А.Н. Матвеев - Атомная физика, страница 4

По своему содержанию общая теория относительности, так же как и специальная, полностью относится к классической физике. Теории, в которых существенны закономерности специальной или общей теории относительности, называют релятивистскими. Если в этих теориях несущественны квантовые закономерности, то они полностью относятся к классической физике. Механика точки Ньютона явилась основой для построения механики совокупностей точек, составляющих материальные тела, среды и т.д. Если движение отдельных точек описывается в соответствии с законами Ньютона, то соответствующая теория относится полностью к классической физике.

Во многих случаях в механике тела или среды используется представление о сплошной среде, когда масса считается как бы непрерывно «размазанной» в пространстве, а движение элемента массы в бесконечно малом объеме описывается законами механики точки. Механика сплошных сред при этом условии относится также к классической физике. В связи с этим о механике твердого тела необходимо сделать такое 14 Введение замечание. Уравнения движения твердого тела включают три уравнения для координат центра масс и три уравнения моментов.

Строго говоря, эти шесть уравнений не могут быть выведены только на основании трех законов Ньютона для материальной точки. Для их вывода необходимо использовать дополнительное к законам Ньютона предположение, что силы взаимодействия материальных точек„составляющие твердое тело, центральны. Однако это не изменяет принадлежности механики твердого тела к классической физике. При анализе движения системы многих реальных точек, каждая из которых движется в соответствии с законами Ньютона, динамическое описание системы неосуществимо с технической, непригодно с теоретической и бесполезно с практической точек зрения. В системах многих частиц возникают новые закономерности движения, обусловленные наличием большого числа частиц в системе, которые называются обычно статистическими.

Статистическая физика, элементарными динамическими законами которой являются законы Ньютона, относится к классической физике и называется обычно классической статистической физикой. Следует, однако, отметить, что последовательное и полное обоснование ее возможно лишь с использованием квантовой теории.

Во всех рассмотренных выше разделах классической физики объектом исследования была материя в форме вещества. Другой формой материи, в исследовании которой физика достигла больших успехов, стала полевая форма. Электрические и магнитные явления открыты очень давно, но теория этих явлений развивалась сравнительно медленно и лишь в 60-х годах Х1Х столетия была завершена созданием теории Максвелла. После этого были открыты электромагнитные волны, которые существуют независимо от породивших их зарядов и токов. Это послужило экспериментальным доказательством самостоятельного сугцествования электромагнитного поля и обосновало представление об электромагнитном поле как о форме существования материи. Движение этой формы материи описывается уравнениями Максвелла.

Они представляют закон движения электромагнитного поля и описывают его порождение движущимися зарядами. Действие электромагнитного поля на заряды, носителями которых является материя в корпускулярной форме, описывается силой Лоренца. Основными понятиями, на которых основываются уравнения Максвелла, являются напряженность и индукция электромагнитного поля в точках пространства, изменяющиеся с течением времени, электромагнитное поле, порожденное зарядом, движущимся аналогично материальной точке по определенной траектории, и действующее на заряд. Это показывает, что теория, основанная на уравнениях Максвелла, относится к классической физике, релятивистски инвариантна и полностью относится к релятивистской классической физике.

После открыгия полевой формы существования материи в виде Введение 16 электромагнитных волн и создания электромагнитной теории света появилась реальная возможность решить вопрос о законах взаимопревращения материи в полевой и корпускулярной форме, или, другими словами, решить вопрос о взаимопревращении излучения и вещества. Казалось, что эту задачу можно успешно решить в рамках классической физики, поскольку каждая из этих форм материи хорошо описывается соответствующей классической теорией. Первое указание на недостаточность классической физики для понимания взаимоотношения этих двух форм материи было получено при анализе излучения черного тела, когда необходимо было допустить дискретность актов испускания света.

Затем были открыты корпускулярные свойства излучения и волновые свойсгва электронов и других частиц. Эти открытия показали, что не существует барьера между корпускулярной и полевой формами материи, что эти формы взаимно проникают друг в друга и существуют в диалектическом единстве. Экспериментальное исследование и анализ этого диалектического единства привели к необходимости коренного пересмотра основных представлений классической физики и созданию квантовой теории. Диалектическое противоречие между полевой и корпускулярной формами материи на уровне мышления выступает как противоречие между непрерывным и дискретным. Анализом этого противоречия занимались философы и ученые на продолжении всей истории интеллектуального развития человечества.

Его содержание. было выяснено в рамках диалектического метода. В физической реальности это противоречие снимается квантовым объектом, взятым в диалектическом единстве его противоположностей. Создание физической теории такого объекта, получившей название квантовой теории, является не только крупнейшим шагом в развитии физики, но и весьма важным событием в интеллектуальном прогрессе человечества, все последствия которого в настоящее время невозможно предугадать. Это становится очевидным, если вспомнить, что после создания квантовой механики многие даже выдающиеся физики продолжали мыслить в рамках рефлектирующего сознания, которому чуждо понимание отсутствия тождественности между диалектическим единством и наличностью его противоположностей. Об этом свидетельствует появление таких теорий, как теория «скрытых параметров», «волны-пилота» и другие неудавшиеся попытки интерпретации квантовой механики, а также ее различные широко известные «парадоксы».

Это показывает, что развитие общефилософских и гносеологических проблем, стимулированных квантовой механикой, является задачей не только физиков. Это развитие обусловливается диалектическим взаимодействием конкретного знания и общефилософских и гносеологических категорий. В классической физике очень четко конкретизируются и находят свое воплощение философские категории диалектики, а методологические принципы физических исследований имели большое влия- 16 Введение ние на разработку гносеологических вопросов. В ней полно и всесторонне воплощена сущность взаимного влияния и взаимопроникновения науки и философии.

Это обстоятельство имеет большое мировоззренческое значение. Во всех предшествующих четырех томах курса мировоззренческим вопросам уделено должное внимание. Достаточно полное освещение нашло диалектическое единство пространства, времени, движения н материи, что отразилось также и в ряде структурных особенностей курса.

В частности, неприемлемо, как это часто делается, раскрывать содержание понятий пространства, времени и движения в рамках кинематики без установления органической связи между ними, а начало изложения вопроса о связи этих понятий с понятием материи откладывать до динамики, когда раскрывается понятие массы. Такой разрыв противоречит самой сущности пространства и времени как форм существования материн„а движения — как способа ее существования. Этот разрыв ликвидируется изложением в самом начале курса физической кинематики, вводящим читателя в круг идей теории относительности, которая дает достаточно ясное воплощение в конкретной науке положения диалектического материализма о неразрывной связи пространства, времени, движения и материи. Суть этого диалектического единства прослеживается и уточняется в последующих разделах курса. Достаточно полное отражение в курсе классической физики находят вопросы всеобщей связи явлений, неуничтожаемости материи и движения, причинности и детерминизма, трактовки законов как форм выражения связи явлений и т.