Цель и задачи дисциплины 2 страница
Особая роль здесь принадлежит английскому философу и естествоиспытателю Роджеру Бэкону (1210-1294). Р. Бэкон выдвигает три основных возражения против схоластики:
1) Схоластам не хватает знания греческого и арабского языков для понимания философии античности. Переводы с греческого и арабского являются неточными и неверно истолковываются.
2) Схоласты практически не знают математику. Сам Р. Бэкон считал математику основой всех наук.
3) Бэкон выступает против схоластического метода в науке, где все решается на авторитетах. Он считает, что наука должна непосредственно исходить из опыта, экспериментов, наблюдений.
Опыт, эксперимент и математика, согласно Бэкону, являются краеугольными камнями всего здания науки. Он исследует законы отражения и преломления света, занимается изготовлением оптических приборов (создание выпуклых стекол, очков).
Его можно считать одним из родоначальников эмпиризма (от греч.-опыт) – направления в теории познания, которое основывается на чувственном опыте.
Иным образом шло развитие науки в Византии. В отличие от Западной Европы, Византия, которая не была подвержена завоеваниям варваров, сохранила основные философские традиции античности.
Рассматривая отличия византийской средневековой культуры от западноевропейской, наряду с устойчивым сохранением античных традиций, следует отметить: более высокий уровень материального производства, широкую поддержку со стороны государства научного и художественного творчества, финансирование государством изучения арабской медицины, памятников восточной литературы, арабской и персидской математики.
|
|
|
Математика и естественные науки в Византии в отличие от Западной Европы получили широкое развитие и ушли дальше античности. Так Иоганн Филопон, еще до Галилея, открыл тот факт, что ускорение свободного падения тел не зависит от их тяжести. Анфимий, известный как строитель храма святой Софии, разработал основы оптики кривых зеркал и использовал их в качестве концентратов солнечной энергии. В Византии был создан огневой телеграф.
Развивается медицина. В Константинополе открываются больницы со специальными отделениями (хирургическое, женское), медицинские училища при них. Создаются руководства по агрономии, коневодству. Развитие получают зоология, ботаника. Византийцы обладали большими практическими знаниями, идущими из Египта, в области химии, необходимыми для производства красителей, цветной поливы, стекла.
Таким образом, хотя средневековая философия и наука в основном развивались в рамках теологии, схоластики, уже здесь мы видим проявление основных черт и направлений их дальнейшего развития, что и было сделано в эпоху Возрождения.
|
|
|
4. Наука в эпоху Возрождения. И. Ньютон.
В эпоху Возрождения (с начала 14 в.) на передний план выдвигается исследование природы, опыт, экспериментальный метод. Видное место завоевывает математика, принцип математизации науки, как одна из основных прогрессивных тенденций в развитии науки. Новые тенденции в науке получают свое отражение в творчестве Леонардо да Винчи (1452-1519), Николая Коперника (1473-1543), Иоганна Кеплера (1571-1630), Галилео Галилея (1546-1642) и др.
Вселенная Н. Коперника и Дж. Бруно. Большое влияние на развитие естествознания оказала новая астрономическая система Н. Коперника, которую затем расширил и углубил Дж. Бруно (1548-1600).
Согласно учению Н. Коперника, Земля, во-первых, вращается вокруг своей оси, чем объясняется смена дня и ночи, а также движение звездного неба. Во-вторых, Земля вращается вокруг Солнца, помещенного Коперником в центр мира. Коперник считает, что Вселенная неизмерима и безгранична, «подобна бесконечности». Основные взгляды Н. Коперника содержатся в его фундаментальном труде «О вращении небесных сфер» (1543), который по своей структуре напоминает «Альмагест» Платона. Первые главы труда Н. Коперника носят названия: «О том, что Земля тоже сферична», «О том, что движение небесных тел вечное, равномерное и круговое, или составлено из круговых движений», «О том, свойственно ли Земле круговое движение и о месте Земли» и т.д.
|
|
|
Во второй книге (14 глав) обсуждаются различные вопросы сферической астрономии: явления, связанные с суточным вращением небесной сферы, преобразования различных систем небесных координат светил, явления равноденствия и солнцестояний, восхода и захода Солнца, звезд. В третьей книге рассмотрено видимое годичное перемещение Солнца на небесной сфере, в четвертой изложена теория движения Луны, в пятой и шестой Коперник изложил теорию движения планет вокруг Солнца.
