Явления, характерни за електромагнитната картина на света. Разработване на електромагнитна картина на света. на тема: „Електромагнитна картина на света“

Раздел 1. Механична научна картина на света……………………..3-5

Раздел 2. Електромагнитна научна картина на света..……………….6-8

Раздел 3 Квантово-релативистка научна картина на света…………..9-10

Заключения……………………………………………………………………………………11-13

Литература………………………………………………………………....14

Секция 1 . Механична научна картина на света.

В историята на науката научните картини на света не остават непроменени, а се заменят една друга, така че можем да говорим за еволюцията на научните картини на света. Най-очевидна е еволюцията на физическите картини на света: натурфилософска - до 16-17 век, механистична - до втората половина на 19 век, термодинамична (в рамките на механистичната теория) през 19 век, релативистка и квантовата механика през 20 век.

Механичната картина на света се формира под влиянието на материалистичните представи за материята и формите на нейното съществуване. Основните идеи на тази картина на света са класическият атомизъм, датиращ от Демокрит, и т.нар. Самото формиране на механичната картина с право се свързва с името на Галилео Галилей, който пръв я използва за изучаване на природата. експериментален методзаедно с измервания на изследваните величини и последваща математическа обработка на резултатите. Този метод беше фундаментално различен от съществуващия преди това натурфилософски метод, в който a priori (

Законите за движението на планетите, открити от Йоханес Кеплер, от своя страна показват, че няма фундаментална разлика между движенията на земните и небесните тела (както смята Аристотел), тъй като всички те се подчиняват на определени природни закони.

Ядрото на механичната картина на света е Нютоновата механика (класическата механика).Формирането на класическата механика и основаната на нея механична картина на света протича в 2 посоки:

1) обобщение на получените по-рано резултати и преди всичко законите за свободното падане на телата, открити от Галилей, както и законите за движението на планетите, формулирани от Кеплер;

2) създаване на методи за количествен анализ на механичното движение като цяло.

През първата половина на 19в. Наред с теоретичната механика се откроява и приложната (техническа) механика, която постигна големи успехи в решаването на приложни проблеми. Всичко това доведе до идеята за всемогъществото на механиката и до желанието да се създаде теория за топлината и електричеството също въз основа на механични концепции. Тази идея е изразена най-ясно през 1847 г. от физика Херман Хелмхолц в неговия доклад „За запазването на силата“: „Крайната задача на физическите науки е да

природните явления могат да бъдат сведени до постоянни привличащи и отблъскващи сили, чиято величина зависи от разстоянието.”

Във всяка физическа теория има доста понятия, но сред тях има основни, в които се проявява спецификата на тази теория, нейната основа и идеологическа същност. Тези понятия включват така наречените фундаментални понятия, а именно:

материя,

движение,

пространство,

Взаимодействие.

Всяка от тези концепции не може да съществува без другите четири.

Най-важните принципи на механичната картина на света са:

Принципът на относителността

Принцип на дълги разстояния

Принципът на причинно-следствената връзка.

Принципът на относителността на Галилей. Принципът на относителността на Галилей гласи, че всички инерциални отправни системи (IRS) от гледна точка на механиката са напълно равни (еквивалентни). Преходът от един ISO към друг се извършва на базата на Галилееви трансформации

Принципът на далечно действие. В механичната картина на света е прието, че взаимодействието се предава моментално, а междинната среда не участва в предаването на взаимодействието. Тази позиция беше наречена принцип на далечно действие.

Принципът на причинно-следствената връзка. Както вече беше казано, в механичната картина на света цялото разнообразие от природни явления се пренася в механичната форма на движение на материята (механистичен материализъм, механизъм). От друга страна, известно е, че няма безпричинни явления, че винаги е възможно (по принцип) да се разграничат причината и следствието. Причината и следствието са взаимосвързани и си влияят. Ефектът от една причина може да бъде причина за друг ефект. Тази идея е развита от математика Лаплас, заявявайки следното: „Всяко съществуващо явление е свързано със своя предшественик въз основа на очевидния принцип, че не може да възникне без производителна причина. Противоположното мнение е илюзия на ума.” тези. Лаплас вярва, че всички връзки между явленията се осъществяват въз основа на недвусмислени закони. Това учение за обусловеността на едно явление от друго, за тяхната недвусмислена естествена връзка навлиза във физиката като т. нар. детерминизъм на Лаплас (детерминизъм – предопределеност).

Раздел 2. Електромагнитна картина на света.

Най-голям принос за формирането на тази идея за света са произведенията на М. Фарадей и Д. Максуел. След като последният създава, въз основа на явлението електромагнитна индукция, открито от Фарадей, теорията за електро магнитно полеСтана възможно да се говори за появата на електромагнитна картина на света.

Теорията на Максуел за електромагнитното поле бележи началото на нов етап във физиката. В съответствие с него светът започва да изглежда като единна електродинамична система, изградена от електрически заредени частици, взаимодействащи чрез електромагнитно поле.

Най-важните понятия на новата теория са: заряд, който може да бъде положителен или отрицателен; напрегнатостта на полето е силата, която би действала върху тяло, носещо единичен заряд, ако се намираше във въпросната точка.

Когато електрическите заряди се движат един спрямо друг, се създава допълнителна магнитна сила. Следователно общата сила, която съчетава електрическите (заряди в покой) и магнитните (заряди в движение) се нарича електромагнитна. Цялото разнообразие от тези сили и заряди се описва от системата от уравнения на класическата електродинамика. Те са известни като уравнения на Максуел. Това е законът на К. Кулон, който е напълно еквивалентен на закона на Нютон за всемирното привличане; магнитните силови линии са непрекъснати и нямат нито начало, нито край, не съществуват магнитни заряди; електрическо полесъздаден от променливо магнитно поле; магнитното поле може да се създаде като токов удари променливо електрическо поле.

Така бяха представени нови физически и философски възгледи за материята, пространството, времето и силите, които до голяма степен промениха предишната механична картина на света. Но не може да се каже, че тези промени са радикални, тъй като те са извършени в рамките на класическата наука. Следователно новата електромагнитна картина на света може да се счита за междинна, съчетаваща както нови идеи, така и стари механистични представи за света.

Концепцията за движение също се разшири. Започва да се разбира не само като просто механично движение, но и като разпространение на вибрации в поле. Съответно законите на механиката на Нютон отстъпиха място на законите на електродинамиката на Максуел.

Електромагнитната картина на света изискваше ново решение на проблема с физическото взаимодействие. Принципът на Нютон за действие на далечни разстояния беше заменен от принципа на Фарадей за действие на къси разстояния, който гласи, че всяко взаимодействие се предава от полето от точка на точка, непрекъснато и с крайна скорост.

Те все още се опитваха да изключат случайността от физическата картина на света. Но в средата на 19в. За първи път се появява фундаментална физическа теория от нов тип, която се основава на теорията на вероятностите. Това беше кинетичната теория на газовете или статистическата механика. Случайността и вероятността най-накрая намериха своето място във физиката и бяха отразени под формата на така наречените статистически закони. Вярно е, че досега физиците не са се отказали от надеждата да намерят ясни, недвусмислени закони, подобни на законите на Нютон зад вероятностните характеристики, и смятат новосъздадената теория за междинен вариант, временна мярка. Въпреки това напредъкът беше очевиден: концепцията за вероятността навлезе в електромагнитната картина на света.

