База знаний студента. Реферат, курсовая, контрольная, диплом на заказ

курсовые,контрольные,дипломы,рефераты

Предмет физика — Физика

Посмотреть видео по теме Реферата

     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-

хов в преодолении  этой  недостаточности  вынуждено  при  решении

конкретных задач  до  сих пор ограничиваться лишь незначительными

модификациями квантово-релятивистского концептуального  аппарата,

не затрагивающими его принципиальных основ.

     Но стоит подчеркнуть,  что релятивистская квантовая механика

позволяет решать вопросы, относящиеся к превращениям элементарных

частиц. Согласно этой теории,  пространство, в котором нет элект-

ронов, позитронов, фотонов и т. д., называемое по традиции "ваку-

умом", на самом деле не есть пустое пространство. В нем существу-

ют "минимальные поля", реальность которых доказана существованием

некоторых явлений,  открытых в атомных спектрах. Открытие матери-

альности физического  атома - новая замечетельная иллюстрация не-

исчерпаемости материи.

            Движение: абсолютность и относительность.

     После открытия атома стало очевидно,  что материя бесконечна

и неисчерпаема.  Но существование  любого  материального  объекта

возможно только благодаря действию образующих ее элементов и вза-

имодействию этого объекта с внешним окружением.

     Взаимодействие приводит к изменению свойств, отношений, сос-

тояний объекта.  Изменение в философии обозначается понятием дви-

жения. Т.  о.,  движение внутренне присуще материи,  ибо движение

есть форма бытия материи. Достижения физики XIX-XX вв. значитель-

но повлияли на представления о смысле движения.

     Квантовая теория, появившаяся в связи с парадоксами объясне-

ния наблюдаемого  распределения энергии в спектре излучения абсо-

лютно черного тела  (  Планк,1900)  явлениями  фотоэффекта  (Эйн-

штейн,1905 ) и противоречиями планетарной модели мира ( Бор,1913)

стала общей теорией взаимодействия и  движения  микрообъектов.  В

связи с  этим  физика  движения в специальной  теории относитель-

ности ( Эйнштейн,1905 ) сделала ненужными представления об  эфире

как абсолютной  системе отсчета.  Это дало возможность и в физике

взаимодействий отказаться от эфира и приписать полю самостоятель-

ное существование.

     Различные виды движения материи способны превращаться в друг

друга. Такие  превращения  могут происходить или в пределах одной

физической системы ( например,  когда механическое движение прев-

ращается в тепловое ),  или движение в одной системе может возбу-

дить движение в других.  Однако,  при всех превращениях, движение

не уничтожается и не возникает,  т. е. абсолютно. Доказательством

этого положения выступило открытие  в  физике  закона  сохранения

энергии (  закона сохранения движения - в более широком смысле ).

Но одновременно со своей  абсолютностью,  движение  относительно,

т.к. физические  системы  движутся относительно других физических

систем. Доказательством этого положения выступает открытие  прин-

ципа относительности Галилеем в 1636 г. Несмотря на то, что прин-

цип относительности был открыт в XVII в.,он не применялся в клас-

сической физике только потому,  что все существенные результаты в

ней были получены раньше,  чем было понято его значение.  Но этот

принцип оказался незаменимым в релятивистской физике, хотя играет

одинаковую роль и в классической, и в релятивистской теории.

     Вопрос об объективной реальности в квантовой физике.

     Вопрос об объективности явлений открытых современной физикой

можно проследить на примере квантовой механики.