Коперник вводит понятие «собственного годичного движения» планет, т.е. смещения планет относительно далеких звезд в системе координат, связанной с центром Солнца. Полный период обращения планеты вокруг Солнца он называет сидерическим периодом Т, для Земли Т = 365,26 суток. Одним из выдающихся достижений Коперника было то, что он впервые с большой точностью установил расстояния планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн) от Солнца. В качестве единицы измерения он использовал астрономическую единицу – расстояние от Земли до Солнца.
|
|
|
В 1584 году выходит одна из первых книг Дж. Бруно «Пир на пепле». Здесь изложены взгляды о безграничности Вселенной и неисчерпаемости миров, которые позднее он развил в книгах «О причине, начале и едином» (1584), «О бесконечности, вселенной и мирах» (1584), «О неизмеримом и неисчислимом» (1591). Здесь изложено учение о материальном единстве мира, бесконечного в пространстве и времени. В работе «О неизмеримом и бесчисленном» он писал: «Вселенная едина, бесконечна, неподвижна… Она никоим образом не может быть охвачена и поэтому неисчислима и беспредельна, а тем самым бесконечна и безгранична и, следовательно, неподвижна. Она не движется в пространстве, ибо ничего не имеет вне себя, куда бы могла переместиться, ввиду того, что она является всем. Она не рождается, ибо нет другого бытия, которого она могла бы желать и ожидать, так как она обладает всем бытием. Она не уничтожается, ибо нет другой вещи, в которую она могла бы превратиться, так как она является всякой вещью. Она не может не уменьшиться или увеличиться, так как она бесконечна. Как ничего нельзя к ней прибавить, так ничего нельзя от нее отнять, потому что бесконечное не имеет частей, с чем–либо соизмеримых».
«В нем (небе) – бесчисленные звезды, созвездия, шары, солнца и земли, чувственно воспринимаемые; разумом мы заключаем о бесконечном количестве других».
«Мы видим Солнца, которые более велики или даже бывают величайшими телами, но не видим земель, которые, будучи гораздо меньшими телами, невидимы для нас».
Иоганн Кеплер. Законы движения планет. В 1604 и 1611 годах выходят в свет две книги немецкого астронома И. Кеплера: «Дополнения к Вителию, в которых излагается оптическая часть астрономии» и «Диаптрика, или доказательство того, как становится видимым изображение с помощью недавно изобретенной зрительной трубы». Здесь И. Кеплер доказал, что интенсивность света обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света, указал на существование солнечной короны, открыл явление полного внутреннего отражения.
В 1609 году вышла в свет «Новая астрономия, причинно обоснованная, или физика неба, изложенная в исследованиях движения планеты Марс по наблюдениям благороднейшего мужа Тихо Браге». В ней Кеплер приводит вывод первых двух законов движения планет. Современная их формулировка следующая:
1. Все планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых (общем для всех планет) находится Солнце.
2. Площади, описываемые радиусами – векторами планет, пропорциональны времени.
В 1619 году из печати выходит книга «Гармонии мира пять книг», где приводится третий закон:
3. Квадраты сидерических периодов обращения планет вокруг Солнца относятся между собой, как кубы их средних расстояний от него.
В 1618, 1620 и 1621 годах тремя частями выходит книга «Очерки коперниковской астрономии», первый учебник по астрономии. Здесь центральное место в планетной системе занимает Солнце, планеты обращаются вокруг него по эллиптическим орбитам, «наш мир с Солнцем является одним из неисчислимых миров», Млечный путь представляет собой кольцо звезд, вблизи плоскости которого расположено Солнце с планетами. В «Очерках» Кеплер подробно излагает теорию солнечных и лунных затмений. Явления приливов он объясняет притяжением Луны.
