Континуальные представления о материи характерны для, корпускулярная модель реальности

Содержание

Корпускулярная и континуальная концепция природы
Похожие:
Тема 1.06. Развитие представлений о материи
Развитие представлений о материи
2. МЕХАНИСТИЧЕСКИЙ АТОМИЗМ
3. СОКРУШИТЕЛЬНЫЙ УДАР ПО ПРИНЦИПАМ МЕХАНИЦИЗМА
4. ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ БОЛЕЕ ВЫСОКОГО УРОВНЯ РАЗВИТИЯ АТОМИЗМА
Корпускулярная и континуальная концепции описания природы
Фундаментальные свойства материи. Современные философские представления о мироздании.
Выпишите номера правильных утверждений

Корпускулярная и континуальная концепция природы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 … 13

Тема3. Корпускулярная и континуальная концепция природы.

Проблема материи — один из наиболее важных и существенных вопросов философии и естествознания. Корпускулярная концепция описания природы. Континуальная концепция строения материи. Единство корпускулярных и волновых свойств материальных объектов.
Материя — философская категория для обозначения физической субстанции вообще, в противоположность сознанию (духу). В материалистической философской традиции категория “материя” обозначает субстанцию, обладающую статусом первоначала (объективной реальностью) по отношению к сознанию (субъективной реальности): материя отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них (объективно).

Материя является обобщением понятия материального и идеального, в силу их относительности. Тогда как термин «реальность» носит гносеологический оттенок, термин «материя» носит онтологический оттенок.

Неотъемлемым атрибутом материи является ее движение, какформа существования материи, ее важнейший атрибут. Движениев самом общем виде – это всякое изменение вообще. Движение материи абсолютно, тогда как всякий покой относителен.

Все материальные объекты обладают внутренне упорядоченной,системной организацией. Истоки идеи структурности материи отнесены к античной философии и, в частности, к атомистике Демокрита, Эпикура, Лукреция Кара. Сама идея оказывала чрезвычайно стимулирующее воздействие на развитие естествознания. В современной философии она оформилась в достаточно объемную и научно обоснованную концепцию системной организации материи. В последней обычно выделяют три структурных уровня материи:

мегамир — мир космоса (планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики); .
макромир — мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин (куда входят также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов);
микромир — мир атомов и элементарных частиц, где не применим принцип «состоит из».

Проблема материи и основные подходы к ее решению. Философский анализ революционных и кризисных явлений в естествознании в конце 19 в. и на протяжении 20 в.

Материя — фундаментальная исходная категория фил., от того или иного ее понимания зависит решение практ всех других ф проблем.
Наиболее широкими принципиально различающимися логическими подходами к трактовке материи явились понимание ее как субстрата, как субстанции и как объективной реальности.
Представление о материи как о субстрате есть идея носителя свойств, не находящегося в неразрывной связи с этими свойствами, получаемыми обычно извне. Т.е. материя пассивный носитель свойств.
Понятие субстанции было более поздним, конкретным точным пониманием материи, включающим два основных момента: 1) понятие материального носителя; 2) представление о самообусловленности, внутреннем источнике самодвижения, без которого субстанция не могла бы существовать самостоятельно. Это такая сущность, которая самодостаточна.
Определение материи как объективной реальности является наиболее сложным и включает в себя как субстратное, так и субстанциальное отношение в качестве своих аспектов.
При рассмотрении проблемы материи важно иметь ввиду два основных подхода: 1) гносеологический, 2) онтологический.
1) Материя есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в его ощущениях, которая отображается в наших ощущениях, существуя независимо от нас (по Ленину). Но вопрос: до человека материя существовала? Если да то это определение не работает.
2) В онтологическом подходе материя рассматривается как субстанция, т.к. до человека материя как субстанция существовала снимается целый ряд недоразумений. В 19 в. под материей понимают вещество, состоящее из атомов, которое обладает массой, протяженностью, инертностью и т.д. – метафизическое определение материи, т.к. материя сводилась лишь к одному из своих свойств – веществу, и рассматривалась как нечто постоянное. В этом определении объединяются философский и естественнонаучный подходы. В результате в физике было выработано 3 понятия: материя, электричество, эфир. В физике 19 в. сложилось впечатление, что это вполне законченная наука, т.е. в физике все понятно, все ясно, нет проблем.
Но в 1895 г. Рентген открыл Х-излучение, которое показало относительность такого свойства материи как непроницательность. В 1896 г. открыто явление радиоактивности. В 1897 г. открыт электрон. В 1900 г. основы квантовой теории и т.д. Атом оказался вовсе не мельчайшей частицей в-ва. Открытие электромагн полей и ядерных сил тоже внесли свою лепту. Поле – принципиально отличное от в-ва состояние материи. Первоначально поле понималось как окруж какой-нибудь предмет пространство, для каждой точки кот можно определить величину и направл силы взаимодействия между данным объектом и другим. (поле — атрибут в-ва). Но затем было доказано, что поле не только атрибут объекта, но и самостоят реальность, т.е. нов вид материи, основным свойством кот. является непрерывность. Эти явления не вписывались в классическую физику материя исчезла (утрата представл о материи как о веществе), атом дематериализовался (атом (материя) – сгусток электричества и эфира). Эта проблема стала исключительно актуальной. Материализм перестал быть основой естествознания, он исчерпал себя многие естествоиспытатели пришли к идеализму, агностицизму кризис естествознания на рубеже 19-20 вв. Невозможность чувственно воспринимать объекты микромира заставила обратиться к математическим моделям.