     Квантовая механика -  физическая  теория  частиц  и  явлений

атомного масштаба  -  покоится на открытии двуединой корпускуляр-

но-волновой природы атомных объектов.  С точки зрения диалектики,

все это не вызывает никаких недоумений, ибо диалектика учит нахо-

дить не противоречия,  какие существуют в  материальной  действи-

тельности в  движении и развитии,  и отображать их в понятиях.  В

самом деле,  законы квантовой механики  отражают  одновременно  и

корпускулярные, и  волновые свойства движущегося вещества в отли-

чие от законов классической механики,  которые отражают  движение

вещества только  в  корпускулярном аспекте.Квантовые величины ха-

рактеризуют не просто корпускулярную,  но одновременно и волновую

природу атомных  процессов.  Именно  поэтому квантовые величины -

суть величины особого рода и,  в частности, не сводятся к класси-

ческим величинам, хотя последние используются при их определении,

подобно тому,  как скорость в классической механике не сводится к

пути и времени,  хотя без последних не определяется.  Разумеется,

квантовые величины связываются  друг  с  другом  по-иному  нежели

классические величины, что и демонстрируется, например, соотноше-

нием неопределенностей для импульса и координаты.  Отображая объ-

ективные свойства атомов, соотношение неопределенностей позволяет

находить новые факты об атомах ( например,применяя его к  вопросу

о составе  атомного ядра,  можно доказать,  что в атомном ядре не

может быть электронов ). Понятие квантового импульса, соотношение

неопределенностей, как и вся квантовая механика,  отражают строе-

ние и свойства материи на ее,так сказать, атомном уровне. Кванто-

вая механика  всем  своим содержанием свидетельствует о новых ги-

гантских успехах человеческого разума,  о том, что человек прошел

еще одну  существенную ступень в своем познании и овладении зако-

нами природы. Эти взгляды на квантовую механику представлены оте-

чественной наукой, а также учеными других стран: П. Ланжевен, Луи

Вижье ( Франция), Д. Бом (Америка), Л. Яноши (Венгрия) и др.

     Существуют, однако,  и другие воззрения на квантовую механи-

ку, известные под названием "копенгагенской интерпритации", исхо-

дящей из идеалистической позиции. Ее представляют прежде всего Н.

Бор и В.  Гейзенберг - физики, создавшие вместе с Э.Шредингером и

П. Дираком  квантовую механику.  Суть "копенгагенской интерприта-

ции" квантовой механики ( в изложении Бора и Гейзенберга  )  сво-

дится к  следующему:  сочетание волновых и корпускулярных понятий

при описании атомных явлений недопустимо: уж слишком они противо-

речивы. Но,  вместе с тем, необходимо осмыслить в понятиях физики

те эксперементы, которые неопровержимо свидетельствуют о волновых

и корпускулярных  свойствах  движущихся атомных объектов.  Других

понятий, описывающих атомные эксперементы,  кроме понятий класси-

ческой механики,  нет.  Чтобы  применять без противоречий понятия

классической механики, необходимо признать существующим принципи-

ально неконтролируемое  взаимодействие,  между атомным объектом и

прибором, которое ведет к тому, что в атомной области использова-

ние одного классического понятия ( например, импульса ) исключает

другое ( координату ).  С этой точки зрения понятие атома или его

импульса существуют  реально только при наблюдении атома прибором

соответствующего класса.  Развитие этих идей приводит к утвержде-

нию: если  при  описании поведения электронов пользоваться прост-

ранственно-временными понятиями,  то обязателен отказ от  причин-

ности; если  же  пользоваться понятиями причинности,  то столь же

обязательно представлять электроны вне пространства и времени. Т.

о., пространственно-временное  описание  и  принципы  причинности

исключают друг друга и в этом смысле являются "дополнительными".

Руководствуясь концепцией дополнительности, Бор и Гейзенберг выс-

казались за пересмотр в квантовой механике вопроса об объективной

реальности, причинности и необходимости.

     Вся суть в том,  что "копенгагенская интерпретация" пытается

решить неправильно ею же поставленную задачу: проследить за пове-

дением атомного объекта, принципиально не выходя за рамки понятий

классической механики.  Когда же выясняется, что эта задача невы-

полнима, отрицательный результат такой попытки рассматривается не

как необходимое  следствие существования волновых свойств атомных

объектов, а приписываются наличию  некоторого  "неконтролируемого

взаимодействия" между объектом и прибором, т. е. наличию дополни-

тельности. Но принципиальной неконтролируемости не  существует  -

это доказали  труды современных ученых-физиков.  Теория принципи-

альной неконтролируемости и дополнительности есть лишь  фантасти-

ческое отражение нераздельных корпускулярно-волновых свойств мик-

рообъекта.

                       Проблема причинности.

