85286 (Предмет физики)

I Введение.

II Предмет физики.

1. Основные открытия в физике на рубеже XIX-XX столетий.

2. Основные философские вопросы современной физики:

а) неисчерпаемость и бесконечность материи;

б) движение: абсолютность и относительность;

в) вопрос об объективной реальности в квантовой физике;

г) проблема причинности;

д) философские размышления о пространстве и времени с

точки зрения относительности; о непрерывном и

дискретном пространстве и времени.

3. Неразрешенные вопросы физики.

III Заключение.

Введение.

Наши дни - время преобразований, время выдающихся достижений

науки и техники. Особенности развития современной науки влияют на

структуру и характер научного познания. Именно они составляют ис-

торически определенные границы, обусловливающие специфику позна-

вательного процесса. Более того, научные знания о природе имеют

существенное значение и для философского осмысления окружающего

мира. То обстоятельство, что физика по сравнению с другими ес-

тественными науками ( например, химией или биологией ) занимается

относительно более общими явлениями окружающего материального ми-

ра, в известной степени определяет ее более непосредственную, не-

жели у других естественных наук, связь с философией.

Физику всегда приходится решать разнообразные онтологические

и гносеологические вопросы, и поэтому он вынужден обращаться к

философии. М. Борн писал: "... Физика на каждом шагу встречается

с логическими и гносеологическими трудностями ... каждая фаза ес-

тественнонаучного познания находится в тесном взаимодействии с

философской системой своего времени: естествознание доставляет

факты наблюдения, а философия - методы мышления."

Физики при разработке современных теорий критически переос-

мысливают накопленные в прошлом знания. Новое знание как бы отри-

цает предшествовавшие, но отрицает диалектически, сохраняя момент

абсолютной истины. Философские идеи, как об этом убедительно сви-

детельствует история, играют чрезвычайно важную роль в процессе

становления физических теорий; без преувеличения можно сказать,

что без философского обоснования физическая теория не может сфор-

мироваться.

Основные открытия в физике на рубеже XIX-XX столетий.

Физика - комплекс научных дисциплин, изучающих общие свойс-

тва структуры взаимодействия и движения материи.

Физику ( в соответствии с этими задачами ) весьма условно

можно подразделить на 3 большие области: структурную физику, фи-

зику взаимодействий и физику движения.

Науки, образующие структурную физику, довольно четко разли-

чаются по изучаемым объектам, которыми могут быть как элементы

структуры вещества ( элементарные частицы, атомы, молекулы ), так

и более сложные образования ( плазма, кристаллы, звезды и т. д. ).

Физика взаимодействий, основанная на представлении о поле,

как материальном носителе взаимодействия, делится на 4 отдела (

сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное ).

Физика движения ( механика ) включает в себя классическую

( Ньютоновскую ) механику, релятивистскую ( Энштейновскую ) меха-

нику, нерелятивистскую квантовую механику и релятивистскую кван-

товую механику.

Уже в глубокой древности возникли зачатки знаний, впоследс-

твии вошедшие в состав физики и связанные с простейшими представ-

лениями о длине, тяжести, движении, равновесии и т. д. В недрах

греческой натурфилософии сформулировались зародыши всех трех час-

тей физики, однако на первом плане стояла физика движения, пони-

маемая,как изменение вообще. Взаимодействие отдельных вещей трак-

товалось наивно-антропоцентрически ( например, мнение об одушев-

ленности магнита у Фалеса ). Подобное рассмотрение проблем, свя-

занных с анализом движения как перемещения в пространстве, впер-

вые было осуществлено в знаменитых апориях Зенона Элейского. В

связи с обсуждением структуры первоначал зарождаются и конкуриру-

ют концепции непрерывной делимости до бесконечности ( Анаксагор )

и дискретности существования неделимых элементов ( атомисты ). В

этих концепциях закладывается понятийный базис будущей структур-

ной физики.

В связи с задачами анализа простейшей формы движения ( изме-

нения по месту ) возникают попытки уточнения понятий "движение",

"покой", "место", "время". Результаты, полученные на этом пути,

образуют основу понятийного аппарата будущей физики движения -

механики. При сохранении антропоморфных тенденций у атомистов

четко намечается понимание взаимодействия как непосредственного

столкновения основных первоначал - атомов. Полученные умозритель-

ным путем достижения греческой натурфилософии вплоть до XVI в.