Галилео Галилей родился в городе Пизе 15 февраля 1564 г. в семье музыканта и математика Винченцо Галилея. Послушник в монашеском ордене, студент медик Пизанского университета знакомится с трудами Аристотеля, Евклида, Архимеда, бросает медицину и посвящает свою жизнь исследованиям в области математики, механики, астрономии, философии.
Одной из первых проблем, заинтересовавших Галилея, было свободное падение тел. Он утверждает: «все тела, сброшенные с определенной высоты, падают с одинаковой скоростью и одновременно достигают поверхности Земли». Галилей дает строгую формулировку таких понятий как скорость, ускорение, инерция, высказывает идею об относительности движения.
Он изобретает и изготавливает телескоп, способный обеспечить 32-кратное увеличение и изучает с его помощью звездное небо. Свои наблюдения Галилей описал в сочинении «Звездный вестник» (1611). Он обнаружил на поверхности Луны горы и кратеры, четыре спутника Юпитера, убедился, что Млечный путь – совокупность звезд, открыл фазы Венеры, солнечные пятна и вращение Солнца.
Из результатов наблюдений следуют мировоззренческие выводы, в которых Галилей обобщает учение Коперника и формулирует концепцию безграничной Вселенной, заполненной множеством звезд с вращающимися вокруг них планетами. Число звезд намного превышает то их количество, которое можно увидеть невооруженным глазом. Тем самым он подтверждает мысль Бруно о том, что просторы Вселенной бесконечны и неисчерпаемы. Один из основополагающих его выводов гласит о том, что гелиоцентрическая система мира, предложенная Коперником, является единственно верной.
Исаак Ньютон. Завершение первого этапа развития науки. Выдающийся английский ученый, основоположник классической теоретической физики И. Ньютон родился 4 января 1643 г. (через сто лет после смерти Коперника и через год после смерти Галилея) в Вульсторне вблизи Грантама в семье фермера.
Величайшим достижением Ньютона явилось открытие закона Всемирного тяготения. Сам Ньютон в 1714 г. писал об этом так: «…Исходя из правила Кеплера о том, что периоды планет находятся в полуторном отношении к расстояниям от центров их орбит (3-й закон Кеплера), я вычислил, что силы, которые удерживают планеты на их орбитах, должны быть обратно пропорциональны квадратам расстояний от их центров, вокруг которых они вращаются. А далее я сравнил силу, требуемую для удержания Луны на ее орбите, с силой тяжести на поверхности Земли и нашел, что они замечательно совпадают…».
И. Ньютоном было открыто явление дисперсии света, т.е. разложение белого света в спектр при пропускании узкого пучка солнечного света через призму. Свои достижения в оптике он доложил в 1672 году в сообщении «Новая теория света и цветов» и в 1704 году в своем труде «Оптика».
Следующее важнейшее достижение Ньютона, это создание им метода дифференциального и интегрального исчисления в 1665 – 1667 гг. К сожалению публикации по данной тематике им были сильно оттянуты. Параллельно с Ньютоном дифференциальное и интегральное исчисление было введено Готфридом Вильгельмом Лейбницем (1646-1716), который в 1684 году напечатал в журнале «Труды ученых» систематическое изложение начал дифференциального и интегрального исчисления. Первый же труд Ньютона по анализу вышел в свет лишь в 1704 году, а главные труды «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов» и «Метод флюксий» увидели свет лишь в 1711 и 1736 году, соответственно. Последний уже после смерти автора.
Главный труд Ньютона «Математические начала натуральной философии». Рукопись его была представлена на заседании Королевского общества в 1686 году. Здесь Ньютон дает определение массы, центростремительной силы, излагает представления о пространстве и времени, формулирует три основных закона движения тел. В первых двух книгах (их всего три) рассмотрены вопросы о нахождении центростремительных сил, определение орбит небесных тел, влияние среды на их движение. При этом Ньютон в своих доказательствах не использует дифференциального и интегрального исчислений, а строит их на основе геометрических приемов.