     Бор и Гейзенберг неправильно  увидели  в  философском  свете

свои собственные  достижения  в науке.  Это отразилось у них и на

разборе проблемы причинности, которая в современных дискуссиях по

квантовой механике занимает важнейшее место

     "Копенгагенская интерпритация" именно  потому,  что  она  не

признает объективной реальности,  существующей независимо от наб-

людения, приходит к заключению, что причинность - "неплодотворная

и бессмысленная спекуляция", устарелое понятие, на смену которому

пришло, мол, понятие дополнительности, что квантовая механика ин-

детерминистична и т. д.

     На самом деле квантовая механика чужда  индетерминистическим

концепциям. Всем своим научным содержанием она подтверждает науч-

ный материализм нашей эпохи.

     Вместе с  тем  научный материализм указал квантовой механике

выход из тупика индетерминизма на безграничные просторы  познания

закономерностей микроявлений.

     Детерминизм, т.е.  признание того,  что все явления природы,

необходимо закономерно,  причинно связаны друг с другом,  лежит в

основе науки.  Существующая в мире случайность представляет собой

форму проявления  необходимости  и  может  быть  правильно понята

только в связи с необходимостью и на ее основе. Одну из форм все-

общей взаимозависимости  явлений  материального  мира  составляет

причинность. История науки,  в том числе физики и механики, как и

вся общественная практика человека,  приводит к выводу,  что наши

знание закономерных, необходимых, причинных связей явлений приро-

ды становится  с  развитием науки и практики все более глубоким и

полным, преодолевая  относительную  ограниченность,  свойственную

науке на отдельных ее ступенях.

     Квантовая механика дает великолепный материал для  подтверж-

дения этих положений. Открытие Гейзенбергом соотношения неопреде-

ленностей и Шредингером волнового уравнения, имеющего в квантовой

механике такое же значение, как законы Ньютона в классической ме-

ханике, открытие своеобразных статистических законов атомных  яв-

лений, о которых старая физика и не догадывалась, знаменовали со-

бой прогресс  в  познании  объективных  закономерностей  природы,

дальнейшее углубление нашего знания объективных причинных связей.

Объективные закономерные,  причинные связи явлений не сводятся  к

тем причинным связям, которые выразила в своих уравнениях класси-

ческая механика;  они бесконечно многообразнее и  "удивительнее",

чем это допускал механический материализм.

     Для правильного ответа на филосовский вопрос о  причинности,

поставленный квантовой механикой,  важно учесть следующее положе-

ние Ленина:  "Казуальность, обычно нами понимаемая, есть лишь ма-

лая частичка всемирной связи6 но ...  частичка не субъективной, а

объективной реальной связи". ( 5,с. 136 )

     Философские размышления  о  пространстве  и  времени.

     Достижения физики  XIX-XX вв.  значительно повлияли на конк-

ретные представления о смысле таких  философских  категорий,  как

пространство и время.

     Современные физические представления о пространстве и време-

ни разработаны теорией относительности; по сравнению с классичес-

кой физикой - это новая ступень в познании физикой объективно-ре-

альных пространств и времени.  Теория относительности,  созданная

великим физиком нашей  эпохи  А.  Эйнштейном,  связала  в  высшем

единстве классическую механику и электродинамику,  и пересмотрела

основные понятия и положения классической механики, относящиеся к

длине и длительности,  к массе, энергии, импульсу и т. д., подчи-

нив их новым физическим понятиям и положениям,  полнее  и  глубже

отражающим движущуюся материю.

     Для классической физики пространство и время были некими са-

мостоятельными сущностями,  причем  пространство  рассматривалось

как простое вместилище тел,  а время -  как  только  длительность

процессов; пространственно-временные  понятия  выступали  как  не

связанные друг с другом. Теория относительности показала односто-

ронность такого  взгляда на пространство и время.  Пространство и

время органически связаны,  и эта связь отражается в теории отно-

сительности, в математическом аппарате которой фигурируют так на-

зываемые четырехмерные пространственно-временные векторы и тензо-

ры.Эта теория привела к выводам о зависимости ритма часов от сос-

тояния их движения,  зависимости массы от скорости, о взаимозави-

симости между массой и энергией;  все эти выводы широко подтверж-

дены опытом.