Представата за мястото и ролята на човека във Вселената не се промени в електромагнитната картина на света. Появата му се смяташе само за прищявка на природата.

Електромагнитната картина на света обясняваше широк набор от физически явления, които бяха неразбираеми от гледна точка на предишната механична концепция за света. По-нататъшното му развитие обаче показа, че той има относителен характер. Следователно тя беше заменена от нова - квантово-полева - картина на света, която съчетава дискретността на механичната картина на света и непрекъснатостта на електромагнитната картина на света.Тези недвусмислени връзки между явленията

Раздел 3. Квантово полевата картина на света. Съвременната квантово-полева картина на света се основава на нова физическа теория - квантовата механика, която описва състоянието и движението на микрочастиците (елементарни частици, атоми, молекули, атомни ядра) и техните системи, както и връзката между величините, характеризиращи частици и системи с физични величини, пряко измерими експериментално. Законите на квантовата механика формират основата за изследване на структурата на материята. Те позволяват да се изясни структурата на атомите, да се установи природата на химичните връзки, да се обясни периодичната система от елементи и да се изучат свойствата на елементарните частици.

В съответствие с квантово-полевата картина на света всеки микрообект, притежаващ вълнови и корпускулярни свойства, няма определена траектория на движение и не може да има определени координати и скорост (импулс). В квантовата механика, за разлика от класическата физика, поведението на всяка микрочастица е подчинено на статистически, а не на динамични закони.

Общата картина на реалността в квантово-полевата картина на света е, така да се каже, двумерна: от една страна, тя включва характеристиките на обекта, който се изследва, а от друга, условията на наблюдение, при които сигурността от тези характеристики зависи. Това означава, че картината на реалността в съвременната физика е не само картина на обект, но и картина на процеса на неговото познание.

Изчезнаха идеите за неизменността на материята, за възможността да се достигне крайната граница на нейната делимост.

Идеята за движение се променя радикално, което става само частен случай на фундаментални физически взаимодействия, от които са известни четири типа: гравитационно, електромагнитно, силно и слабо.

Спецификата на концепциите на квантово поле за закономерност и причинност е, че те винаги се появяват във вероятностна форма, под формата на така наречените статистически закони, които допринасят за по-дълбоко ниво на познаване на природните закони. Така се оказа, че светът се основава на случайността и вероятността.

Също така новата картина на света за първи път включваше наблюдател, от чието присъствие зависеха получените резултати от изследването. Нещо повече, формулиран е така нареченият антропен принцип, който гласи, че нашият свят е такъв, какъвто е, само благодарение на съществуването на човека. Отсега нататък появата на човека се смята за естествен резултат от еволюцията на Вселената.

Изводи.

Всяка от разглежданите картини на света интерпретира понятия; материя пространство и време по различни начини.

Според механична картина на света - това е вещество, състоящо се от най-малките, по-нататък неделими, абсолютно твърди движещи се частици - атоми, т.е. MCM възприема дискретни (дискретни - „прекъснати“) или, с други думи, корпускулярни концепции за материята. Ето защо най-важните понятия в механиката бяха понятията за материална точка и абсолютно твърдо тяло (материална точка е тяло, чиито размери могат да бъдат пренебрегнати в условията на дадена задача; абсолютно твърдо тяло е система от материали точки, разстоянието между които винаги остава непроменено).

пространство. Да припомним, че Аристотел отрича съществуването на празно пространство, свързващо пространство, време и движение. Атомисти от 18-19 век. напротив, те разпознаха атомите и празното пространство, в което се движат атомите. Нютон обаче разглежда два вида пространство:

· относителни, с които хората се запознават чрез измерване на пространствените отношения между телата;

· абсолют, който по самата си същност не зависи от нищо външно и винаги остава един и същ и неподвижен; тези. абсолютното пространство е празен контейнер от тела, не е свързано с времето и свойствата му не зависят от наличието или отсъствието на материални обекти в него. Пространството в Нютоновата механика е

Впоследствие А. Айнщайн, анализирайки понятията за абсолютно пространство и абсолютно време, пише: „Ако материята изчезне, тогава ще останат само пространство и време (един вид сцена, на която се играят физически явления).“ В този случай пространството и времето не съдържат специални "маркери", от които да се брои и да се отговори на въпросите "Къде?" и когато?" Следователно, за изучаване на материални обекти в тях, е необходимо да се въведе референтна система (координатна система и часовник). Референтна система, твърдо свързана с абсолютното пространство, се нарича инерционна. Пространството в Нютоновата механика е:

Триизмерен (позицията на всяка точка може да бъде описана с три координати),

Непрекъснато

Безкраен,

Изотропен (свойствата на пространството не зависят от посоката).

Пространствените отношения в MCM се описват от евклидовата геометрия.

Време Нютон разглежда два вида време, подобни на пространството: относително и абсолютно. Хората научават относителното време в процеса на измерване, но абсолютното (истинско, математическо време) само по себе си и по своята същност, без връзка с нищо външно, тече равномерно и иначе се нарича продължителност. По този начин времето на Нютон е подобно на пространството - празен контейнер от събития, който не зависи от нищо. Времето тече в една посока – от миналото към бъдещето.

На свой ред в квантова полева картина на света Окончателно се утвърждават идеите за относителността на пространството и времето и тяхната зависимост от материята. Те престават да бъдат независими един от друг и според теорията на относителността се сливат в едно четириизмерно пространство-време, което не съществува извън материалните тела.

IN електромагнитна картина на света идеите за материята са се променили драматично.

Те са строго разделени и превръщането им едно в друго е невъзможно. Основното е полето, което означава, че основното свойство на материята е непрекъснатостта, а не дискретността.

Електромагнитната картина на света направи истинска революция във физиката. Тя се основава на идеите за непрекъснатостта на материята, материалното електрическо поле, неразделността на материята и движението, връзката на пространството и времето както помежду си, така и с движещата се материя. Едно ново разбиране за същността на материята изправи учените пред необходимостта да преразгледат и преоценят тези фундаментални качества на материята.

Литература.

1) Садохин А.П. Концепции на съвременната естествена наука: урок. М .: Омега-Л, 2008. -239 с.

2) Липовко П.О. Концепции на съвременното естествознание. Учебник за ВУЗ. Ростов н/д: Феникс, 2004. - 512 с.

Техническа революция. Квантов -релативистичен научен живопис мирстана... механичендетерминизъм, който напълно изключва елемента на случайността картини мир ...

Модерен научен живопис мир (2)

Резюме >> Биология

... механичен живопис мир, който беше заменен релативистичен живопис мир. Първата стъпка към изграждането на нов наученфизически картини мир... . Първоначално квантовое създадена механиката... теорията за слабите и електромагнитнивзаимодействия. Предприятие...

Предмет на философията. религиозен, научени философски картини мир

Резюме >> Философия

... Научен живопис мирвъз основа на опит и доказателства. Постоянно се променя. Философски живопис мир, както и научен... просто механичендвижещ се... , разделен електромагнитнии слаб... класически, релативистиченИ квантовомеханика). ...

