27816-1 (707607), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Проблема характера взаимодействия между движущейся Землей и эфиром как носителем световых волн конкретно она выражалась в вопросе: увлекается или не увлекается эфир Землей при ее движении в космосе. Если эфир не увлекается движущимися телами, значит он является абсолютной системой отсчета. И тогда механические, электрические, магнитные и оптические процессы были бы связаны в единое целое. Если эфир увлекается движущимися телами, то тогда он не является абсолютной системой отсчета, и значит существует взаимодействие между эфиром и веществом в оптических явлениях, но никакого взаимодействия в механических явлениях! Из этого, в свою очередь, следовал очень важный вывод, что необходимо было по разному объяснять явление аберрации, эффект Допплера и др.... Эта проблема в течение всего ХIХ столетия, вплоть до возникновения специальной теории относительности, определяла развитие фундаментальных проблем теоретической физики. Особенно она обострилась после создания Дж. К. Максвеллом теории электромагнитного поля.
Для физика начала ХIХ века не существовало понятия о поле как реальной среде являющейся носителем определенных сил. Но в первой половине ХIХ века началось становление континуальной, полевой физики. Одновременно с возникновением волновой теории света, формировалась совершенно новая парадигма физического исследования - полевая концепция в физике. Особая заслуга принадлежит в этом великому английскому физику Майклу Фарадею (1791-1867), показавшего в 1831 г., что переменное магнитное поле индуцирует в проводнике электрический ток. Эти открытия легли в основу электродвигателя и электрогенератора, играющих ныне столь важную роль в технике.
Фарадей формулирует новую теорию структуры вещества: исходным материальным образованием являются не атомы, а поле; атомы - лишь сгустки силовых линий поля.
Понятие поля оказалось очень полезным. Постепенно понятие поля завоевало руководящее место в физике и сохранилось в качестве одного из основных физических понятий. Это понятие помогает Дж. К. Максвеллу построить теорию электромагнитного поля. Возникновение полевой концепции было началом становления континуальной физики.
Выработанное в оптике понятие “эфир” и сформулированное в теории электрических и магнитных явлений понятие “электромагнитное поле” сначала сближаются, а затем, уже в начале ХХ века, с созданием специальной теории относительности, полностью отождествляются.
3. Развитие представлений о пространстве и времени
Физики долгое время придерживались взглядов Ньютона на пространство и время и нередко повторяли его определения понятий абсолютного пространства и времени. Только со стороны некоторых философов понятие абсолютного пространства и времени подверглось критике. Так, Г.В. Лейбниц (1646-1716), этот “вечный оппонент” Ньютона, выступил с критикой субстанциальной концепции пространства и времени, отстаивая при этом принципы противоположной теории пространства и времени - реляционной. Лейбниц считал “пространство, так же как и время, чем-то чисто относительным: пространство - порядком существований, а время - порядком последовательностей. Ибо пространство... обозначает порядок одновременных вещей, поскольку они существуют совместно, не касаясь их специфического способа бытия” (Лейбниц Г.В. Переписка с Кларком. - Сочинения в 4-х томах. Т.1, М., 1982, с. 441)..Однако критика Ньютона со стороны философов XVIII в., а также разработка реляционной концепции пространства и времени существенного воздействия на физику не оказали. Естествоиспытатели продолжали пользоваться представлениями Ньютона об абсолютном пространстве и времени, различаясь между собой лишь признанием или не признанием наличие пустого пространства.
Проблема пространства - особая проблема, она объединяет физику и геометрию. Долгое время молчаливо предполагалось, что свойства физического пространства являются свойствами евклидового пространства. Для многих это была само собой разумеющаяся истина. Этот “здравый смысл” и был философски воплощен Кантом в его взглядах на пространство и время как неизменные априорные врожденные “формы чувственного созерцания”. Из этого взгляда следовало, что те представления о пространстве и времени, которые выражены в геометрии Евклида и механике Ньютона, вообще являются единственно возможными.