Третья книга «Начал» носит название «О системе мира». Здесь Ньютон формулирует свой знаменитый закон Всемирного тяготения, который сводится к: 1) тяготение существует на всех планетах (Ньютон рассматривал движение Луны и спутников Юпитера и Сатурна); 2) тяготение, направленное к любой планете, обратно пропорционально квадратам расстояний мест к ее центру; 3) все планеты тяготеют одна к другой; 4) все тела тяготеют к каждой планете и вес тела на каждой планете при одинаковых расстояниях от ее центра пропорционален массам этих планет.
с 1703 г. Ньютон состоял президентом Королевского общества. Умер он 31 марта 1727 г. в возрасте 85 лет и похоронен в Вестминстерском аббатстве – национальном пантеоне Англии.
На могиле Ньютона помещена следующая запись: «Здесь покоится сэр И. Ньютон, который почти божественной силой своего ума впервые объяснил при помощи своего математического метода движения и формы планет, пути комет, приливы и отливы океана. Он первый исследовал разнообразие световых лучей и особенности цветов, следующих отсюда, которых до него никто даже не подозревал. Старательный, проникновенный и правдивый толкователь природы, древностей и святого писания, он прославил в своем учении великого всемогущего творца. Простоту, которую требует евангелие, он доказал своей жизнью. Пусть смертные радуются, что среди них жило такое украшение человеческого рода».
С И. Ньютоном заканчивается первый этап развития науки – этап ее становления, и начинается следующий классический этап развития науки.
5. Основные направления и концепции развития науки в период ее классического этапа
Классический этап развития науки охватывает период с 17 в. по 20-е годы 20 в., когда появилась естественнонаучная картина мира на основе квантово-релятивистских представлений, на основе идей эволюции и др.
Классический этап развития естествознания можно условно разбить на два периода: 1) до начала 19 в., 2) 19 в. – начало 20 столетия.
В период первого этапа рассмотрение природы основывалось на предположении о ее неизменности, статичности, неразвивающегося как единое целое. Широкое развитие получают идеи детерминизма – концепции, признающей объективную закономерность и причинную обусловленность всех явлений природы и общества. Идея детерминизма наиболее четко была выражена французским астрономом, математиком, физиком Пьером Симоном Лапласом (1749-1827): «если бы было известно положение всех частей и элементов мира и силы, действующие на них, если бы нашелся ум, объединивший эти данные в одной формуле, не осталось бы ничего не понятного в природе, было бы открыто не только прошлое, но и будущее». «Ум, которому были бы известны для какого-либо данного момента все силы, одушевляющие природу, если бы вдобавок он оказался бы достаточно обширным, чтобы подчинить все данные анализу, обнял бы в одной формуле движения величайших тел Вселенной наравне с движениями легчайших атомов; не осталось бы ничего, что было бы для него недостоверно, и будущее, так же как и прошедшее предстало бы перед его взором».
Наряду с принципом детерминизма широкое распространение получают идеи дальнодействия и абсолютности пространства и времени. Под дальнодействием понимается представление, согласно которому действие тел друг на друга передается мгновенно через пустоту на любое расстояние без каких-либо посредствующих звеньев. Абсолютность пространства и времени понимается как независимость их друг от друга и от движения материальных тел. Идея абсолютности пространства и времени, высказанная И. Ньютоном, просуществовала практически до начала 20 века, когда А. Эйнштейном (1879-1955) была создана теория относительности.
В области биологии важнейшее значение приобретают методы анализа, систематизации и классификации эмпирического материала накопленного натуралистами. Большое значение здесь для дальнейшего анализа и исследования происхождения и эволюции живых систем имели: система классификации Карла Линнея (1707-1778), классификация животных Жоржа Бюффона (1707-1788). Без подобных исследований было бы невозможно перейти к: 1) изучению живых структур на клеточном и молекулярном уровне; 2) обобщению и систематизации знаний об отдельных видах и родах растений и животных, осуществить классификацию не на искусственном уровне, а на основе происхождения и развития живых организмов; 3) сформировать целостный взгляд на многообразный, но в то же время единый мир живых существ. Такие первые попытки были предприняты французским естествоиспытателем Жан Батистом Ламарком (1744-1829) и французским зоологом Этьеном Жоффруа Сент-Ипером (1772-1844).