Наученреволюция (2)

Резюме >> Биология

Добавен механизъм снимка мир електромагнитни. Електрически и... картиниреалности, до които не може да се сведе механичен снимка мир; обектът се разбира в съответствие с научен ... релативистиченИ квантовотеории във физиката, формирането на генетиката, квантово ...

Електромагнитната картина на света започва да се оформя през втората половина на 19 век. въз основа на изследвания в областта на електромагнетизма. Основна роля тук изиграха изследванията на М. Фарадей и Д. Максуел, които въведоха понятието физическо поле. В процеса на формиране на тази концепция механичният модел на етера беше заменен от електромагнитен модел: електрическите, магнитните и електромагнитните полета първоначално бяха интерпретирани като различни „състояния“ на етера. Впоследствие необходимостта от излъчване отпадна. Дошло е разбирането, че самото електромагнитно поле е определен вид материя и за неговото разпространение не е необходима някаква специална среда - етерът.

Електромагнитната картина на света продължава да се формира през трите десетилетия на 20 век. Тя използва не само учението за магнетизма и постиженията на атомизма, но и някои идеи на съвременната физика (теорията на относителността и квантовата механика). След като различни области, заедно с материята, станаха обект на изучаване на физиката, картината на света придоби по-сложен характер, но все още беше картина на класическата физика.

Основните му характеристики са следните. Според тази картина материята съществува в две форми - вещество и поле, между които има непроходима граница: материята не се превръща в поле и обратно. Познати са два вида полета – електромагнитни и гравитационни, съответно – два вида фундаментални взаимодействия. Полетата, за разлика от материята, са непрекъснато разпределени в пространството. Електромагнитното взаимодействие обяснява не само електрически и магнитни явления, но и други - оптични, химични, топлинни. Сега всички се опитват да го сведат до електромагнетизма. Извън сферата на доминиране на електромагнетизма остава само гравитацията.

Три частици се считат за елементарни „градивни елементи“, от които е съставена цялата материя: електрон, протон и фотон. Фотоните са кванти на електромагнитното поле. Корпускулярно-вълновият дуализъм „примирява” вълновата природа на полето с корпускулярната, т.е. При разглеждането на електромагнитното поле се използват корпускулярни (фотонни) концепции, наред с вълновите. Елементарните "градивни елементи" на материята са електроните и протоните. Материята се състои от молекули, молекулите са направени от атоми, атомът има масивно ядро и електронна обвивка. Ядрото се състои от протони. Силите, действащи в материята, бяха сведени до електромагнитни. Тези сили са отговорни за междумолекулните връзки и връзките между атомите в молекулата; те задържат електроните на атомната обвивка близо до ядрото; осигуряват и здравината на атомното ядро (което се оказа невярно). Електроните и протоните са стабилни частици, така че атомите и техните ядра също са стабилни. Картината на пръв поглед изглеждаше безупречна. Но такива „малки неща“, както се смяташе тогава, не се вписваха в тази рамка, например радиоактивност и т.н. Скоро стана ясно, че тези „малки неща“ са фундаментални. Именно те доведоха до „колапса“ на електромагнитната картина на света.

Електромагнитната картина на света представлява огромна крачка напред в разбирането на света. Много от нейните подробности са запазени в съвременната естествена научна картина: концепцията за физическо поле, електромагнитната природа на силите, отговорни за различни явления в материята (но не и в самите атоми), ядреният модел на атома, дуализмът ( двойственост) на корпускулярните и вълновите свойства на материята и др. Но тази картина на света също е доминирана от недвусмислени причинно-следствени връзки, всичко е строго предопределено по същия начин. Вероятностните физични закони не се признават за фундаментални и следователно не са включени в него. Тези вероятности бяха приписани на групи от молекули, а самите молекули все още следваха недвусмислените закони на Нютон. Представите за мястото и ролята на човека във Вселената не са се променили. Така електромагнитната картина на света също се характеризира с метафизично мислене, където всичко е ясно разграничено и няма вътрешни противоречия.

Физиците през 19 век се опитват да обяснят електромагнитните явления в механична картина на света. Но тези опити бяха неуспешни, тъй като електромагнитните явления бяха твърде различни от механичните процеси. М. Фарадей и Дж. Максуел имат значителен принос за формирането на електромагнитната картина на света. Теорията за електромагнитното поле, създадена от Дж. Максуел, стана причина за появата на електромагнитната картина на света.

Максуел разработи теория, основана на явление, наречено явление електромагнитна индукция. Фарадей провежда експерименти с помощта на магнитна стрела, опитвайки се да обясни природата на магнитните и електрическите явления. След експеримента той стигна до извода, че въртенето на магнитната стрелка не зависи от електрическите заряди, които са в проводника, а от специално състояние заобикаляща среда, който се появи до магнитната стрелка. Това означава, че токът взаимодейства с магнитната стрелка, използвайки средата около проводника. По този начин беше въведена концепцията за поле като набор от магнитни силови линии, пресичащи пространството и индуциращи електрически ток. Това откритие кара Фарадей да разбере, че идеите за материята са непрекъснати, непрекъснати, а не корпускулярни.

Теорията на Максуел за електромагнитното поле е, че когато магнитното поле се променя не само в околните тела, но и във вакуум, това води до появата електрическо поле, което допринася за появата на магнитно поле. Така се появи нова реалност във физиката - електромагнитното поле . Във физиката теорията на Максуел за електромагнитното поле бележи началото на напълно нов етап. В съответствие с тази теория светът е единна електродинамична система, която включва електрически заредени частици, взаимодействащи чрез електромагнитно поле.

Извършвайки анализ на състоянието на физиката в периода на появата на първите хипотези за структурата на атома, може да се види, че поставянето на такава цел е тясно свързано с развитието на електромагнитната картина на света. . Според постулатите на електромагнитната картина на света всички процеси в природата и света могат да се разглеждат като взаимодействие на материя и етер. Предполагаше се, че всички природни сили могат да бъдат обединени, като се намалят абсолютно различни видовесили за промени в състоянието на самия етер („Един етер за светлина, топлина и електричество,“ - в края на XIXвекове пише Келвин). Можем да предположим, че законът на Нютон за всемирното привличане се свежда до прехвърляне на сили във времето с крайна скорост в етера. Взаимодействието на атомите на материята и етера се разглежда като метод (източник) за възникване на заряди.