Вместе с математикой в физику проник ее дух идеализации, т.е. плода чистого мышления.
Метафизический материализм перестал быть основой естествознания необходимо было перейти на новую ступень – диалектический материализм.

СУБСТАНЦИЯ — единое неделимое вещество, из которого состоят все вещи, внутренняя сущность вещей, активное самопорождающее и саморазвивающееся начало.
СУБСТРАТ (от лат. sub – под и stratum – кладка, постройка, сооружение ) – основа единства, однородности различных предметов и различных свойств отдельного, единичного предмета, вещи и их совокупности.
ОБЪЕКТИВНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ – весь материальный мир в целом, во всех его формах и проявлениях, все существующее независимо о нашего сознания и первичное по отношению к нему.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 … 13

Тема 1.06. Развитие представлений о материи

постоянство материи).

Эти две противоположные концепции описания природы пришли к компромиссу в теории корпускулярно-волнового дуализма (свет обладает и свойствами непрерывных электромагнитных волн и свойствами дискретных фотонов).

Частицы неотделимы от создаваемых ими полей и каждое поле вносит свой вклад в структуру частиц, обуславливая их свойства; единство корпускулярных и волновых свойств всех частиц и фотонов. В этом проявляется единство прерывности и непрерывности в структуре материи.

Введение. 3

1. АТОМИЗМ ДРЕВНОСТИ.. 4

2. МЕХАНИСТИЧЕСКИЙ АТОМИЗМ.. 5

3. СОКРУШИТЕЛЬНЫЙ УДАР ПО ПРИНЦИПАМ МЕХАНИЦИЗМА.. 6

4. ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ БОЛЕЕ ВЫСОКОГО УРОВНЯ РАЗВИТИЯ АТОМИЗМА.. 7

5. КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ АТОМА.. 9

6. СУЩЕСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ АТОМИЗМА XX в. 9

7. КОНТИНУАЛЬНАЯ КОНЦЕПЦИЯ.. 10

8. КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ.. 11

8.1. Корпускулярно-волновой дуализм света и вещества. 11

8.2. Соотношения неопределенностей Гейзенберга. 13

8.3. Основные понятия и принципы КПКМ.. 15

9.КОРПУСКУЛЯРНАЯ И ВОЛНОВАЯ КОНЦЕПЦИИ СВЕТА.. 18

10. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ.. 21

Заключение. 24

Список литературы.. 26

Введение

Одним из наиболее важных и существенных вопросов как философии, так и естествознания является проблема материи. Представления о строении материи находят свое выражение в борьбе двух концепций: прерывности (дискретности) — корпускулярная концепция, и непрерывности (континуальности) — континуальная концепция. С ними тесно связаны проблемы взаимодействия материальных объектов, которые проявлялись как концепция дальнодействия (передача действия без физической среды) и концепция близкодействия (передача действия от точки к точке).