Параллельно идет накопление большого эмпирического материала в области химии. Здесь следует отметить идеи английского химика и физика Роберта Бойля (1627-1691) о некоторых неизменных носителях (позднее их назвали элементами) свойств простых тел и химических соединений, открытие французским химиком Антуаном Лавуазье (1743-1794) закона сохранения массы.
Поворотным пунктом в истории естествознания к современному этапу развития можно считать 19 век. Хотя здесь в основном развитие происходило в рамках классической науки 18 века, уровень знания поднимается до таких высот, которые подготовили почву для новейшей революции в науке в первые три десятилетия 20 столетия.
Прежде всего, следует отметить три величайших открытия второй трети 19 века:
1) создание клеточной теории Якобом Маттиасом Шлейденом (1804-1881);
2) открытие Юлиусом Робертом Майером и Джемсом Прескоттом Джоулем (1818-1889) закона сохранения и превращения энергии;
3) создание Чарлзом Робертом Дарвином (1809-1882) эволюционного учения.
В этот период были заложены основы теории химического строения органических соединений, химической термодинамики, электромагнитной теории, периодической системы элементов, научной физиологии и др.
Наряду с величайшими открытиями широкое распространение получает сеть институтов, академий, быстрое развитие получают прикладные науки, наука входит в тесный контакт с техникой.
Теперь одной из центральных проблем становится синтез знания, поиск путей единства наук, дробление крупных разделов науки на более мелкие, образование новых самостоятельных дисциплин.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие основные научные программы античности Вам известны? Дайте им краткую характеристику.
2. Кто из философов античного периода формировал мировоззрение геоцентризма?
3. О каких идеях гелиоцентризма Аристарха Самосского Вам известно?
4. Что, согласно Бэкону, является «краеугольными камнями» здания науки?
5. Что такое эмпиризм?
6. Какую роль сыграли труды Н. Коперника в развитии науки?
7. Расскажите о взглядах Дж. Бруно на Вселенную.
8. Сформулируйте законы И. Кеплера.
9. Какой вклад внесли труды Г. Галилея в развитие науки?
10. Как называется главный труд И. Ньютона и что в нем изложено?
11. В чем заключается принцип детерминизма?
12. Какие открытия середины XIX века Вам известны?
ТЕСТ
5.1. Назовите основоположника атомистической теории строения материи:
а) Аристотель
б) Демокрит
в) Пифагор
5.2. Геоцентризм – мировоззрение, согласно которому:
а) Солнце – центр Вселенной
б) Земля – центр Вселенной
в) Луна – центр Вселенной
5.3. Работа «Государство» принадлежит:
а) Платону
б) Демокриту
в) Сократу
5.4. Кто одним из первых ввел метод эксперимента в науку:
а) Роджер Бэкон
б) Исаак Ньютон
в) Роберт Гук
5.5. В какой работе Дж. Бруно впервые были высказаны идеи о безграничности Вселенной:
а) «О неизмеримом и неисчислимом»
б) «О бесконечности, Вселенной и мирах»
в) «Пир на пепле»
5.6. Идея «детерминизма» была высказана и развита:
а) Пьером Симоном Лапласом
б) Фрэнсисом Бэконом
в) Иммануилом Кантом
6. ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
1. Фундаментальные физические взаимодействия
Под взаимодействием понимается развертывающийся во времени и пространстве процесс воздействия одних объектов на другие путем обмена материей и движением.
В настоящее время известны четыре типа фундаментальных взаимодействий, которые определяют структуру объектов во Вселенной и к которым сводятся все взаимодействия в Природе: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное.