Впервые по-новому вопрос о свойствах пространства был поставлен в связи с открытием неевклидовой геометрии.
В 1826 г. Николай Иванович Лобачевский (1792 – 1856) сделал сообщение на заседании физико-математического факультета Казанского университета об открытии им неевклидовой геометрии, а в 1829 г. опубликовал работу “Начала геометрии”. В этой работе Лобачевский впервые показал, что можно построить непротиворечивую геометрию, отличную от всем известной и признанной геометрии Евклида, которая ранее казалась единственно возможной. (Через несколько лет, в 1832 г., венгерский математик Янош Больяй опубликовал работу, в которой (независимо от Лобачевского) также развил основные идеи неевклидовой геометрии). Хотя Лобачевский и называл свою геометрию “воображаемой”, тем не менее считал, что вопрос о том, законам какой геометрии подчиняется реальное пространство – евклидовой или неевклидовой геометрии – должен решить опыт, и прежде всего астрономические наблюдения. Лобачевский полагал, что свойства пространства определяются свойствами материи и ее движения. Он считал вполне возможным, что “некоторые силы в природе следуют одной, другие своей особой Геометрии” (Лобачевский Н.И. Полное собрание сочинений. Т. 2, М - Л., 1949, с. 159)., а вопрос о выборе той или иной геометрии должен решать астрономический опыт. (Лобачевский Н.И. Полное собрание сочинений. Т. 2, М-Л., 1949, с. 147).
Спустя почти 40 лет после работ Лобачевского, в 1868 г. была опубликована работа Римана “О гипотезах, лежащих в основании геометрии”. Риман, подобно Лобачевскому, опирался на идею о возможности геометрии, отличной от евклидовой, однако подошел к этому вопросу с несколько иных позиций. Риман вводит обобщенное понятие пространства как непрерывного многообразия n-го порядка или совокупности однородных объектов – точек, определяемых системой чисел (х1, х2..., хn).С точки зрения Римана, вопрос о том, является ли геометрия нашего физического пространства евклидовой, что соответствует его нулевой кривизне, или эта кривизна не равна нулю, должен решить эксперимент. При этом он допускает, что свойства пространства должны зависеть от материальных тел и процессов, которые в пространстве развернуты.
Риман также высказал как одну из возможных гипотезу, касающуюся бесконечности пространства. По его мнению, хотя пространство нужно признать неограниченным, однако если оно может иметь положительную постоянную кривизну, то оно уже не бесконечно, подобно тому как поверхность сферы хотя и не ограничена, но тем не менее ее размеры не являются бесконечными. Так зарождается представление о разграничении бесконечности и безграничности пространства (и времени).
Развитие теории неевклидовых пространств привело к вопросу о построении механики в таких пространствах. Первые работы в этом направлении были связаны с вопросом, не противоречит ли геометрия Лобачевского принципам механики? Если бы удалось доказать невозможность построения механики в неевклидовом пространстве, то тем самым была бы опровергнута мысль о возможности реального неевклидова пространства. Однако результаты, полученные в этом направлении, показали, что в неевклидовом пространстве может быть построена механика.
И тем не менее, появление неевклидовой геометрии, а затем “неевклидовой механики” первоначально не затронуло физику. Для физиков пространство оставалось евклидовым и не было никакой необходимости рассматривать физические явления в неевклидовом пространстве. Так продолжалось до возникновения общей теории относительности.
4. Методологические установки классической физики (конец ХVII в. - начало ХХ в.)
К середине ХIХ века в основном завершается становление системы методологических установок классической физики - того теоретико-методологического каркаса, в рамках которого получали свое обоснование и понимание основные понятия, категории, принципы и допущения классической теоретической физики. К методологическим установкам классической физики относятся следующие представления.
1.Важнейшей исходной предпосылкой классической физики (как и всей науки) является признание объективного существования физического мира, т.е. признание того, что физический мир (как совокупность устойчивых явлений, вещей, процессов, расположенных в определенном порядке в пространственно-временном континууме) существует до и независимо от человека и его сознания.