Концепция прерывности была создана И. Ньютоном Подход Ньютона определил исходное положение атомизма, который основывался на признании дальнодействующих сил.

Концепция атомизма, впервые предложенная древнегреческим философом Левкиппом в V в. до н. э., развитая его учеником Демокритом и затем древнегреческим философом-материалистом Эпикуром (341—270 до н. э.) из апечатленная в замечательной поэме "О природе вещей" римского поэта и философа Лукреция Кара (I в. до н. э.), вплоть до нашего столетия оставалось умозрительной гипотезой, хотя и подтверждаемой косвенно некоторыми экспериментальными доказательствами (например, броуновским движением, законом Авогадро и др.).

Реальное существование молекул было окончательно подтверждено в 1906 г. опытами французского физика Жана Перрена (1870—1942) по изучению закономерностей броуновского Движения. В современном представлении молекула —наименьшая частица вещества, обладающая его основными химическими свойствами и состоящая из атомов, соединенных между собой химическими связями. Число атомов в молекуле составляет от двух (Н2, О2, НF, КСI) до сотен и тысяч (некоторые витамины, гормоны и белки). Атомы инертных газов часто называют одноатомными молекулами. Если молекула состоит из тысяч и более повторяющихся единиц(одинаковых или близких по строению групп атомов), ее называют макромолекулой.

Атом — составная часть молекулы, в переводе с греческого означает "неделимый". Действительно, вплоть до конца XIX в.неделимость атома не вызывала серьезных возражений. Однако физические опыты конца XIX и начала XX столетий не только подвергли сомнению неделимость атома, но и доказали существование его структуры. В своих опытах в 1897 г. английский физик Джозеф Джон Томсон (1856—1940) открыл электрон, названный позднее атомом электричества. Электрон, как хорошо известно, входит в состав электронной оболочки атомов. В 1898 г. Томсон определил заряд электрона, а в 1903 г.предложил одну из первых моделей атома.

1. АТОМИЗМ ДРЕВНОСТИ

В натурфилософии выделяется материалистическая направленность выдающихся мыслителей древности. Атомизм, основу которого представляла проблема материи, упоминается в учении о частицах, созданном Анаксагором в V в. до н.

Развитие представлений о материи

э; нашел свое отражение в трудах видных представителей атомизма древности Демокрита и Левкиппа. Из вихря атомов, по Демокриту, образуются как отдельные тела, так и бесчисленные миры;

последователями этих учений были Эпикур и Лукреций. Древнегреческий поэт и философ Лукреций, популяризатор учения Эпикура, создал дидактическую поэму «О природе вещей», — единственное полностью сохранившееся систематическое изложение материалистической философии древности. Философия Эпикура явилась высшим этапом развития атомистического материализма и завершением материалистических воззрений древнегреческой философии.

Общая тенденция атомистики выражалась в стремлении свести все многообразие свойств материальных объектов к ограниченному числу исходных объективных свойств и закономерностей элементарных материальных частиц.

Основополагающими признаками атомистики явились:

неизменность атомов (т.е. несотворимость и неуничтожимость материи);

противопоставление атомов пустому пространству (признание объективности пространства и движения).

2. МЕХАНИСТИЧЕСКИЙ АТОМИЗМ

Классическая механика XVII—XVIII вв. явилась дальнейшей разработкой атомистики. И. Ньютон в 1672— 1676 гг. распространил атомистику на световые явления и создал корпускулярную теорию света. Свет он считал потоком корпускул (частиц), однако на разных этапах рассматривал и возможность существования волновых свойств света, в частности, в 1675 г. предпринял попытку создать компромиссную корпускулярно-волновую природу света. По своему мировоззрению И. Ньютон был вторым после Р. Декарта великим представителем механистического материализма в естествознании XVII—XVIII вв. Р. Декарт стремился построить общую картину природы, в которой все явления природы объяснялись как результат движения больших и малых частиц, образованных из единой материи.