На първо място, според програмата на Максуел и неговите последователи (например Херц, Ленард), може да се приеме, че зарядите са представени като определени процеси на смущение на етера (въз основа на ключовата идея на теорията на Максуел за електромагнитното поле относно идентичността на тока на проводимост и тока на изместване, което направи възможно да си представим плътностите на зарядния ток под формата на поток от електромагнитно поле). Само под влиянието на идеите на атомизма във физиката многократно се изказват хипотези за възможността за прехвърляне на принципа на атомизма върху зарядите. Такива идеи намериха теоретично и емпирично потвърждение след първото откриване на електрони и развитието на електродинамиката на Лоренц, която се основаваше на идеята за заряди-токове като определена система от електрони, взаимодействащи с електромагнитно поле. След това нова концепция за таксите определено влезе в картината на света. Те вече бяха разглеждани като специални частици - електрони (атоми на електричеството), тяхното взаимодействие с етера (електромагнитното поле) беше представено като дълбока основа на всички физически процеси. Тогава във физическата картина на света, в допълнение към „етера“ и „атомите на материята“, се появи напълно нов елемент - така наречените „атоми на електричеството“, а след това проблемът за връзката им с атомите на възникна „обикновена“ материя. Големият интерес към въпросите за структурата на материята, възникнал във физиката в края на 19 и началото на 20 век, до голяма степен е продиктуван именно от този проблем. Спорейки по тази тема, учените първо зададоха въпроса: дали електроните са част от атома? Въпреки че самата формулировка на този въпрос беше доста смела стъпка, тъй като доведе до напълно нови идеи в картината на света (трябваше да се съгласим с сложна структураатоми на материята). Ето защо уточняването на въпроса за връзката между електроните и атомите беше свързано с навлизането в сферата на философския анализ, което се случва с радикални скокове в картината на света (например Дж. Дж. Томсън, той беше един от инициатори на формулирането на проблема за връзката между атомите и електроните на материята, той търси подкрепа в идеите на атомизма на Бошкович, за да докаже самата необходимост от преход в картината на света на „атомите на материята“ към „атоми на електричеството“). Но по един или друг начин можем да кажем, че проблемът за връзката между атомите и електроните и неговият анализ от гледна точка на сложността на атома е разгледан с помощта на развитието на физическата картина на света.

С развитието на физиката, с появата на нови експериментални данни и теоретични концепции (особено след създаването на теорията за радиоактивния разпад и нейното откриване), конструкцията различни моделиструктурата на атома е станала обичайна сред физиците. Самото изграждане на тези модели обаче започна малко по-рано, под влияние на проблема за електрона, който беше въведен като специален елемент в картината на физическата реалност.

Така можем да заключим, че импулсът за изграждането на хипотетични диаграми на структурата на атома е създаден от електромагнитната картина на света, която включва напълно нови елементи в теоретичния и емпиричен материал на физиката под влияние на предишното развитие и с участието на философски идеи.

Механичната картина на света беше до голяма степен променена от нови физически и философски възгледи за материята, силите, пространството и времето. Тези промени не са революционни, тъй като са извършени в рамките на класическата наука. Чрез комбиниране на нови идеи и стари механистични идеи за природата, електромагнитната картина на света е междинна. Само идеите за материята се промениха значително: корпускулярните идеи бяха заменени от континуални (полеви). Материята вече не беше съвкупност от неделими атоми, което престана да бъде крайната граница на делимостта на материята. За граница на делимост се приемаше абсолютно непрекъснато безкрайно поле с вълнови движения в него и електрически заряди. Според електромагнитната картина на света материята може да съществува само в две форми - поле и вещество. Трансформацията един в друг е невъзможна в електромагнитната картина на света. Полето има приоритет пред материята, което означава, че основното свойство на материята е непрекъснатост, а не дискретност. Напречните електромагнитни вълни са метод за разпространение на електромагнитно поле, което непрекъснато улавя нови области на пространството. Законите на Нютон не могат да опишат запълването на пространството с електромагнитно поле, тъй като механиката не възприема този механизъм. В механиката едно материално явление не може да зависи от промените в друго и заедно те не могат да създадат едно цяло.

Промените също засегнаха концепцията за движение. Движението може да се разглежда не само като обикновено механично движение, но и като разпределение на вибрациите в полето. Съответно законите на електродинамиката на Максуел изместват законите на механиката на Нютон.

Решението на такъв проблем с физическото взаимодействие трябваше да задоволи новата физическа картина на света. Принципът на действие на къси разстояния на Фарадей измества принципа на действие на далечни разстояния на Нютон, което води до разбирането на взаимодействието като непрекъснато от точка до точка и с крайна скорост.

Полетата нямат точно определени граници и по този начин се припокриват. Този факт означава, че концепцията на Нютон за абсолютното време и абсолютното пространство не съответства на новите полеви концепции за материята.

На първо място, в самото разбиране на времето и пространството, електромагнитната картина на света идва от вярата, че абсолютно празното пространство е изпълнено със световния етер. Физиците се опитаха да координират абсолютната референтна система с неподвижния етер. В същото време, за да се разберат повечето материални явления, етерът трябваше да получи необичайни свойства, понякога противоречащи си. Самото създаване на специалната теория на относителността обаче принуди физиците да се откажат от идеята за етер, тъй като тази теория се основаваше на относителността на масата, времето и дължината, т.е. от зависимостта им от отправната система. Когато разглеждаме електромагнитната картина на света, материята, времето и пространството могат да съществуват само заедно и са напълно зависими едно от друго. В същото време времето и пространството са свойства на материалните тела.

Характеристики на електромагнитната картина на света:

1. В рамките на електромагнитната картина на света се е развил непрекъснат (континуален) полев модел на реалността. А самата материя се разглеждаше като едно непрекъснато поле със силови центрове - вълнови движения в него и електрически заряди. Светът се разглежда като електродинамична система, която е изградена от електрически заредени частици, които взаимодействат чрез електромагнитно поле.

2. Концепцията на Нютон е заменена с принципа на Фарадей. Фарадей твърди, че всяко взаимодействие се предава от поле от една точка в друга, непрекъснато и с крайна скорост.

3. Кинетичната теория на газовете или статистическата механика, която се появява в средата на 19 век, се основава на теорията на вероятността. Вероятността и случайността от този период от време намериха своето място във физиката и бяха посочени под формата на статистически закони. Статистическият закон е закон, който управлява поведението на огромни популации и по отношение на самостоятелен обект, то позволява да се правят само базирани на вероятности изводи за неговото поведение. Този закон отразява диалектическата връзка между случайност и необходимост. И той не изключва случайността, а я разглежда като форма на проявление на необходимостта.

4. Пренебрегването на атомистичната, дискретна природа на материята доведе електродинамиката на Максуел до редица несъответствия, които не възникват в електронната теория, създадена от Лоренц или микроскопичната електродинамика. Тази теория възстановява правата на дискретните електрически заряди и запазва полето като обективна реалност.

Електромагнитната картина на света може да обясни доста голям кръг физични явления, които в една или друга степен не са разбираеми от гледна точка на досегашната механична картина на света. По-нататъшното му развитие обаче показа своите ограничения. Един от най-важните проблеми беше, че разбирането на континуума за материята не беше в съответствие с фактите, основани на проведени експерименти, които биха потвърдили дискретността на нейните свойства - действие, заряд, излъчване. Проблемът за връзката между полето и заряда все още остава нерешен; тук не беше възможно да се обясни стабилността на атомите и техните спектри или радиацията на черното тяло. Всичко това доведе до факта, че относителният характер на електромагнитната картина на света и необходимостта тя да бъде заменена с нова физическа картина. Следователно тя беше заменена от напълно нова квантово-релативистична картина на света, която обясняваше дискретността на механичната картина на света и непрекъснатостта на електромагнитната картина на света.

Основният принос за формирането на електромагнитната картина на света (ECM) е на английските учени: М. Фарадей и Дж. Максуел.

Експерименталният ECM е създаден от изключителен английски физик-самоук Майкъл Фарадей (1791–1867) през 30-те години на 19 век. За да опише електромагнитните явления, той за първи път въвежда понятието поле. Електромагнитното поле, като специален вид материя, чиито свойства и модели се изучават от електродинамиката.