     В чем  же  состоят основные выводы теории относительности по

данному вопросу?  Специальная теория относительности,  построения

которой было завершено А. Эйнштейном в 1905 году, доказала, что в

реальном физическом мире пространственные и  временные  интервалы

меняются при  переходе  от одной системы отчета к другой.  Старая

физика считала,  что если системы отсчета движутся  равномерно  и

прямолинейно относительно  друг  друга (такое движение называется

инерциальным), то пространственные интервалы (  расстояние  между

двумя ближними  точками  ),  и временные интервалы ( длительность

между двумя событиями ) не меняются.

     Теория относительности эти представления опровергла, вернее,

показала их ограниченную применимость. Оказалось, что только тог-

да, когда  скорости  движения малы по отношению к скорости света,

можно приблизительно считать, что размеры тел и ход времени оста-

ются одними и теми же,  но когда речь идет о движениях со скорос-

тями, близкими к скорости света,  то изменение пространственных и

временных интервалов становится заметным.  При увеличении относи-

тельной скорости движения системы отсчета пространственные интер-

валы сокращаются, а временные растягиваются.

     До создания теории относительности считалось,  что объектив-

ность пространственно-временного  описания  гарантируется  только

тогда, когда при переходе от одной системы отсчета к другой  сох-

раняются отдельно  пространственные и отдельно временные интерва-

лы. Теория относительности обобщила это положение.  В зависимости

от характера движения систем отсчета драг относительно друга про-

исходят различные расщепления единого пространства-времени на от-

дельно пространственный и отдельно временной интервалы, но проис-

ходят таким образом, что изменение одного как бы компенсирует из-

менение другого.  Получается,  что  расщепление на пространство и

время, которое происходит по-разному при различных скоростях дви-

жения, осуществляется  так,  что пространственно-временной интер-

вал, т.е.  совместное пространство-время ( расстояние между двумя

близлежащими точками пространства и времени ),  всегда сохраняет-

ся, или,  выражаясь научным языком, остается инвариантом. Тем са-

мым специальная  теория относительности раскрыла внутреннюю связь

между собой пространства и времени как форм бытия материи. С дру-

гой стороны,  поскольку само изменение пространственных и времен-

ных интервалов зависит  от  характера  движения,  то  выяснилось,

пространство и время определяются состояниями движущейся материи.

Они таковы, какова движущаяся материя.

     Идей специальной  теории относительности получила дальнейшее

развитие и конкретизацию в общей теории относительности,  которая

была создана  Эйнштейном  в 1916 г.  В этой теории было показано,

что геометрия пространства-времени определяется  характером  поля

тяготения, которое в свою очередь, определено взаимным расположе-

нием тяготеющих масс.  Вблизи больших тяготеющих масс  происходит

искривление пространства ( его отклонение от евклидовой метрики )

и замедление хода времени.  Если мы зададим геометрию  пространс-

тва-времени, то  тем  самым  автоматически задается характер поля

тяготения, и наоборот:  если задан определенный характер поля тя-

готения, то автоматически задается характер пространства-времени.

Здесь пространство, время, материя и движение оказываются ограни-

ченно сплавленными между собой.

     Пространство-время нашего мира имеет 4 измерения: три из них

характеризуют пространство и одно - время.  В истории философии и

естествознания эти свойства пространства и времени не  раз  пыта-

лись объяснить но естествознание не располагало достаточными воз-

можностями для этого,  поэтому это  положение  было  принято  как

опытный факт.  Первый шаг в обосновании трехмерности пространства

и одномерности времени был сделан австрийским физиком П. Эренфес-

том. Он показал,  что трехмерность пространства является условием

существования устойчивых связанных систем,  состоящих из  2  тел.

Впоследствии этот опыт был обобщен применительно к атомам и моле-

кулам. Было показано,  что только в трехмерном пространстве  воз-

можно образование электронных оболочек вокруг ядра, существование

атомов, молекул и макротел.