служили единственными средствами построения картины мира в науке.

Превращение физики в самостоятельную науку обычно связывает-

ся с именем Галилея. Основной задачей физики он считал эмпиричес-

кое установление количественных связей между характеристиками яв-

лений и выражение этих связей в математической форме с целью

дальнейшего исследования их математическими средствами, в роли

которых выступали геометрические чертежи и арифметическое учение

о пропорциях. Использование этих средств регулировалось сформули-

рованными им основными принципами и законами ( принцип относи-

тельности, принцип независимости действия сил, закон равноуско-

ренного движения и др. ).

Достижения Галилея и его современников в области физики дви-

жения ( Кеплер, Декарт, Гюйгенс ) подготовили почву для работ Нь-

ютона, преступившего к оформлению целостного предмета механики в

систему понятий. Продолжая методологическую ориентацию на принци-

Ньютон сформулировал три закона движения и вывел из них ряд

следствий, трактовавшихся прежде как самостоятельные законы. Нь-

ютоновские "Математические начала натуральной философии" подвели

итоги работы по установлению смысла и количественных характерис-

тик основных понятий механики - "прстранство", "время", "масса",

" количество движения", "сила". Для решения задач, связанных с

движением, Ньютон ( вместе с Лейбницем ) создал дифференциальное

и интегральное исчисление - одно из самых мощных математических

средств физики.

Начиная с Ньютона , и вплоть до конца XIX в. механика трак-

туется как общее учение о движении и становится магистральной ли-

нией развития физики. С ее помощью строится физика взаимодейс-

твий, где конкурируют концепции близкодействия и дальнодействия.

Успехи небесной механики, основанные на ньютоновском законе

всемирного тяготения, способствовали победе концепции дальнодейс-

твия. По образу теории тяготения строилась и физика взаимодейс-

твий в области электричества и магнетизма ( Кулон ).

В конце XIX в. физика вплотную поставила вопрос о реальном

существовании атома. Штурм атома шел во всех основных разделах

физики: механике, оптике, электричестве, учении о строении мате-

рии. Каждое из крупнейших научных открытий того времени: открытие

Д. И. Менделеевым периодического закона элементов, Г. Герцем -

Д. Д. Томсоном - электронов и супругами Кюри - радия, по-своему

вело к эксперементальному доказательству существования атома,

ставило задачу изучения закономерностей атомных явлений. Другими

, весьма малых частиц стала рассматриваться как научно установ-

ленный факт. Начатые в 1906 г. Ж. Перреном замечательные экспере-

ментальные исследования броуновского движения подтвердили пра-

вильность малекулярно-кинетической теории этого явления, разрабо-

танной А. Энштейном и М. Смолуховским, и принесли полный триумф

идеям атомизма, которые в новой физике получили не предвиденное

прежде глубокое содержание. Развитие атомистики привело Э. Резер-

форда к открытию атомного ядра и к созданию планетарной модели

атома. Эти открытия положили начало новой физике: отпало положе-

ние о неизменности массы тела: оказалось, что масса тела растет с

увеличением его скорости; химические элементы оказались преврати-

мыми одни в другие; возникла электронная теория, представляющая

новую ступень в развитии физики. Механическая картина мира усту-

пила место электромагнитной.

После открытия электронов и радиоактивности физика стала

развиваться с небывалой прежде быстротой. Из непременимости клас-

сической физики к проблеме теплового излучения родилась знамени-

тая квантовая физика М. Планка. Из конфликта классической механи-

ки и электромагнитной теории Максвелла возникла теория относи-

тельности. Сначала теоретически, а затем эксперементально и про-

мышленно ( ядерная энергетика ) установили связь m и E (E=mc 52 0), а

также зависимость массы движущегося тела от скорости его движе-

ния, покончили с резким противопоставлением материи и движения,

характерным для классической физики. Общая теория относительности

( Энштейн 1916 ), интерпритировавшая поле тяготения как искривле-

ние пространства-времени, обусловленное наличием материи, переки-

нула еще один мост от материи и движения к взаимодействию.