Експериментален ECM, може да се характеризира със следните открития на Фарадей:

1831 – откриване на закона за електромагнитната индукция;

1834 – откриване на законите на електролизата;

1837 г. – откриване на поляризацията на диелектриците;

1843 г. – експериментално доказателство на закона за запазване на електрическия заряд;

1845 – откриване на диамагнетизма;

1846 г. – излагане на идеята за електромагнитната природа на светлината;

1847 г - откриване на парамагнетизма.

През 60-те години на XIX век. Английският физик Максуел развива теорията на Фарадей за електромагнитното поле и създава теорията за електромагнитното поле - по същество теоретична електромагнитна картина на света.

Това беше първата теория на полето. Тя се занимава само с електрически и магнитни полета и е много успешна в обяснението на много електромагнитни явления, някои от основните идеи, залегнали в основата на тази теория.

Според Максуел, ако всяко променливо магнитно поле възбужда вихрово електрическо поле в пространството, тогава трябва да съществува обратното явление: всяка промяна в електрическото поле трябва да предизвика появата на вихрово магнитно поле в околното пространство. За да установи количествени връзки между променящото се електрическо поле и магнитното поле, което то причинява, Максуел въвежда в внимание така наречения ток на изместване, който има способността да създава магнитно поле в околното пространство. Токът на изместване във вакуум не е свързан с движението на зарядите, а се определя само от промяната в електрическото поле във времето и в същото време възбужда магнитно поле - това е фундаментално новото твърдение на Максуел.

Така, теоретичен ECM Максуел включва система, състояща се от 20 уравнения:

Три уравнения на магнитната сила;

Три уравнения на електрическия ток;

Три уравнения на ЕМП;

Три уравнения на електрическата еластичност;

Три уравнения на електрическото съпротивление;

Три уравнения на общите токове;

Безплатно електрическо уравнение;

Уравнение на непрекъснатост.

При потвърждаване на валидността на концепциите за полето на Фарадей-Максуел решаваща роляизиграни от експериментите на немския физик Г. Херц (1857–1894), при които са получени и изследвани електромагнитни вълни, чието съществуване е предсказано от Максуел.

От уравненията на Максуел следва, че източниците на електрическо поле могат да бъдат или електрически заряди, или променливи във времето магнитни полета, а магнитните полета могат да бъдат възбудени или от движещи се електрически заряди (електрически токове), или от променливи електрически полета. Уравненията на Максуел са най-общите уравнения за електрически и магнитни полета в среди в покой. В доктрината на електромагнетизма те играят същата роля като законите на Нютон в механиката. От уравненията на Максуел следва, че променливото магнитно поле винаги е свързано с генерираното от него електрическо поле, а променливото електрическо поле е свързано с генерираното от него магнитно поле, т.е. Електрическите и магнитните полета са неразривно свързани помежду си - те образуват едно електромагнитно поле.

Само принципът на относителността на Айнщайн е приложим към електромагнитното поле, тъй като фактът на разпространение електромагнитни вълнивъв вакуум във всички отправни системи с еднаква скорост не е съвместимо с принципа на относителността на Галилей.

След като Максуел създава теорията за електромагнитното поле, през втората половина на 19 век започва широкото практическо използване на електромагнитните явления. Изобретението на радиото от руския физик и електромеханик А.С. Попов (1859–1906) – едно от първите важни приложения на принципите на новата електромагнитна теория. Ако действието на електромагнитните сили спре за момент, животът веднага ще изчезне. Структурата на атомната обвивка, сцеплението на атомите в молекули (химични връзки) и образуването на тела с различни форми от материя се определят изключително от електромагнитно взаимодействие.

Принципи на действие на далечни и къси разстояния. Дълго време се смяташе, че взаимодействието между телата може да се осъществява директно през празно пространство, което не участва в прехвърлянето на взаимодействие, а прехвърлянето на взаимодействие става мигновено. Това предположение е същността принцип на дълги разстояния . Самият Нютон признава невероятността и дори невъзможността на този вид взаимодействие между телата.

Основоположник на принципа на далечното действие е френският математик, физик и философ Рене Декарт. Експерименталните изследвания на електромагнитните явления показват несъответствие между принципа на действие на далечни разстояния и физическия опит. Освен това той противоречи на постулата на специалната теория на относителността, според който скоростта на предаване на взаимодействията между телата е ограничена и не трябва да надвишава скоростта на светлината във вакуум.

Доказано е, че взаимодействието на електрически заредени тела не е мигновено и движението на една заредена частица води до промяна в силите, действащи върху други частици, не в същия момент, а само след крайно време. Всяка електрически заредена частица създава електромагнитно поле, което действа върху други заредени частици, т.е. взаимодействието се предава чрез „посредник“ – електромагнитно поле. Скоростта на разпространение на електромагнитното поле е равна на скоростта на светлината във вакуум – приблизително 300 000 km/s. Това е същината принцип на къси разстояния , което обхваща не само електромагнитни, но и други видове взаимодействия. Съгласно този принцип взаимодействието между телата се осъществява чрез определени полета (например гравитация чрез гравитационно поле), непрекъснато разпределени в пространството.

Дискретност и непрекъснатост на материята.Във философски план разделянето на света на тела и частици, от една страна, и непрекъсната среда, поле и празно пространство, от друга, съответства на идентифицирането на две крайни свойства на света - неговата дискретност и непрекъснатост.

Дискретност(или прекъсване) означава „зърнистост“, крайната делимост на пространствено-времевата структура и състояние на обект или обект, неговите свойства и форми на движение (скокове), докато приемственост изразява единството, целостта и неделимостта на обекта, самия факт на неговото устойчиво съществуване. За непрекъснатото няма граници на делимото.

Едва с развитието на понятието „поле“ стана възможно да се разбере диалектическото единство - в съвременната квантова теория това единство на противоположностите на дискретно и непрекъснато намери по-дълбоко физическо и математическо оправдание в концепцията дуалност вълна-частица .

Основни понятия на ECM: донепрекъснатост на материята, материалност на физическото поле; физическа относителност на пространството и времето; непрекъснатост на причинно-следствените връзки; масата е мярка за инерцията, гравитацията и общата енергия на тялото; инвариантност на законите на физиката и др.

Основни принципи на ECM: относителността на Айнщайн, постоянство на скоростта на светлината, еквивалентност на инерцията и гравитацията; съответствие между механика и електродинамика, причинно-следствена връзка и др.

ТЕХНОЛОГИЧЕН УНИВЕРСИТЕТ

Кръстен на К. Е. Ц И О Л К О В С К О ГО

Катедра: Обща химия, физика и химия на композитните материали

РЕЗЮМЕ

Дисциплина:Концепция на съвременната естествена наука

Предмет:Физическа картина на света

Студент:Какорин Павел Дмитриевич

група: 6MEN-1DB-242

Ръководител:Качалина А.Л.

Москва, 2012 г

Физическа картина на света

Концепцията за физическата картина на света

Опознавайки света около нас, човек създава в съзнанието си определен негов модел - картина на света. На всеки етап от своето развитие човечеството си представя различно света, в който живее. Следователно в историята на човечеството е имало различни картини на света: митологични, религиозни, научни и т.н. Освен това, както вече беше отбелязано, всяка отделна наука може да формира и своя собствена картина на света (физическа, химическа, биологична и т.н.). Но от цялото разнообразие от картини на света, които съществуват в съвременната наука, най-широката картина се дава от общата научна картина на света, която описва природата, обществото и човека.