Недостатки механистической атомистики:

отсутствие достоверного экспериментального материала;

не являлась достаточно обоснованной естественнонаучной теорией;

атомы рассматривались как частицы, лишенные возможности превращения;

единственной формой движения принималось механическое движение;

стремилась все явления природы рассматривать как модификацию механического движения.

3. СОКРУШИТЕЛЬНЫЙ УДАР ПО ПРИНЦИПАМ МЕХАНИЦИЗМА

Сокрушительный удар по принципам механицизма был нанесен открытиями XIX—XX вв.:

открытием рентгеновских лучей и радиоактивного излучения в 1896 г. А. Беккерелем и исследованием его в 1898 г. П. Кюри и М. Склодовской-Кюри. Радиоактивный распад показал, что радиоактивность не связана с внешними, механическими воздействиями, а определяется внутренними процессами, проявляющимися в виде статистических закономерностей;

созданием теории электромагнитного поля Дж. Максвеллом (1860-1865 гг.);

открытием явления электромагнитной индукции М. Фарадеем (1831 г.). Ньютоновская теория дальнодействия и его схема мира господствовали до начала XX в. М. Фарадей и Дж. Максвелл впервые обнаружили ее непригодность и неприменимость к электромагнитным явлениям;

экспериментальным доказательством делимости атомов и открытием электрона английским физиком Дж. Дж. Томсоном (1897 г.), за что он был удостоен Нобелевской премии в 1906 г. В 1903 г. им была предложена одна из первых моделей атома, согласно которой атом представлял собой положительно заряженную сферу с вкрапленными в нее электронами (п добно булке с изюмом). В 1911 г. английский физик Э. Резерфорд, проводил пыты по рассеянию альфа-частиц атомами различных элементов, установил наличие в атоме плотного ядра диаметром около 10—12 см, заряженного положительно, и предложил для объяснения этих экспериментов планетарную модель атома. Модель подчинялась классической механике (движение ядра и электронов) и классической электродинамике (взаимодействие частиц). Электроны в этой модели, подобно планетам Солнечной системы, вращались вокруг ядра. Состояние атомов в классической физике определяется заданием координаты и скорости его составных частиц, т. е. можно получить мгновенный снимок его строения. Однако это противоречило экспериментальным данным.

4. ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ БОЛЕЕ ВЫСОКОГО УРОВНЯ РАЗВИТИЯ АТОМИЗМА

Противоречия между существовавшими представлениями классической физики и экспериментальными данными, полученными Э. Резерфордом, были решены в 1913 г. датским ученым Н. Бором, который сделал вывод о необходимости принятия принципиально новой теории — квантовой — для построения модели атома. Применимость квантовых представлений и разработка квантовой теории Н. Бором создали возможность систематизировать и объяснить огромный экспериментальный материал. Постулаты Бора правильно отражали закономерности движения частиц и давали возможность подойти к раскрытию внутренних процессов атома. Однако у теории Бора были недостатки:

1. Постулаты Бора являлись гениальной догадкой.

2. Рассматривая орбиты, Бор пользовался методами классической физики, а объяснял излучение с квантовой точки зрения, т. е. использовал как классические, так и квантовые представления.

3. Постулаты были промежуточной фазой между классической и квантовой механикой, которая была сформирована в 20-х гг. XX в.

Значение теории Бора:

показала неправомерность абсолютизации классических принципов в физике;

вскрыла ограниченность ньютоновских представлений;

убедила научный мир в том, что господствующая физическая теория дает приблизительное, относительно верное описание явлений действительности и в процессе развития науки будет неизменно обогащаться, уточняться, полнее отражать действительность, способствуя созданию более последовательных фундаментальных теорий.

Корпускулярная и континуальная концепции описания природы

Задолго до появление классического естествознания, в рамках античной натурфилософии сформировалось два подхода к описанию явлений природы: корпускулярный и континуальный.