Физика, открыв новые виды материи и новые формы движения,

сломав старые физические понятия и заменив их новыми, по-новому

поставила старые философские вопросы. Важнейшие из них - это воп-

росы о материи, о движении, о пространстве и времени, о причин-

ности и необходимости в природе, об объективности явлений.

Неисчерпаемость и бесконечность материи.

Учение философского материализма о материи ( развитое Лени-

ным ) имеет решающее значение для понимания всего содержания но-

вой физики. Существуют ли какие бы то ни было неизменные элемен-

ты, абсолютная субстанция, неизменная сущность вещей и т. п.?

Стремление найти их - наиболее характерная черта всякой метафизи-

ческой философии. Механический материализм, в частности, видел в

материи некую абсолютную неизменную субстанцию, и естествоиспыта-

тели XVIII-XIX вв. под материей обычно понимали неизменные атомы,

движущиеся по законам классической механики.

Новый философский материализм не признает существование не-

изменных элементов, абсолютной неизменной субстанции, отрицает

неизменную сущность всех вещей. " "Сущность" вещей или "субстан-

ция",- пишет Ленин,- тоже относительны; они выражают только уг-

лубление человеческого познания объектов, и если вчера это углуб-

ление не шло дальше атома, сегодня - дальше электрона и эфира, то

диалектический материализм настаивает на временном, относитель-

ном, приблизительном характере всех этих вех познания природы

прогрессирующей наукой человека". (4, с. 249 ). Для философского мате-

риализма неизменно одно: признание внешнего мира,существующего

независимо от сознания людей. В соответствии с этим находится

данное Лениным определение материи: ... объективная реаль-

ность,существующая независимо от человеческого сознания и отобра-

жаемая им". ( 4, с. 248 )

Не только атомы, но и электроны, протоны и др. элементарные

частицы вещества, разнообразные физические поля ( электромагнит-

ное, ядерное и др. ), атомные ядра, молекулы и т. д. - все они

существуют независимо от человеческого сознания, отражаясь в фи-

зических понятиях, теориях, гипотезах. Они - объективная реаль-

ность, материя. Материя неисчерпаема:" электрон также неисчерпа-

ем, как и атом, природа бесконечна..." (4,248). Пределы, до кото-

рых доходит сегодня наше знание материи, являются относительными

пределами; углубляя наше знание материального мира,наука преодо-

левает их. Бесконечность природы раскрывается в ходе все более

глубокого ее познания человеческим разумом, и развитие новой фи-

зики с особой яркостью подтверждает это положение.

Особый интерес с точки зрения материи представляет централь-

ная проблема современной физики - теория элементарных частиц. Не-

которые ученые, применяя односторонне теорию относительности к

этой проблеме, вывели заключение, что элементарные частицы, т. е.

электроны,протоны,нейтроны и т. д., не могут иметь конечных раз-

меров, а должны рассматриваться как геометрические точки. С этим

заключением,естественно, согласиться нельзя. Природа бесконечна,

неисчерпаема. это относится и к атому и к электрону и к другим

элементарным частицам. Поэтому свойсва этих частиц не сводятся

лишь к тем свойствам,которые рассматривает теория относительнос-

ти; эта последняя, как и всякая физическая теория, не охватывает

до конца явлений и предметов природы. Т. о., необходимо искать

существование более глубоких законов для решения проблемы элемен-

тарных частиц. На этой основе выросла релятивистская квантовая

механика. Но по физическим представлениям, нуклоны имеют опреде-

ленные размеры, поэтому выдвигается вопрос о структуре элементар-

ных частиц, а теория релятивистской квантовой механики не решает

этой проблемы. Это приводит к радикальным изменениям этой физи-

ческой теории и поискам новых теорий.

Поиск "сумасшедших идей", столь актуальный в современной фи-

зике, с точки зрения проблемы реальности, представляет собой

проблему существенно новых принципов построения физической карти-

ны мира, которые позволили бы придать теории элементарных частиц

логическую замкнутость и полноту. Большинство ученых считает,что

принципов квантовой механики и теории относительности недостаточ-

но для осуществления этой цели. Однако, отсутствие ощутимых успе-