Научната картина на света се формира въз основа на постиженията на природните, социалните и хуманитарните науки, но нейната основа несъмнено е естествената наука. Значението на естествените науки за формирането на научна картина на света е толкова голямо, че често научната картина на света се свежда до естествена научна картина, чието съдържание е съставено от картини на света на отделни природни науки. .

Природонаучната картина на света е систематизирано и надеждно знание за природата, формирано исторически в хода на развитието на естествознанието. Тази картина на света включва знания, получени от всички природни науки, включително техните фундаментални идеи и теории. В същото време историята на науката показва, че по-голямата част от съдържанието на естествените науки се състои предимно от физически знания. Именно физиката е била и си остава най-развитата и систематизирана природна наука. Приносът на другите природни науки за формирането на научната картина на света беше много по-малък. Ето защо, когато възникна светогледът на европейската цивилизация и новото време и се оформи класическата естественонаучна картина на света, беше естествено да се обърнем към физиката, нейните концепции и аргументи, които до голяма степен определят тази картина. Степента на развитие на физиката беше толкова голяма, че тя успя да създаде своя собствена физическа картина на света, за разлика от други природни науки, които едва през 20 век. си поставиха тази задача и успяха да я решат.

Ето защо, започвайки разговор за най-важните и значими научни понятия в съвременното естествознание, ще го започнем с физиката и картината на света, създадена от тази наука.

Физиката е наука, която изучава най-простите и същевременно най-общите закони на природата, свойствата и структурата на материята и законите на нейното движение. Във всяко явление физиката търси това, което го обединява с всички други природни явления. Следователно понятията и законите на физиката са фундаментални, т.е. са основни за цялата естествена наука.

Самата дума "физика" идва от гръцки - природа. Тази наука възниква в древността и първоначално обхваща цялото познание за природните явления. С други думи, тогава физиката е била идентична с цялата естествена наука. Едва през елинистическата епоха, с диференцирането на знанията и методите на изследване, от общата наука за природата се отделят отделни природни науки, включително физиката.

В основата си физиката е експериментална наука: нейните закони се основават на факти, установени експериментално. Така е станало от новото време. Но в допълнение към експерименталната физика има и теоретична физика, чиято цел е да формулира законите на природата. Експерименталната и теоретичната физика не могат да съществуват една без друга.

В съответствие с разнообразието от изучавани физически обекти, нива на организация и форми на движение, съвременната физика е разделена на редица дисциплини, по един или друг начин свързани помежду си. В зависимост от изучаваните физически обекти физиката се разделя на физика на елементарните частици, ядрена физика, физика на атомите и молекулите, газовете и течностите, твърдите тела и плазмата. Според критерия за нивата на организация на материята се разграничава физиката на микро-, макро- и мега-световете. Въз основа на естеството на изучаваните процеси, явления и форми на движение (взаимодействие) се разграничават механични, електромагнитни, квантови и гравитационни явления, топлинни и термодинамични процеси и съответните области на физиката: механика, електродинамика, квантова физика, теория на гравитация, термодинамика и статистическа физика.

Освен това съвременната физика съдържа малък брой фундаментални теории, обхващащи всички клонове на физическото познание. Тези теории представляват сбор от най-важните знания за природата на физическите процеси и явления, приблизително, но най-пълно отражение на различните форми на движение на материята в природата.

Концепция „физическа картина на света*се използва в естествените науки от дълго време, но едва наскоро започна да се разглежда не само като резултат от развитието на физическото знание, но и като специален самостоятелен вид знание - най-общото теоретично знание във физиката, система от концепции, принципи и хипотези, които служат като изходна основа за изграждане на теории. Физическата картина на света, от една страна, обобщава всички придобити преди това знания за природата, а от друга, въвежда във физиката нови философски идеи и обусловените от тях концепции, принципи и хипотези, които не са съществували преди и които променя радикално основите на физичните теоретични знания. С други думи, физическата картина на света се разглежда като физически модел на природата, който включва фундаментални физически и философски идеи, физически теории, най-много общи понятия, принципи и методи на познание, съответстващи на определен исторически етап от развитието на физиката.

Самото развитие на физиката е пряко свързано с физическата картина на света, тъй като представлява процес на формиране и промяна на различните му видове. Постоянното развитие и замяна на едни картини на света с други, които по-адекватно отразяват структурата и свойствата на материята, е процесът на развитие на самата физическа картина на света. Основата за идентифициране на отделните видове физическа картина на света е качествена промяна в основните физически идеи, които са в основата на физическата теория и нашите идеи за структурата на материята и формите на нейното съществуване. С промяна във физическата картина на света започва нов етап в развитието на физиката с различна система от изходни понятия, принципи, хипотези и стил на мислене, с различни епистемологични предпоставки. Преходът от един етап към друг бележи качествен скок, революция във физиката, изразяваща се в разпадането на старата картина на света и появата на нова.

Във всеки отделен етап развитието на физиката следва еволюционен път, без да се променят основите на картината на света. Състои се в осъзнаване на възможностите за изграждане на нови теории, присъщи на дадена картина на света. В същото време той може да се развива, да бъде завършен, като същевременно остава в рамките на определени специфични физически представи за света. Когато ключовите концепции на картината на света се променят, във физиката настъпва революция. Неговият резултат е появата на нова физическа картина на света.

Обяснението на природните явления от гледна точка на физиката се основава на фундаментални физически понятияи принципи. Най-общите, фундаментални понятия на физическото описание на природата включват материя, движение, физическо взаимодействие, пространство и време, причинно-следствени връзки, мястото и ролята на човека в света.

Най-важната от тях е концепцията за материята. Следователно революциите във физиката винаги са свързани с промени в представите за структурата на материята. В историята на съвременната физика това се случи два пъти. През 19 век е направен преход от установените към 17в. атомистични, корпускулярни концепции за материята до полеви (континуумни). През 20 век концепциите за континуум бяха заменени от модерни квантови. Следователно можем да говорим за три последователно заменящи се физически картини на света.

Първата физическа картина на света в историята на естествознанието беше механична картина на света, в рамките на която не можеха да се обяснят електромагнитните явления, поради което беше допълнена от електромагнитна картина на света. Въпреки това множество необясними физически явления, открити в края на 19 век, показаха ограниченията на електромагнитната картина на света, което доведе до появата на квантово полевата картина на света.

Механична картина на света

Формирането на механична картина на света се случи под влиянието на метафизичните материалистични идеи за материята и формите на нейното съществуване. Тя се основава на идеите и законите на механиката, която през 17в. беше най-развитият клон на физиката. Всъщност на първо място беше механиката фундаментална физическа теория.Идеите, принципите и теориите на механиката представляваха съвкупността от най-съществените знания за физичните закони и най-пълно отразяваха физическите процеси в природата. В широк смисъл механиката изучава механичното движение на материалните тела и взаимодействието, което възниква между тях. Механичното движение се разбира като промяна на относителното положение на тела или частици в пространството с течение на времето. Примери за механично движение в природата са движението на небесни тела, трептения на земната кора, въздушни и морски течения и др. Взаимодействията, възникващи в процеса на механичното движение, представляват онези действия на телата едно върху друго, в резултат на които настъпва промяна в скоростта на движение на тези тела в пространството или тяхната деформация.