Согласно корпускулярной концепции (самый известный сторонник этой концепции — Демокрит) все состоит из мельчайших неделимых частиц, или атомов; и пустоты. Отдельные невидимые атомы двигаются в пустоте и иногда образуют более-менее устойчивые соединения. Так возникают большие, видимые тела. По прошествии некоторого времени эти соединения разрушаются, видимые тела исчезают и остаются одни атомы. Затем атомы объединяются вновь и тем самым создаются новые тела. Несмотря на чисто умозрительный характер этой концепции (ведь в Античности атомы никто не наблюдал), теория атомов помогала объяснить многие явления. Например, мокрая ткань сохнет потому, что от нее отрываются атомы воды, а каменные ступени стираются подошвами людей, которые уносят на них атомы.

Согласно континуальной концепции основой всего является некая непрерывная субстанция, которая не имеет определенных границ и заполняет собою все пространство. Пустоты с точки зрения этой концепции не существует. Например, античный философ Фалес учил, что все в мире состоит из воды, все является ее состояниями: пар и воздух — это разряженная вода, а лед и другие твердые тела — это вода, которая застыла и затвердела.

В Новое время эта проблема возникла вновь в связи с интерпретацией природы света. Согласно взглядам И. Ньютона свет — это поток «световых частиц», или корпускул, которые движутся в пустом пространстве. Ньютону возражал X. Гюйгенс, который считал, что свет — это движение волн в эфире.

Авторитет Ньютона в научном мире был очень велик, и до XIX в. корпускулярные представления о природе света преобладали. Однако в начале XIX в. в оптике были открыты характерные для волн явления дифракции и интерференции, после чего доминирующей стала волновая концепция света.

Т. Юнг экспериментально показал, что при прохождении света через систему близкорасположенных малых отверстий в непрозрачном экране свет ведет себя не как прямолинейно распространяющиеся лучи, а как взаимодействующие волны, в результате чего на поверхности, расположенной за экраном, возникает интерференционная картина в виде чередующихся светлых и темных полос. О. Френель также представил теоретические доказательства, согласно которым свет — это распространяющиеся колебания, или волны. Волны движутся совсем не так, как твердые материальные частички или атомы. В случае столкновения с непроницаемым препятствием в соответствии с третьим законом Ньютона частицы должны останавливаться или двигаться в противоположном направлении. Волны же способны огибать препятствия и накладываться друг на друга. Согласно аргументам Френеля, в центре тени от круглого препятствия, на которое падает свет, должно наблюдаться светлое пятно. Этот факт был зарегистрирован экспериментально. Появление светлого пятна в центре тени противоречит третьему закону Ньютона, но может быть объяснено с позиции волновых представлений о природе света как следствие дифракции и интерференции световых волн.

Однако в рамках волновой концепции света существовали трудноразрешимые вопросы. Главным из них был вопрос о среде, или субстанции, через которую передается свет. Ведь если свет — это волна, значит необходимо указать среду, через которую она распространяется. Звуковые волны, например, распространяются посредством колебания воздуха или другой плотной субстанции. Но через что распространяется свет? До 1880 г. считалось, что свет распространяется через эфир, однако опыт, проведенный А. Майкельсоном, показал, что эфир не существует либо его невозможно обнаружить. Впрочем, и до опыта Майкельсона гипотеза эфира представлялась многим физикам сомнительной. Дело в том, что скорость распространения волн зависит от плотности среды, через которую они передаются. При этом, чем выше плотность, тем больше скорость. Свет, как известно, распространяется в вакууме с огромной скоростью, которая равна 300 000 км/с. Значит, гипотетическая среда, через которую он передается, эфир, тоже должен быть очень плотным. Но ведь на практике мы наблюдаем как раз обратное: свет может распространяться через пустое пространство, вакуум, где нет никакой плотности.

Фундаментальные свойства материи. Современные философские представления о мироздании.

Более того, в вакууме свет распространяется быстрее, чем в какой-либо другой среде. Например, в воде свет двигается медленнее.

Кроме оптики континуальная концепция получила распространение в рамках исследования природы электромагнитных явлений. В начале XIX в. было установлено, что между электричеством и магнетизмом существует связь. Эрстед обнаружил, что электрический ток создает вокруг себя магнитное поле, а Фарадей показал, что магнитное поле индуцирует в проводнике электрический ток. Позднее было показано родство электромагнитных, оптических и тепловых явлений. Опираясь на эти факты, Фарадей высказал интересные мысли о природе материи. Он возражал против атомистического взгляда на строение вещества: наличие атомов и пустого пространства между ними. Вместо этого он предложил считать исходным материальным образованием не атомы, а поле. Материя, по Фарадею, занимает все пространства, а ее основные характеристики — силы притяжения и отталкивания. Атомы же — лишь сгустки силовых линий поля или центры этих сил.