2. Каждая вещь, находясь в определенном месте пространства, существует в определенный промежуток времени независимо (в пространственно-временном отношении) от других вещей. Хотя вещи и способны в принципе взаимодействовать друг с другом, это взаимодействие не приводит к существенному изменению структуры взаимодействующих тел, а если и приводит, то всегда можно уточнить характер происшедших изменений и сделать на него поправку, восстановив тем самым идеальный образ первоначального состояния.
3. Одной из важнейших методологических установок классической физики выступила атомическая концепция.
4. Все элементы физического мира, заполняя пространственно-временной континуум, связаны между собой с помощью причинно-следственных связей таким образом, что, зная в определенный момент времени координаты каждого элемента, можно в принципе абсолютно точно, однозначно предсказать состояние любого элемента через любой промежуток времени. Другими словами, для классической физики свойственна уверенность в том, что в принципе возможно однозначное абсолютно точное предсказание (на основе знания о существующем состоянии элементов физической системы) их поведения через любой промежуток времени (лапласовский детерминизм).
5. Материальный мир познаваем; с помощью имеющихся в наличии исследователя познаваемых средств (теоретических и эмпирических) возможно в принципе объективно описать и объяснить все исследуемые физические явления.
6. Основой физического познания и критерием его истинности является эксперимент, ибо только в эксперименте исследователь через средства исследования непосредственно взаимодействует с объектом; при этом исследователь свободен в выборе условий проведения эксперимента.
7. В процессе исследования физический объект по существу остается неизменным, он не зависит от условий познания. Если же прибор и оказывает какое-либо воздействие на объект, то это воздействие всегда можно учесть, внести в него поправку. В процессе исследования всегда можно четко ограничить поведение объекта от средств исследования, средств наблюдения, экспериментирования. Поэтому и описание поведения объектов и описание поведения приборов осуществляется одинаковыми средствами научного языка.
8. Постулат возможности обособления элементов физического мира: в принципе возможно экспериментальными средствами неограниченное (по отношению к атому) разложение физических объектов на множество независимых вещей и элементов.
9. Все свойства исследуемого объекта могут экспериментально определяться одной установкой одновременно. Нет принципиальных препятствий для того, чтобы полученные таким путем данные могли быть объединены в одну картину объекта.
10. В принципе возможно получение абсолютно объективного знания об объекте, т.е. такого знания, которое не содержит ссылок на познающего субъекта (на условия познания). При этом основными логическими критериями объективности в методологии классической физики считались:
а) отсутствие в содержании физического знания ссылок на субъект познания;
б) однозначное применение понятий и системы понятий для описания физических явлений;
в) наглядное моделирование - эквивалент объективности знания.
11. Сведения о состоянии исследуемых явлений выражаются через величины, имеющие количественную меру. Через измеримые величины выражаются также и физические законы, которые должны быть сформулированы на языке математики (программа Галилея). При этом динамические закономерности поведения элементов физического мира могут быть исчерпывающим образом описаны системой дифференциальных уравнений (т.е. на континуальной основе). Физические системы, как правило, замкнутые, обратимые (направленность времени для них не важна) и линейные.
12. Возможность пренебречь атомным строением измерительных приборов - это одна из общих черт классического, релятивистского и квантового способов описания
13. Уверенность в том, что структура познания в области физики, также как и структура мира физических элементов, не претерпевает существенных качественных изменений, что классический способ описания вечен и неизменен. Как качественно неизменен физический мир, движение элементов которого, сводятся к непрерывному механическому перемещению частиц материи, как неизменны физические закономерности, также неизменен и метод познания этого мира и его законов.
14. Теоретическое описание мира осуществляется тремя видами логических форм: понятиями, теорией и картиной мира. Различие между физической теорией и физической картиной мира - количественное (по степени обобщения), но не качественное; фундаментальная физическая теория и есть (в силу наглядности ее структуросодержащих понятий) физическая картина мира.
5. Развитие астрономической картины мира в ХVIII- ХIХ веках
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