     Интересен еще  один момент в размышлениях физики о философс-

ких категориях пространства  и  времени:  относительный  характер

непрерывности и  дискретности  пространства и времени.  Известно,

что представления о непрерывности пространства и времени являются

фундаментальными представлениями теоретической физики.  Их истин-

ность в рамках классической физики и  теории  относительности  не

подвергается сомнению.

     Модель континуального пространства-времени, хорошо служившая

в классической физике и теории относительности, оказывается слиш-

ком бедной для того, чтобы адекватно определить реальную структу-

ру пространства, времени и движения на уровне микромира ( высоко-

энергетических процессов ).  Это проявляется  не  только  в  виде

трудностей с расходимостями, возникающими в процессе квантоэлект-

родинамических расчетов,  но и в необходимости на основании клас-

сической модели  симметрии  пространства-времени  объяснить новые

законы сохранения,  открытые физикой элементарной частиц ( сохра-

нение барионного и лептонного зарядов и др.).

     В связи с этими трудностями значительное распространение по-

лучили концепции,  отвергающие необходимость использования предс-

тавлений о непрерывности пространства и времени в физическом опи-

сании. Одно  из направлений развития релятивистской квантовой фи-

зики, идет по пути отказа от рассмотрения пространственно-времен-

ного аспекта  физической реальности ( теория матрицы рассеяния ).

В связи с этим имели место утверждения о том,  что пространство и

время носит макроскопический характер, а для физики микромира ре-

альность пространства и времени вообще отрицается.  Более широкую

поддержку со стороны физиков и философов получила концепция диск-

ретного пространства-времени. Но несмотря на отдельные успехи ис-

пользование гипотезы  дискретного пространства-времени не привело

пока, к согласованию физических принципов теории  относительности

и квантовой  механики.  На  основании эксперементальных данных по

рассеянию элементарных частиц можно сказать,  что для  интервалов

10 5-15 0 - 10 5-16 0 см пространство является непрерывным.  Т.о., созда-

лась действительная ситуация, которая свидетельствует о необходи-

мости методологического  анализа устоявшихся физических представ-

лений о структуре пространства и времени.  Трудности развития фи-

зики элементарных частиц говорят,  по-видимому, о том, что модель

континуального пространства-времени является идеализацией  струк-

туры реального пространства-времени. Она определенно недостаточна

для полноты описания объектов микромира.  Вместе с тем и гипотеза

только дискретного  пространства и времени не приводит к желанной

полноте. Модель дискретного пространства-времени  также  является

идеализацией.

     Т.о., решение проблемы, видимо, может быть получено на осно-

вании утверждения  о необходимой взаимосвязи непрерывного и диск-

ретного. Впервые это утверждение  высказал  Гегель.  А  В.И.Ленин

указал, кроме того,  на материальное основание этого единства. Он

сказал, что движение есть  единство  непрерывности  (  времени  и

пространства ) и прерывности ( времени и пространства ). Из поло-

жения о единстве прерывного и непрерывного следует  задача  фило-

софского анализа:  выяснение  и исследование различных конкретных

форм этого единства.

     В своей  работе  "Об относительном характере непрерывности и

дискретности" (13,с.133) А.И.Панченко попытался осветить один  из

аспектов взаимосвязи непрерывного и дискретного на основе относи-

тельности этих понятий.  Очевидно,  что затронутая тема  является

обширной и  благодатной для философского исследования,  в котором

она еще очень нуждается.  Вместе с тем, исходя из уже рассмотрен-

ных материалов,  можно сделать некоторые методологические выводы.

Представляется плодотворным подход,  отвергающий абсолютизацию  и

онтологизацию моментов  непрерывности или дискретности в реальной

структуре пространства и времени.  Дискретность  и  непрерывность

пространства-времени, взятые сами по себе в отрыве друг от друга,

представляют собой не более, как идеализации, хотя, быть может, и

необходимые с точки зрения конкретной физической ситуации.  Таким

образом, решить этот вопрос в духе признания взаимного логическо-

го исключения обсуждаемых представлений.

                             - 19 -

                 Неразрешенные вопросы физики.

     Существует огромное количество нерешенных физикой проблем. А

значит, у философии впереди большое поле деятельности. Рассмотрим

некоторые нерешенные проблемы физики.