С момента возникновения теоретического мышления в истории человеческих представлений о природе постоянно соперничали две концепции, два общих объяснительных подхода.

Первая из них, корпускулярная («корпускула» означает «частица»), основана на представлении о том, что все на свете состоит из мельчайших частиц, атомов (в перев. с греч. атом— «неделимый»), движущихся в пустоте.

Реальность атомов была доказана совсем недавно. Еще в начале XX в. выдающийся физик Эрнст Мах каждого, кто на заседании его семинара заговаривал об атомах, прерывал вопросом: «А сами-то вы видели хотя бы один атом?», давая понять, что считает их недоказанной гипотезой. Однако первые атомисты (Левкипп, Демокрит, Эпикур) появились еще в Древней Греции. Древнеримский поэт и философ Лукреций Кар, исходя из понимания мира как движущихся атомов, в своей поэме «О природе вещей» дал объяснение множеству природных явлений: белье сохнет потому, что от него отрываются атомы воды, каменные ступени стираются подошвами людей, уносящих на них атомы камня. Он считал свет потоком корпускул и правильно объяснял зрение действием на глаза атомов, летящих от всех тел (до него бытовало представление, что глаз осязает окружающее с помощью неких щупалец). Лукреций понимал относительность движения; за шестнадцать столетий до Галилея он, споря с Аристотелем, объяснил меньшую скорость падения легких тел по сравнению с более тяжелыми сопротивлением воздуха и заключил отсюда, что в пустоте все тела должны падать одинаково быстро, — и все это исходя из атомистической гипотезы, которая в то время не могла не быть чисто умозрительной! Недаром выдающийся физик XX в. Ричард

Фейнман говорил, что из всевозможных коротких предложений наибольшую информацию об окружающем мире несет фраза: «Всё состоит из атомов».

Вторая концепция, континуальная («континуальный» означает «непрерывный, без разрывов или неоднородностей»), исходит из представления о том, что основой вещей является некая непрерывная, бесконечно делимая субстанция, не имеющая определенных границ и заполняющая Вселенную без пустот.

Несмотря на большую трудность для понимания (а может быть, именно поэтому) континуальная концепция была более популярна среди древнегреческих мыслителей, чем атомистическая: Фалес учил, что все состоит из единой непрерывной субстанции — воды, Парменид доказывал теоремы о том, что бытие не имеет частей, т. е. непрерывно, Эмпедокл ввел представление о четырех стихиях, каждая из которых опять-таки делима бесконечно… Правда, хитроумный Зенон Элейский в своих апориях продемонстрировал, что представление о непрерывности имеет внутренние противоречия. Например, можно ли бесконечно делить на части отрезок прямой? Если да, то в конце концов он будет разбит на точки, не имеющие протяженности. Но из непротяженных точек нельзя вновь составить протяженный отрезок: сумма любого числа нулей есть нуль! Если же точка имеет протяженность, пусть даже малую, то, сложив все бесконечное количество точек отрезка, мы получим бесконечную прямую.

Несмотря на сомнения, посеянные Зеноном, в античной натурфилософии континуальная концепция возобладала прежде всего благодаря авторитету Аристотеля, который считал основой вещей непрерывную, бесконечно делимую материю. Непрерывное, по Аристотелю, устроено таким образом, что любой сколь угодно малый его элемент пересекается с соседними элементами.

Выпишите номера правильных утверждений

Это делает немыслимым разбиение отрезка конечной длины на непротяженные точки и снимает многие противоречия непрерывности, указанные Зеноном. Непрерывная по протяженности величина — пространство. Время — величина, непрерывная по последовательности: «теперь» пересекается с прошлым и с будущим одновременно.