Согласно современной концепции близкодействия, в отличие от концепции дальнодействия, любое взаимодействие протекает с конечной скоростью, пределом которой является скорость света в вакууме, и нуждается в носителе передачи взаимодействия. В современной концепции близкодействия различают две модели: полевую и квантовую. Согласно полевой модели взаимодействие осуществляется посредством некоторых физических полей. Их примерами могут служить гравитационное и электромагнитное поля. Согласно квантовой модели взаимодействие между микрочастицами осуществляется путем обмена виртуальными частицами – переносчиками взаимодействия.
К основным характеристикам фундаментальных взаимодействий относят их интенсивность и радиус действия, т.е. расстояния на которых данное взаимодействие проявляет себя заметным образом.
Сильное взаимодействие обусловливает связь между протонами и нейтронами в ядрах атомов. Оно является наиболее интенсивным из всех фундаментальных взаимодействий, радиус действия его порядка 10-15 м. (примерный радиус атомного ядра).
Электромагнитное взаимодействие, примерами которого могут служить силы Кулона и силы Ампера, примерно в сто раз менее интенсивно, чем сильное. Силы электромагнитного взаимодействия медленно убывают с расстоянием (обратно пропорционально квадрату расстояния) и радиус его действия принимают равным бесконечности.
Слабое взаимодействие вызывает превращения элементарных частиц с участием нейтрино. Примером его проявления может служить бета–распад. Радиус действия слабого взаимодействия составляет порядка 10-18 м.
Гравитационное взаимодействие, проявлением которого служит сила тяжести, является наименее интенсивным. Как и в случае электромагнитного взаимодействия силы гравитационного взаимодействия медленно убывают с расстоянием и радиус его действия считают бесконечным.
Человек может воспринимать два типа взаимодействий: гравитационное и электромагнитное. Сильное и слабое взаимодействия непосредственно не воспринимаются человеком, но они играют основополагающую роль в образовании разнообразных объектов микромира.
В настоящее время заметна тенденция к объединению фундаментальных взаимодействий. Первым успехом здесь стало объединение электромагнитного и слабого взаимодействий в единое электрослабое взаимодействие. Осуществляются попытки объединения электрослабого и сильного взаимодействий. В перспективе ставится задача объединения всех четырех типов фундаментальных взаимодействий – суперобъединение.
2. Закон сохранения и превращения энергии
Открытие закона сохранения и превращения энергии явилось одним из величайших достижений науки 19 века. Его открытие непосредственно связано с предыдущем развитием всех областей физики и естествознания. Независимо друг от друга почти одновременно к установлению закона сохранения и превращения энергии пришли Юлиус Роберт Майер (1814-1878), Джем Прескотт Джоуль (1818-1889) и Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц (1821-1894).
Р. Майер пришел к идее превращения и сохранения энергии в 1841 г. Журнал «Annalen der Physik» публикует первую его научную статью «О количественном и качественном определении сил», в которой он пишет «Движение, теплота и, как мы намерены показать в дальнейшем, электричество представляют собой явления, которые могут быть сведены к одной силе [энергии], которые изменяются друг другом и переходят друг в друга по определенным законам».
К сожалению, эта работа, как и вторая его работа «Замечания о силах неживой природы» (1842) не привлекли внимания ученых. Интерес к данной проблеме у физиков появился только после публикации работ Джоуля и Гельмгольца.
В 1842 г. под влиянием работ Майкла Фарадея (1791-1867) Джоуль исследует тепловые эффекты электрического тока (закон Джоуля-Ленца). В 1843 г. он определяет механический эквивалент теплоты (4,5 Дж/кал), впоследствии он усовершенствует свои опыты и будет проводить их вплоть до 1878 г.
Расчеты Майера и опыты Джоуля позволили сформулировать принцип эквивалентности между теплотой и работой: «во всех случаях, когда из теплоты появляется работа, тратится количество тепла, равное полученной работе, и наоборот, при затрате работы получается то же количество тепл а». Этот вывод получил название первого начала термодинамики.