Най-важните понятия на механиката като фундаментална физическа теория са материалната точка - тяло, чиито форми и размери не са значими в тази задача; Абсолютно твърдо тяло е тяло, чието разстояние между всяка точка остава непроменено и неговата деформация може да бъде пренебрегната. И двата вида материални тела се характеризират с помощта на следните понятия: маса - мярка за количеството вещество; теглото е силата, с която тялото действа върху опората. Масата винаги остава постоянна, но теглото може да се промени. Тези понятия се изразяват чрез следните физически величини: координати, импулси, енергия, сила.

Основата на механичната картина на света е атомизмът - теория, която разглежда целия свят, включително хората, като колекция от огромен брой неделими материални частици - атоми. Те се движеха през пространството и времето в съответствие с няколко закона на механиката. Материята е вещество, състоящо се от малки, неделими, абсолютно твърди движещи се частици (атоми). Това е корпускулярната идея за материята.

Законите на механиката, които регулират както движението на атомите, така и движението на всякакви материални тела, се считат за основните закони на Вселената. Следователно ключовата концепция на механичната картина на света беше концепцията за движение, което се разбираше като механично движение. Телата имат вътрешно вродено свойство да се движат равномерно и праволинейно, а отклоненията от това движение са свързани с действието на външна сила (инерция) върху тялото. Единствената форма на движение е механичното движение, т.е. промяна на позицията на тялото в пространството с течение на времето. Всяко движение може да бъде представено като сума от пространствени движения. Движението е обяснено на базата на трите закона на Нютон. Всички състояния на механично движение на телата по отношение на времето се оказват по същество еднакви, тъй като времето се счита за обратимо. Законите на висшите форми на движение на материята трябва да се сведат до законите на нейната най-проста форма – механичното движение.

Механичната картина на света сведе цялото разнообразие от взаимодействия само до гравитационни, което означаваше наличието на привличащи сили между всякакви тела; големината на тези сили се определя от закона за всемирното притегляне. Следователно, знаейки масата на едно тяло и силата на гравитацията, можете да определите масата на друго тяло. Гравитационните сили са универсални, т.е. те действат винаги и между всякакви тела и придават едно и също ускорение на всички тела.

Решавайки проблема за взаимодействието на телата, Нютон предложи принципа на действието на далечни разстояния. Съгласно този принцип взаимодействието между телата възниква моментално на всяко разстояние, без материални посредници, т.е. междинната среда не участва в предаването на взаимодействието.

Концепцията за действие на далечни разстояния е тясно свързана с разбирането на пространството и времето като специални среди, съдържащи взаимодействащи тела. Нютон предлага концепцията за абсолютно пространство и абсолютно време. Абсолютното пространство се е представяло като голяма „черна кутия“, универсален контейнер на всички материални тела в природата. Но дори ако всички тези тела внезапно изчезнат, абсолютното пространство пак ще остане. По същия начин в изображението на течаща река беше представено абсолютното време. То стана универсалната продължителност на всички процеси във Вселената. Както абсолютното пространство, така и абсолютното време съществуват напълно независимо от материята. По този начин пространството, времето и материята представляват три независими една от друга същности.

По този начин, в съответствие с механичната картина на света, Вселената беше добре смазан механизъм, работещ по законите на строгата необходимост, в който всички обекти и явления са свързани помежду си чрез строги причинно-следствени връзки. В такъв свят няма случайности, тя беше напълно изключена от картината на света. Единственото нещо, което беше случайно, беше причината, която все още не знаехме. Но тъй като светът е разумен и човекът е надарен с разум, тогава в крайна сметка той може да получи пълно и изчерпателно познание за съществуването. Такъв твърд детерминизъм намери израз под формата на динамични закони.

Животът и разумът в механичната картина на света нямаха качествена специфика. Човекът в тази картина на света се разглежда като естествено тяло сред другите тела и следователно остава необясним в своите „нематериални“ качества. Следователно присъствието на човек в света не промени нищо. Ако един ден човек изчезне от лицето на земята, светът ще продължи да съществува, сякаш нищо не се е случило. Всъщност класическата естествена наука не се стреми да разбере човека. Внушението беше, че естественият свят, в който няма нищо човешко, може да бъде описан обективно и такова описание ще бъде точно копие на реалността. Разглеждането на човек като едно от зъбните колела на една добре смазана машина автоматично го елиминира от тази картина на света.

Въз основа на механичната картина на света през 18 - началото на 19 век. са разработени земната, небесната и молекулярната механика. Технологията се развиваше с бързи темпове. Това доведе до абсолютизиране на механичната картина на света и тя започна да се счита за универсална.

Развитието на механичната картина на света се дължи главно на развитието на механиката. Успехът на механиката на Нютон значително допринесе за абсолютизирането на концепциите на Нютон, което се изрази в опитите да се сведе цялото разнообразие от природни явления до механичната форма на движение на материята. Тази гледна точка се нарича механистичен материализъм (механизъм). Развитието на физиката обаче показа непоследователността на такава методология, тъй като се оказа невъзможно да се опишат топлинни, електрически и магнитни явления, използвайки законите на механиката, както и движението на атомите и молекулите на тези физически явления. В резултат на това през 19в. във физиката настъпи криза, която показа, че физиката се нуждае от значителна промяна в своите възгледи за света.

При оценката на механичната картина на света като един от етапите в развитието на физическата картина на света е необходимо да се има предвид, че с развитието на науката основните положения на механичната картина на света не са били просто изхвърлени. Развитието на науката само разкри относителния характер на механичната картина на света. Несъстоятелна се оказва не самата механична картина на света, а нейната първоначална философска идея – механизъм. В дълбините на механичната картина на света започнаха да се оформят елементи от нова - електромагнитна - картина на света.

Електромагнитна картина на света

През целия 19 век. Продължиха опитите да се обяснят електромагнитните явления в рамките на механичната картина на света. Но това се оказа невъзможно: електромагнитните явления бяха твърде различни от механичните процеси. Най-голям принос за формирането на електромагнитната картина на света имат произведенията на М. Фарадей и Дж. Максуел. След като Максуел създаде теорията за електромагнитното поле, стана възможно да се говори за появата електромагнитна картина на света.

Максуел развива своята теория въз основа на явлението електромагнитна индукция, открито от Фарадей. Провеждайки експерименти с магнитна игла, опитвайки се да обясни природата на електрическите и магнитни явления, Фарадей стигна до извода, че въртенето на магнитната игла не се причинява от електрическите заряди, които са в проводника, а от специалното състояние на проводника среда, възникнала на мястото на магнитната стрелка. Това означаваше, че околната среда около проводника играе активна роля във взаимодействието на тока с магнитната стрелка. В тази връзка той въвежда концепцията за поле като набор от магнитни силови линии, които проникват в пространството и са способни да определят и насочват (индуцират) електрически ток. Това откритие доведе Фарадей до идеята за необходимостта от замяна на корпускулярните идеи за материята с нови непрекъснати, непрекъснати.