Споры между атомистами и сторонниками представлений о непрерывности и бесконечной делимости материи стали одной из основных движущих сил развития картины мира. В конце концов оказалось, что дискретность («дискретный» — прерывный, состоящий из отдельных частей) и непрерывность являются не взаимоисключающими, а взаимодополняющими атрибутами материи.

90 Глава 3. Концепция дополнительности

3.2. Корпускулярно-волновой дуализм 91

3.2. Корпускулярно-волновой дуализм

Важной вехой в развитии представлений о природе света стали рабо- ты Ньютона, который был прекрасным оптиком. Кстати, он был при- нят в Королевское общество (аналог нашей Академии наук; точнее,-Академия наук — аналог Королевского общества, поскольку на 64 года моложе) отнюдь не за создание механики, а за создание миниатюрного (15 см в длину), но мощного зеркального телескопа.

В механической картине мира все сводится к механическому перемещению тел. Соответственно Ньютон считал, что свет представ-ляет собой поток корпускул, движущихся с огромной скоростью — отсюда прямолинейность световых лучей. Больших успехов на этом j, пути достигнуть не удалось, но авторитет механики был настолько! велик, что корпускулярные представления о природе света преобладали вплоть до XIX в.

Постепенно накапливались экспериментальные факты, которые невозможно было уложить в рамки корпускулярной теории. Были открыты явления интерференции (при котором два световых пучка могут не только усиливать, но и гасить друг друга) и дифракции (огибание светом препятствий). В начале XIX в. французский физик О. Френель представил математическую теорию оптических явлений, основанную на представлениях современника Ньютона, X. Гюйгенса о том, что свет представляет собой волну, т. е. распространяющиеся колебания.

Первую проверку волновая теория Френеля выдержала, когда он докладывал ее на заседании Парижской академии наук. Один из академиков («бессмертных» — так они называли себя), Пуассон, быстро поняв суть теории, заявил, что она должна быть отвергнута, поскольку приводит к абсурдным заключениям. Он продемонстрировал выкладки, из которых следовало, что если теория верна, то в самом центре тени от круглого препятствия должно наблюдаться светлое пятно. Однако другой академик, Араго, будучи экспериментатором, решил все-таки проверить этот вывод. Придя с заседания, он тут же поставил несложный опыт и с изумлением обнаружил, что в центре тени действительно есть неяркое светлое пятно! По иронии судьбы, оно стало известно как «пятно Пуассона», а представления о волновой природе света одержали полную победу. В 70-х гг. XIX в. Максвелл и Герц выяснили, что же именно колеблется в световой волне: электрическое и магнитное поля. Свет оказался электромагнитной волной.

Однако в 1887 г. А. Г. Столетов открыл явление, которое никак не вписывалось уже в волновую теорию: внешний фотоэффект, т. е. выбивание светом электронов из металла. Он установил, что ни энергия вылетающих частиц, ни сама возможность вылета не зависят от интенсивности света, а только от его длины волны. Самый слабый синий свет вызывает фотоэффект, а мощным красным пучком можно металл хоть расплавить, но фотоэффект так и не появится! По той же причине фотобумага не засвечивается красной лампой.

С точки зрения волновой теории причина фотоэффекта заключается в том, что колебания электрического поля в световой волне заставляют колебаться электроны в металле. Чем больше интенсивность света, тем сильнее колебания электрического поля в световой волне, тем больше амплитуда вызываемых ею колебаний электронов и тем легче должно быть им вырваться из металла. Однако эксперимент упрямо говорил, что важна не интенсивность, а длина волны света.

Почти двадцать лет законы фотоэффекта ставили физиков в тупик, пока в 1905 г. Эйнштейн не показал, что они получают элементарное объяснение, если предположить, что свет представляет собой совокупность частиц (фотонов), энергия которых обратно пропорциональна длине волны света. Энергия «красного» (длинноволнового) фотона слишком мала, чтобы выбить электрон, а энергии «синего» (коротковолнового) хватает с запасом. Интенсивность же светового луча определяется числом фотонов в нем и не влияет на способность каждого отдельного фотона вызывать фотоэффект. Именно за эту работу, а не за теорию относительности, Эйнштейн получил Нобелевскую премию. Другой нобелевский лауреат, Макс Планк, выяснил, что без представлений о световых квантах, фотонах, невозможно объяснить законы теплового излучения (п. 4.6.1).