Если в работах Майера для установления закона сохранения и превращения энергии большую роль сыграло общефилософское убеждение во взаимосвязи сил природы, для Джоуля его эксперименты, то немецкий ученый Гельмгольц в своих работах, в частности «О сохранении силы» (1847), проанализировал закономерности превращения энергии с точки зрения физической теории. Гельмгольц сумел связать воедино результаты всех многих исследований, относящихся к разным областям физики.
3. Электромагнитная концепция. Корпускулярно-волновой дуализм света
Электродинамика – наука, о свойствах и закономерностях поведения особого вида материи – электромагнитного поля, посредством которого осуществляется взаимодействие между электрическими зарядами и токами.
Понятие поля для описания электромагнитных явлений было введено английским физиком Майклом Фарадеем, которому принадлежит открытие явления электромагнитной индукции. Сущность явления электромагнитной индукции состоит в том, что переменное магнитное поле всегда порождает в окружающем пространстве электрическое поле с замкнутыми силовыми линиями (вихревое электрическое поле). На этом явлении основана работа электродвигателей и генераторов электрического тока.
Помимо открытия явления электромагнитной индукции (1831) следует отнести к достижениям Фарадея следующие: открытие законов электролиза (1834), обнаружение поляризации диэлектриков и введение понятия диэлектрической проницаемости (1837), экспериментальное доказательство закона сохранения электрического заряда (1843), открытие диамагнетизма и обнаружение явления вращения плоскости поляризации света в веществе, помещенном в магнитное поле (1845), открытие парамагнетизма (1847) и др.
Математическая теория электромагнитного поля была позднее развита английским физиком Джемсом Клерком Максвеллом (1831-1897). Все основные проявления электромагнитного поля он выражает с помощью систем из двадцати уравнений (впоследствии О. Хевисайдом и Г. Герцем система уравнений Максвелла приводится к более простому виду, который используется в наши дни). Из этих уравнений вытекает: 1) переменное магнитное поле всегда связано с порождаемым им электрическим полем, а переменное электрическое поле связано с порождаемым им магнитным, т.е. электрическое и магнитное поля неразрывно связаны друг с другом и образуют единое электромагнитное поле; 2) существование электромагнитных волн, которые распространяются в вакууме со скоростью совпадающей со скоростью распространения света; 3) поперечность электромагнитных волн: «Электромагнитное поле в каждой точке характеризуется напряженностью электрического и магнитного полей. Напряженность электрического и магнитного полей – величины векторные, т.к. характеризуются не только величиной, но и направлением. Векторы напряженности полей взаимно перпендикулярны и перпендикулярны к направлению распространения».
Вывод Максвелла о том, что скорость распространения электромагнитных волн совпадает со скоростью распространения света приводит к созданию электромагнитной теории света, согласно которой свет представляет собой частный случай электромагнитных волн в диапазоне от 380 до 760 нм. Экспериментально электромагнитные волны были обнаружены немецким физиком Генрихом Рудольфом Герцем (1857-1894).
Корпускулярно-волновой дуализм света. К концу 17 в. возникают две теории света: корпускулярная, предложенная И. Ньютоном, согласно которой свет представляет собой поток частиц, и волновая, предложенная Х. Гюйгенсом, в которой свет рассматривался как упругая волна.
К началу 19 в. были открыты явления интерференции и дифракции света, в которых свет проявляет волновые свойства. Интерференция света заключается в том, что при взаимном наложении двух или нескольких световых волн происходит перераспределение энергии в пространстве. Для наблюдения устойчивой картины интерференции (чередование светлых и темных полос на экране) необходимо соблюдение условия когерентности волн, т.е. самосогласованного протекания колебательных и волновых процессов. Дифракция света состоит в явлении отклонения света от прямолинейного распространения на различных препятствиях, размеры которых сравнимы с длиной волны. Поляризация света проявляет себя в изменении интенсивности света в зависимости от взаимной ориентации кристаллов при пропускании света через них. Это явление объясняется на основе предположения о поперечности световых волн.
Дата добавления: 2015-12-18; просмотров: 28; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!