Теорията на Максуел за електромагнитното поле се свежда до факта, че променящото се магнитно поле създава не само в околните тела, но и във вакуум вихрово електрическо поле, което от своя страна предизвиква появата на магнитно поле. Ето как във физиката беше въведена нова реалност - електромагнитно поле.

зареждане, сила на полето -

електромагнитни

Само идеите за материята се промениха радикално: корпускулярните идеи отстъпиха място на континуалните (полеви). Отсега нататък съвкупността от неделими атоми престана да бъде крайна; беше въведена нова реалност - електромагнитно поле.Теорията на Максуел за електромагнитното поле бележи началото на нов етап във физиката. В съответствие с тази теория светът започва да изглежда като единна електродинамична система, изградена от електрически заредени частици, взаимодействащи чрез електромагнитно поле.

Най-важните концепции на новата теория са: зареждане,което може да бъде положително или отрицателно; сила на полето -силата, която би действала върху тяло, носещо единичен заряд, ако се намираше във въпросната точка.

Когато електрическите заряди се движат един спрямо друг, се създава допълнителна магнитна сила. Следователно се нарича общата сила, съчетаваща електрически и магнитни сили електромагнитниСмята се, че електрическите сили (полето) съответстват на зарядите в покой, магнитните сили (полето) - на движещите се заряди. Цялото разнообразие от тези сили и заряди се описва от система от уравнения на класическата електродинамика, известна като уравнения на Максуел.

Същността на уравненията на класическата електродинамика се свежда до закона на Кулон, който е напълно еквивалентен на закона за всемирното привличане на Нютон, както и до твърдения за

че магнитните силови линии са непрекъснати и нямат нито начало, нито край; не съществуват магнитни заряди; електрическото поле се създава от променливо магнитно поле; Магнитното поле може да бъде създадено или от електрически ток, или от променливо електрическо поле.

Уравненията на Максуел са написани от гледна точка на теорията на полето, което прави възможно еднообразното описване на стационарни и нестационарни електромагнитни явления и свързване на пространствените и времеви промени в електрическите и магнитните полета. Тези уравнения имат решения, които описват електромагнитни вълни, разпространяващи се със скоростта на светлината. От тях е възможно да се получат решения за множеството от всички вълни, които могат да се разпространяват във всяка посока в пространството.

Така бяха представени нови физически и философски възгледи за материята, пространството, времето и силите, които до голяма степен промениха предишната механична картина на света. Разбира се, не може да се каже, че тези промени са кардинални, тъй като те са извършени в рамките на класическата наука. Следователно новата електромагнитна картина на света може да се счита за междинна, съчетаваща както нови идеи, така и стари механистични представи за света.

Само идеите за материята се промениха радикално: корпускулярните идеи отстъпиха място на континуалните (полеви). Отсега нататък съвкупността от неделими атоми престава да бъде крайна

границата на делимост на материята. Като такова се приема едно абсолютно непрекъснато безкрайно поле с центрове на силови точки - електрически заряди и вълнови движения в него. Според електромагнитната картина на света материята съществува в две форми - вещество и поле. Те са строго разделени и превръщането им едно в друго е невъзможно. Основното е полето, което означава, че основното свойство на материята е непрекъснатостта, а не дискретността. Електромагнитното поле се разпространява под формата на напречни електромагнитни вълни със скоростта на светлината, като непрекъснато улавя нови области на пространството. Запълването на пространството с електромагнитно поле не може да се опише въз основа на законите на Нютон, тъй като механиката не разбира този механизъм. В електромагнетизма промяната в едно образувание (магнитно поле) води до появата на друго образувание (електрическо поле). И двете образувания заедно образуват електромагнитно поле. В механиката едно материално явление не зависи от промяната на друго и заедно те не създават едно цяло.

Новата картина на света изискваше ново решение на проблема с физическото взаимодействие. Принципът на Нютон за действие на далечни разстояния беше заменен от принципа на Фарадей за действие на къси разстояния, който гласи, че всички взаимодействия се предават от полето от точка на точка непрекъснато и с крайна скорост.

Концепцията на Нютон за абсолютното пространство и абсолютното време не отговаря на новите полеви концепции за материята, тъй като полетата нямат ясно дефинирани граници и се припокриват. Освен това полетата са абсолютно непрекъсната материя, така че празно пространство просто няма. По същия начин времето трябва да бъде неразривно свързано с процесите, протичащи в полето. Беше ясно, че пространството и времето не могат да се разглеждат като независими единици, независими от материята. Но инерцията на мисленето и силата на навика бяха толкова големи, че дълго време учените предпочитаха да вярват в съществуването на абсолютно пространство и абсолютно време.

Първоначално, в разбирането на пространството и времето, електромагнитната картина на света се основаваше на убеждението, че абсолютно празното пространство е изпълнено със световния етер. Учените се опитаха да свържат абсолютна референтна система с неподвижния етер. В същото време, за да се обяснят много материални явления, беше необходимо да се припишат необичайни свойства на етера, често противоречащи си. Създаването на специалната теория на относителността обаче принуди учените да се откажат от идеята за етер, тъй като тази теория се основаваше на относителността на дължината, времето и масата, т.е. от зависимостта им от референтната система. Следователно едва в началото на 20 век. Абсолютната концепция за пространство и време отстъпи място на релационната концепция за пространство и време, според която пространството, времето и материята съществуват само заедно, напълно зависими едно от друго. В този случай пространството и времето са свойства на материалните тела.

Законите на електродинамиката, подобно на законите на класическата механика, все още недвусмислено предопределяха описаните от тях събития, така че те се опитаха да изключат случайността от физическата картина на света. Въпреки това в средата на 19в. За първи път се появява фундаментална физическа теория от нов тип, която се основава на теорията на вероятностите. Това беше кинетичната теория на газовете, или статистическа механика.Случайността и вероятността най-накрая намериха своето място във физиката и бяха отразени под формата на така наречените статистически закони. Вярно е, че досега физиците не са се отказали от надеждата да намерят ясни, недвусмислени закони, подобни на законите на Нютон зад вероятностните характеристики, и смятат новосъздадената теория за междинен вариант, временна мярка. Въпреки това напредъкът беше очевиден: концепцията за вероятността навлезе в електромагнитната картина на света.

Представата за мястото и ролята на човека във Вселената не се промени в електромагнитната картина на света. Появата му се смяташе само за прищявка на природата. Тези възгледи бяха допълнително засилени след появата на еволюционната теория на Дарвин. Идеите за качествената специфика на живота и ума много трудно си проправяха път в научния мироглед.

Електромагнитната картина на света обясняваше широк набор от физически явления, които бяха неразбираеми от гледна точка на предишната механична картина на света. По-нататъшното му развитие обаче показа, че е ограничено. Основният проблем беше, че разбирането на континуума за материята не беше в съответствие с експерименталните факти, потвърждаващи дискретността на многото й свойства - заряд, излъчване, действие. Проблемът за връзката между поле и заряд също остава нерешен; не е възможно да се обясни стабилността на атомите и техните спектри или излъчването на напълно черно тяло. Всичко това свидетелства за относителния характер на електромагнитната картина на света и необходимостта тя да бъде заменена с нова физическа картина на света. Поради това тя беше заменена от нова - квантово-полева - картина на света, съчетаваща дискретността на механичната картина на света и непрекъснатостта на електромагнитната картина на света.