заключение

Как было рассмотрено ранее, электромагнитная картина мира продолжала формироваться в течение всего XX в. Она использовала не только учение о магнетизме и достижения атомистики, но также и некоторые идеи современной физики (теории относительности и квантовой механики). После того как объектом изучения физики наряду с веществом стали разнообразные поля, эта картина мира приобрела более сложный характер, но все равно это была картина классической физики.

Электромагнитная картина  мира представляла огромный шаг вперед в познании мира. Многие ее детали сохранились  и в современной естественнонаучной картине: понятие физического поля, электромагнитная природа сил, отвечающих за различные явления в веществе (но не в самих атомах), ядерная модель атома, дуализм (двойственность) корпускулярных и волновых свойств материи и др. Но и в этой картине мира также господствуют однозначные причинноследственные связи, все таким же образом жестко предопределено. Вероятностные физические закономерности не признаются фундаментальными и поэтому не включаются и в нее. Эти вероятности относили к молекулам, а сами молекулы все равно следовали однозначным ньютоновским законам. Не менялись представления о месте и роли человека во Вселенной. Таким образом, и для электромагнитной картины мира также характерна метафизичность мышления, где все четко разграничено и внутренние противоречия отсутствуют.

Вопрос №3 «Основные предпосылки, задачи и проблемы эволюционной теории. Эволюционное учение Ч.Дарвина и его основные принципы».

Введение

«Впервые термин эволюции (от лат. evolutio - развертывание) был использован в одной из эмбриологических работ швейцарским натуралистом Шарлем Боннэ в 1762 г.».[4] §12. В настоящее время под эволюцией понимают происходящий во времени необратимый процесс изменения какой-либо системы, благодаря чему возникает что-то новое, разнородное, стоящее на более высокой ступени развития.

Процесс эволюции касается многих явлений, происходящих в природе. Например, астроном говорит об эволюции планетарных систем и звезд, а геолог - об эволюции Земли. В то же время термин «эволюция» применяется часто и к явлениям, не связанным напрямую с природой в узком значении этого слова. Например, говорят об эволюции общественных систем, взглядов, каких-либо машин или материалов и т.п.

Особый смысл приобретает  понятие эволюции в естествознании, где исследуется преимущественно  биологическая эволюция. Биологическая  эволюция - это необратимое и, в  известной степени, направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава  популяций, формированием адаптаций, образованием и вымиранием видов, преобразованиями биогеоценозов и биосферы в целом. Иными словами, под биологической  эволюцией следует понимать процесс  приспособительного исторического  развития живых форм на всех уровнях  организации живого.

Теория эволюции была разработана  Ч. Дарвином (1809-1882) и изложена им в  книге «Происхождение видов путем  естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (1859).

1. Предпосылки  и проблемы создания эволюционной  теории 

К середине XIX в. был сделан ряд важнейших обобщений и открытий, которые противоречили креационистским взглядам и способствовали укреплению и дальнейшему развитию эволюции, составив научные предпосылки создания эволюционной теории Ч. Дарвина.

«Первая брешь в метафизическом мировоззрении была пробита философом Э.Кантом (1724-1804), который в своем знаменитом труде «Всеобщая естественная история и теория неба» отверг миф о первом толчке и пришел к заключению, что вся Земля и Солнечная система есть нечто, возникшее во времени. Благодаря работам Э.Канта, П.Лапласа и В.Гертеля, Земля и вся Солнечная система стали рассматриваться как развивающиеся во времени».[4] §13.

«В 1830 г. английский естествоиспытатель Ч. Лайель (1797-1875) обосновал идею об изменяемости поверхности Земли под влиянием различных естественных причин и законов: климата, воды, вулканических сил, органических факторов».[4] §13. Лайель высказал мысль, что органический мир постепенно изменяется, что было подтверждено результатами палеонтологических исследований французского зоолога Ж. Кювье (1769-1832).

В первой половине XIX века стала развиваться идея о единстве всей природы. «Шведский химик И. Берцелиус (1779-1848) доказал, что все животные и растения состоят из тех же элементов, которые встречаются в неживой природе, а немецкий химик Ф. Велер (1800-1882) впервые в 1824 г.  химическим путем синтезировал щавелевую кислоту, в 1828 г. - мочевину, показав таким образом, что образование органических веществ осуществляется без участия некой жизненной силы».[4] §13.

В XVIII-XIX веках в результате колонизации огромных территорий и их  исследования европейцы значительно расширили свои представления о многообразии органического мира и о закономерностях его распределения по континентам земного шара. Интенсивно формировалась систематика: все многообразие органического мира потребовало своей классификации и приведения в определенную систему, что имело существенное значение для развития идеи о родственности живых существ, а затем и о единстве их происхождения.