Физика элементарных частиц.

     Наиболее фундаментальной  было и остается исследование мате-

рии на самом глубоком уровне - уровне элементарных частиц. Накоп-

лен огромный  экспериментальный  материал  по  взаимодействиям  и

превращениям элементарных  частиц,  произвести  же  теоретическое

обобщение этого  материала с единой точки зрения пока не удается.

Не решена задача построения квантовой теории тяготения и т.д.

Астрофизика.

     Развитие физики элементарных частиц и атомного ядра позволи-

ло приблизиться к пониманию таких сложных проблем,  как  эволюция

Вселенной на ранних стадиях развития,  эволюция звезд и образова-

ние химических элементов.  Но остается неясным,  каково состояние

материи при  огромных плотностях и давлениях внутри звезд и "чер-

ных дыр". Все другие проблемы имеют более частный характер и свя-

заны с поисками путей эффективного использования основных законов

для объяснения наблюдаемых явлений и предсказания новых.

Физика ядра.

     После создания протонно-нейтронной модели ядра был достигнут

большой прогресс в понимании структуры  атомных  ядер,  построены

различные приближенные ядерные модели.  Однако,  последовательной

теории атомного ядра, позволяющей расчитать, в частности, энергию

связи нуклонов  в ядре и уровне энергии ядра,  пока нет.  Одна из

важнейших задач - проблема управляемого термоядерного синтеза.

Квантовая электроника.

     Здесь стоят  задачи поисков новых применений лазерного излу-

чения; дальнейшего повышения мощности и расширение диапазона длин

волн лазерного пучка с плавной перестройкой на частоте;  создания

рентгеновских лазеров.

Физика твердого тела.

     Здесь ведутся  активные  поиски нефононных механизмов сверх-

проводимости, что позволило бы создать высокотемпературные сверх-

проводники. Разрабатываются  новые направления исследования твер-

дых тел акустическими методами.  Большое значение имеет  изучение

физики полимеров.

Физика плазмы.

     Возможность изучения плазмы связана с двумя  обстоятельства-

ми. Во-первых, в плазменном состоянии находится подавляющая часть

вещества Вселенной. Во-вторых, именно в высокотемпературной плаз-

ме имеется реальная возможность осуществления управляемого термо-

ядерного синтеза.

     Глобальная проблема,  стоящая  перед физикой плазмы - разра-

ботка эффективных методов разогрева плазмы до порядка 1 млрд гра-

дусов и  удержание ее в этом состоянии в течение времени,  доста-

точного для протекания термоядерной реакции в большей части рабо-

чего объема.

     Разумеется, проблемы современной физики имеются во всех раз-

делах физики и их общее число огромно.

                          Заключение.

     В следствии общности и широты своих законов,  физика  всегда

оказывала воздействие на развитие философии и сама находилась под

ее влиянием. Открывая новые достижения, физика не оставляла фило-

софские вопросы: о материи, о движении, об объективности явлений,

о пространстве и времени, о причинности и необходимости в природе.

     Развитие атомистики привело Э.Резерфорда к открытию атомного

ядра и к созданию планетарной модели атома.  Это достижение углу-

било наши знания о материи и доказало, что материя неисчерпаема и

бесконечна.

     Открытие закона  сохранения  движения и применение по-новому

принципа относительности Галилея дополнили наши знания о движении

материи. Эти  достижения  доказали абсолютность и относительность

движения.

     Вопрос об  объективности  явлений открытых современной физи-

кой, в квантовой механике оказывается далеко не простым.  С точки

зрения диалектики  двуединая корпускулярно-волновая природа атом-

ных объектов не вызывает никаких недоумений. Но существуют и дру-

гие воззрения на квантовую механику, например,"копенгагенская ин-

терпретация", которая не допускает сочетание волновых и корпуску-

лярных понятий.  "Копенгагенская  интерпретация" пытается просле-

дить за поведением атомного объекта,  принципиально не выходя  за

рамки понятий классической механики. Когда же выясняется, что эта

задача невыполнима,  отрицательный результат такой попытки  расс-

матривается не  как  необходимое следствие существования волновых

свойств атомных объектов,  а приписывается наличию  некоего  "не-

контролируемого взаимодействия"  между объектом и прибором,  т.е.

