что звук по отношению к воздуху. В этот период стала популярна

корпускулярная теория света, согласно которой световые явления объяснялись

испусканием частиц светящимися телами. Были попытки объяснить электрические

и магнитные явления существованием неких материальных субстанций

соответствующих этим явлениям. «Их относили к различным субстанциальным

сферам. Даже в начале XIX в. магнитные и электрические процессы

объяснялись наличием соответственно магнитной и электрической

жидкостей».[6]

Явления связанные с электричеством магнетизмом и светом были известны

давно и ученые, изучая их, пытались объяснить эти явления по раздельности,

но с 1820г. такой подход стал невозможен, так как нельзя было игнорировать

работы, проведенные Ампером и Эрстедом. В 1820г. Эрстедом и Ампером были

сделаны открытия, в результате чего стала явной связь между электричеством

и магнетизмом. Ампер обнаружил то, что если через проводник расположенный

рядом с магнитом пропустить ток то на этот проводник начинают действовать

силы со стороны поля магнита. Эрстед наблюдал другой эффект: влияние

электрического тока протекающего по проводнику на магнитную стрелку,

находящуюся рядом с проводником. Из этого можно было сделать вывод, что

изменение электрического поля сопровождается возникновением магнитного

поля. Эйнштейн отмечал особое значение сделанным открытиям: «Изменение

электрического поля, произведенное движением заряда, всегда сопровождается

магнитным полем - заключение основано на опыте Эрстеда, но оно содержит

нечто большее. Оно содержит признание того, что связь электрического поля,

изменяющегося со временем, с магнитным полем весьма существенна»[7].

На базе экспериментальных данных, накопленных Эрстедом, Ампером,

Фарадеем и другими учеными, Максвелл создал целостную теорию

электромагнетизма. Позднее, проведенные им исследования привели к

заключению о том, что свет и электромагнитные волны имеет единую природу.

Наряду с этим было обнаружено что электрическое и магнитное поле обладает

таким свойством, как энергия. Об этом Эйнштейн писал: «Будучи вначале лишь

вспомогательной моделью поле становится все более и более реальным.

Приписывание полю энергии является дальнейшим шагом в развитии, в котором

понятие поля оказывается все более существенным, а субстанциальные

концепции, свойственные механистической точке зрения, все более отходят на

второй план».[8] Максвелл также показал, что электромагнитное поле будучи

один раз созданным, может существовать самостоятельно, независимо от

источника. Однако он не выделил поле в отдельную форму материи, которая

была бы отлична от вещества.

Дальнейшее развитие теории электромагнетизма рядом ученых, в том числе

Г.А. Лоренцем, поколебало привычную картину мира. Так в электронной теории

Лоренца в отличие от электродинамики Максвелла заряд, порождающий

электромагнитное поле, представлялся уже не формально, роль носителя

заряда и источника поля у Лоренца начали играть электроны. Но на пути

выяснения связи электромагнитного поля с веществом возникло новое

препятствие. Вещество в соответствии с классическими представлениями

мыслилось как дискретное материальное образование, а поле представлялось

непрерывной средой. Свойства вещества и поля считались несовместимыми.

Первым кто перебросил мост через эту пропасть, разделявшую вещество и поле,

был М. Планк. Он пришел к выводу, что процессы испускания и поглощения поля

веществом происходят дискретно, квантами с энергией E=h(. В результате

этого изменилось представления о поле и веществе и привело к тому что было

снято препятствие к признанию поля как формы материи. Эйнштейн пошел

дальше, он высказал предположение о том, что электромагнитное излучение не

только испускается и поглощается порциями, но распространяется дискретно.

Он говорил что свободное излучение это поток квантов. Эйнштейн поставил в

соответствие кванту света, по аналогии с веществом, импульс [pic]-

величина которого выражалась через энергию E/c=h(/c (существование импульса

было доказано в опытах проведенных русским ученым П. Н. Лебедевым в опытах

по измерению давления света на твердые тела и газы). Здесь Эйнштейн показал

совместимость свойств вещества и поля, так как левая часть приведенного

выше соотношения отражает корпускулярные свойства, а правая - волновые.