В первой половине XIX  века началось детальное изучение географического распространения организмов; стали развиваться биогеография и экология, первые обобщения которых были значимы для обоснования идея эволюции. Так, в 1807 г. немецкий натуралист А. Гумбольдт (1769-1859) высказал мысль о зависимости географического распространения организмов от условий существования. Русский ученый К. Ф. Рулье (1814-1858) делал попытки трактовать историческое изменение лика Земли и условий жизни на ней и влияние этих изменений на изменение животных и растений. Его ученик Н. А. Северцов (1827-1885) высказывал идеи о взаимосвязи организмов с окружающей средой, об образовании новых видов как приспособительном (адаптивном) процессе.

В это же время развивалась сравнительная морфология и анатомия. Ее успехи способствовали выяснению не только сходства строения различных видов животных, но и такого подобия в их организации, которое наводило на мысль о глубокой связи между ними, об их единстве. Начинает складываться сравнительная эмбриология. В 1817-1818 гг. И.Х. Пандером открыты зародышевые листки и универсальность их закладки в эмбриогенезе многоклеточных животных. Немецкий исследователь М. Ратке применил теорию зародышевых листков к беспозвоночным (1829).

В конце 20-х годов XIX века русский эмбриолог К. М. Бэр (1792-1870) установил основные типы эмбрионального развития и доказал, что все позвоночные животные развиваются по единому плану (впоследствии обобщения Бэра были названы Ч. Дарвином «законом зародышевого сходства» и использовались им для доказательства эволюции). Замечательным признаком зародышевого сходства является, например, наличие жаберных щелей у зародышей всех позвоночных, включая человека.

В 1839 г. Т. Шванном была создана  клеточная теория, которая обосновала общность микроструктуры и развития животных и растений. Таким образом, интенсивное развитие науки, накопление в различных областях естествознания большого количества фактов, несовместимых  с креационистскими представлениями, подготовили основу, на которой успешно развивалось учение Дарвина.

Этому способствовали и социально-экономические  условия первой половины XIX века. Утверждение капиталистического способа производства вместе с расширением британской колониальной империи сопровождалось интенсивной перестройкой сельского хозяйства, способствовавшей развитию селекции. Достижения селекционеров свидетельствовали о том, что человек может изменять породы и сорта, приспосабливать их к своим потребностям путем искусственного отбора. Селекционеры первой половины XIX века не только практически доказали могущество искусственного отбора, но и пытались теоретически обосновать его. Это существенно повлияло на формирование у Дарвина идеи эволюции, а главное, опираясь на результаты селекционной практики как на своеобразную модель, он смог перейти к анализу процесса видообразования в природе.

«Формированию идей Ч.Дарвина способствовали и некоторые политико-экономические идеи, прежде всего взгляды А. Смита и Т. Мальтуса. А. Смит (1723-1790) исходил из укрепившейся тогда идеи  естественных законов и создал учение о «свободной конкуренции». Он считал, что двигателем свободной конкуренции является «естественное своекорыстие или «естественный эгоизм» человека, и это служит источником национального богатства. Неприспособленные в процессе свободной конкуренции устраняются. Идея о конкурентных отношениях повлияла и на формирование представлений о развитии живой природы. Эти идеи, по всей вероятности, натолкнули Дарвина на мысль о существовании в природе некоторых аналогий и способствовали созданию эволюционной теории».[4]. §13.

Достигнутые к середине XIX в. крупные успехи в развитии различных направлений в естествознании, а также обществе условия, стимулировавшие развитие селекции и создавшие возможности для выдвижения идей конкуренции и отбора, и явились теми предпосылками, которые подготовили почву для формулирования научной концепции биологической эволюции.

2. Основные принципы  эволюционного учения  Ч. Дарвина

Эволюционная теория Ч. Дарвина базируется на таких понятиях, как наследственная изменчивость, борьба за существование и естественный отбор.

В ходе создания эволюционной теории Ч.Дарвин многократно обращался к результатам селекционной практики. Он пытался выяснить происхождение пород домашних животных и сортов растений, вскрыть причины многообразия пород и сортов и выявить методы, с помощью которых они были получены. Дарвин исходил из того, что культурные растения и домашние животные по ряду признаков сходны с определенными дикими видами, а это невозможно объяснить с позиции теории творения. Отсюда вытекала гипотеза, согласно которой культурные формы произошли от диких видов. С другой стороны, введенные в культуру растения и прирученные животные не остались неизменными: человек не только выбрал из дикой флоры и фауны интересующие его виды, но и существенно изменил их в нужном направлении, создав при этом из немногих диких видов большое количество сортов растений и пород животных. Дарвин показал, что основой многообразия сортов и пород является изменчивость – процесс возникновения отличий у потомков по сравнению с предками, которые обусловливают многообразие особей в пределах сорта, породы. Причинами же изменчивости являются воздействие на организмы факторов внешней среды (прямое и косвенное, через «воспроизводительную систему»), а также природа самих организмов (так как каждый из них специфически реагирует на воздействие внешней среды). Определив для себя отношение к вопросу о причинах изменчивости, Дарвин анализировал ее формы и выделял среди них три: определенную, неопределенную и коррелятивную.