Так что же такое свет на самом деле: волна или поток корпускул? Прежде чем ответить, расскажем такую притчу.

Жил некогда просвещенный властитель, покровитель наук. И собрал он при своем дворе семь знаменитейших мудрецов своего времени, но все они были слепые. И прослышали как-то мудрецы о странном животном по имени «слон» и попросили владыку доставить им один экземпляр для исследования. Желание мудрецов было исполнено, и начали они ощупывать слона. Одному попался в руки хобот, другому хвост, третьему бивень, четвертому нога, пятому ухо… Затем мудрецы устроили симпозиум, на котором каждый выступил с докладом «О свойствах слона». Первый докладчик сказал: слон — длинный, мягкий и пустой внутри. Второй уточнил: слон действи-

92 Глава 3. Концепция дополнительности

тельно длинный и гибкий, но не пустой, а внутри у него твердые косточки. Третий высмеял первых двух, объявив, что слон твердый и острый. Четвертый сравнил слона со столбом, пятый — с простыней…Кто же из мудрецов был прав? Ясно, что полностью — никто, не каждый прав по-своему. Слон, действительно, и шланг, и веревка, и столб. Все зависит от того, с какой стороны к нему подойти.

Аналогичным образом материальный объект, называемый «свет»

есть образование сложное, не укладывающееся полностью ни в одну
из простых моделей (п. 1.7.3): «корпускула» или «волна». Свет обладает и волновыми, и корпускулярными свойствами, но проявляет либо те, либо другие в зависимости от ситуации.Такой же двойственностью, корпускулярно -волновым дуализмом,
обладает, как выяснилось, не только свет. Спустя два года после объяснения фотоэффекта Эйнштейн показал, что некоторые непонятные свойства теплоемкости твердых тел при низких температурах легко объяснить, предположив, что колебания атомов можно рассматривать не только как звуковые волны, но и как коллектив частиц — фононов. С другой стороны, в 1927 г. было экспериментально установлено наличие волновых свойств у такой классической частицы, как электрон. В настоящее время нет сомнений в том, что волновые свойства присущи любой элементарной частице и вообще любому телу.

Корпускулярно-волновой дуализм— это всеобщее свойство материальных объектов, заключающееся в том, что поведение одного и того же объекта в разных ситуациях или в разных отношениях может описываться как моделью волны, так и моделью частицы иАи совокупности частиц.

Дата публикования: 2015-10-09; Прочитано: 2156 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.003 с)…

	Система самоорганизации природы Показано, что на основе этого может быть разработана новая концепция магмо- и рудообразования, формирования земной коры и предпринята…		И. В. Сталин о диалектическом и историческом Оно называется диалектическим материализмом потому, что его подход к явлениям природы, его метод изучения явлений природы, его метод…
	М. М. Пришвин «золотой луг», «Лесная капель», «Календарь природы»(ответственность… И. А. Бунин. «Антоновские яблоки»(близость человека к природе, подчинение быта крестьянским заботам)		Концепция развития социального добровольчества в красноярском крае общие положения Концепция развития социального добровольчества в Красноярском крае (далее Концепция) – документ отражающий состояние основных проблем…
	Младограмматическое направление в языкознании Содержание: Концепция младограмматизма. Г. Пауль – главный идеолог младограмматиков. Концепция младограмматизма		Тема Теоретические основы, терминология и методы охраны природы (2… Темы семинарских занятий по курсу «Основы рационального природопользования и охраны природы»
	Концепция системы государственного управления концепция создана по заказу Воронежского регионального общественного движения по содействию в борьбе с коррупцией «З а е динство и р авноправие н ашего о бщества»…		Человек и природа Восприятия человеком природы как живой материи (влияния природы на душу человека)
	Человек и природа Восприятия человеком природы как живой материи (влияния природы на душу человека)		1. Понятие «природопользование» и«охрана природы» Управление природопользованием и охраной природы(жесткое-мягкое,командно-административное-экономическое)