Таким образом, подходя к рубежу XIX столетия, было накоплено множество

фактов относительно представлений о поле и веществе. Многие ученые стали

считать поле и вещество двумя формами существования материи, исходя из

этого, а также ряда других соображений, возникла необходимость соединения

механики и электродинамики. «Однако так просто присоединить законы

электродинамики к законам движения Ньютона и объявить их единой системой,

описывающей механические и электромагнитные явления в любой инерциальной

системе отсчета, оказалось невозможным».[9] Невозможность такого

объединения двух теорий вытекала из того, что эти теории, как уже

говорилось ранее, основаны на разных принципах, это выражалось в том, что

законы электродинамики в отличие от законов классической механики являются

нековариантными относительно преобразований Галилея.

Для того чтобы построить единую систему, в которую бы входила и

механика и электродинамика существовало два наиболее очевидных пути. Первый

состоял в том, чтобы изменить уравнения Максвелла, то есть законы

электродинамики таким образом, чтобы они стали удовлетворять

преобразованиям Галилея. Второй путь был связан с классической механикой и

требовал ее пересмотра и в частности введения вместо преобразований Галилея

других преобразований, которые обеспечили бы ковариантность как законов

механики так и законов электродинамики.

Верным оказался второй путь, по которому и пошел Эйнштейн, создав

специальную теорию относительности, которая окончательно утвердила новые

представления о материи в своих правах.

В дальнейшем знания о материи были дополнены и расширены, более ярко

стала выражена интеграция механических и волновых свойств материи. Это

можно показать на примере теории, которая была представлена в 1924 г. Луи

де Бройлем в ней де Бройль высказал предположение о том, что не только

волны обладают корпускулярными свойствами, но и частицы вещества в свою

очередь обладают волновыми свойствами. Так де Бройль поставил в

соответствие движущейся частице волновую характеристику - длину волны

(=h/p, где p - импульс частицы. Основываясь на этих идеях, Э. Шредингер

создал квантовую механику, где движение частицы описывается с помощью

волновых уравнений. И эти теории, показавшие наличие волновых свойств у

вещества, были подтверждены экспериментально - так например, было

обнаружено при прохождении микрочастиц через кристаллическую решетку можно

наблюдать такие явления, как раньше считалось, присущие только свету, это

дифракция и интерференция.

А также была разработана теория квантового поля, в основе которого

лежит понятие о квантовом поле - особый вид материи, оно находится в

состоянии частицы так и в состоянии поля. Элементарная частица в этой

теории представляется как возбужденное состояние квантового поля. Поле -

это тот же особый вид материи, который характерен и для частиц, но только

находящийся в невозбужденном состоянии. На практике было показано, если

энергия кванта электромагнитного поля превысит собственную энергию

электрона и позитрона которая, как мы знаем из теории относительности,

равна mc2 и если такой квант столкнется с ядром, то в результате

взаимодействия электромагнитного кванта и ядра возникнет пара электрон -

позитрон. Существует также обратный процесс: при столкновении электрона и

позитрона происходит аннигиляция - вместо двух частиц появляются два (-

кванта. Такие взаимопревращения поля в вещество и назад вещества в поле

указывают на существование тесной связи вещественной и полевой формы

материи, что и было взято в основу при создании многих теорий, в том числе

и в теории относительности.

Как можно видеть, после опубликования в 1905г. специальной теории

относительности было сделано много открытий связанных с частными

исследованиями материи, но все эти открытия полагались на то общее

представление о материи, которое было впервые дано в работах Эйнштейна в

виде целостной и непротиворечивой картины.

Пространство и время

Проблема пространства и времени, как и проблема материи,

непосредственно связана с физической наукой и философией. В диалектическом

материализме дается общее определение пространства и времени как форм бытия

материи. «С позиций научного материализма, который основывается на данных

частных наук, пространство и время - не самостоятельные независимые от

материи реальности, а внутренние формы ее бытия»[10], а следовательно, они

неразрывно связаны с материей, неотрывны от нее. Такое представление о

пространстве и времени имеет место и в современной физике, однако в период

господства классической механики было не так - пространство было оторвано

от материи, не было связано с ней, не являлось ее свойством. Такое

положение пространства относительно материи вытекало из учения Ньютона, он

писал, что «абсолютное пространство по самой сущности безотносительно к

чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным.

Относительное есть его мера или какая-либо ограниченная подвижная часть,

которая определяется нашими чувствами по положению его относительно

Страницы: 1, 2, 3