наличию дополнительности. Но современные ученые доказали, что те-

ории принципиальной  неконтролируемости  и  дополнительности есть

лишь фантастическое отражение нераздельных корпускулярно-волновых

свойств микрообъекта.

     Одну из форм всеобщей взаимозависимости явлений материально-

го мира  составляет причинность.  Квантовая механика дает велико-

лепный материал для подтверждения положения о том,  что наше зна-

ние закономерных,  причинных  связей явлений природы становится с

развитием науки более глубоким и полным.

     Достижения физики XIX-XX вв., а именно открытие теории отно-

сительности значительно повлияли на смысл пространства и времени.

Эта теория показала,  что пространство и время органически связа-

ны; и более того, пространственные и временные интервалы меняются

при переходе от одной системы отсчета к другой, причем при увели-

чении относительной скорости движения системы отсчета  пространс-

твенные интервалы сокращаются,  а временные растягиваются. В 20-е

годы нашего столетия П.Эренфест обосновал проблему о трехмерности

пространства и одномерности времени,  которая раньше представляла

собой опытный  факт.

     Открытия современной  науки в микромире высокоэнергетических

процессов поставило перед физикой и философией вопрос о непрерыв-

ности и  дискретности пространства и времени.  И,  хотя,  по этой

проблеме уже сделаны некоторые выводы,  эта тема все же  является

не разработанной.

     Существует огромное количество нерешенных физикой проблем от

фундаментальных, связанных  с элементарными частицами и проблемой

строения и развития Вселенной,  до более частных, связанных с по-

иском путей  эффективного использования основных законов для объ-

яснения наблюдаемых явлений и предсказания новых.

     Очевидно, что перед философией открывается огромное поле де-

ятельности: философски обосновать проблемы  современной  науки  -

физики.

                           Литература.

     1. Большая Советская Энциклопедия. Т.27. Ст."Физика".М.,"Со-

        ветская Энциклопедия",1977.

     2. Введение в философию: Учебник для вузов. В 2 ч.Ч 2 / Фро-

        лов И.Т., Араб-Оглы Э.А. и др. М.: Политиздат, 1989.

     3. История философии для физиков и математиков.  Б.Г. Кузне-

        цов. М.:"Наука", 1974.

     4. Ленин В.И. Соч.,Т.14.

     5. Ленин В.И. Философские тетради. Госполитиздат,1947.

     6. Материалистическая диалектика:  методология естественных,

        общественных и технических наук. М.: "Наука",1983.

     7. Современная    философия     науки:     Хрестоматия     /

        Сост.,вступ.ст. А.А.Печенкина. М.:"Наука", 1994.

     8. Философские вопросы современной физики. Под ред. И.В.Куз-

        нецова, М.Э. Омельяновского. М.: Гос. изд. Полит.литер.,

        1958.

     9. Философия  науки и техники:  Учеб.  пособие / В.С.Степин,

        В.Г.Горохов, М.А.Розов. М.: Контакт-Альфа, 1995.

    10. Философия и методология науки.  В 2  ч.Ч  2  /  Науч.ред.

        В.И.Купцов. М.: SvR-Аргус, 1994.

    11. Философия и мировоззренческие проблемы науки. М.:"Наука",

        1981.

    12. Философия  и  прогресс  физики.  В.С.Готт,   В.Г.Сидоров.

        М.:"Знание", 1986.

    13. Философия и физика. Изд-во Воронежского университета. Во-

        ронеж,1994.

    14. Философская  энциклопедия.  Гл.ред.  Ф.В.   Константинов.

        Ст."Физика". М.:"Советская Энциклопедия",1970.

     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;    

 

 

 

Внимание! Представленный Реферат находится в открытом доступе в сети Интернет, и уже неоднократно сдавался, возможно, даже в твоем учебном заведении.
Советуем не рисковать. Узнай, сколько стоит абсолютно уникальный Реферат по твоей теме:

Новости образования и науки

Заказать уникальную работу

Свои сданные студенческие работы

присылайте нам на e-mail

Client@Stud-Baza.ru