4. Механистическая картина Мира и новые научные от-крытия на рубеже XIX и XX вв.: рентгеновские лучи, естественная и искусственная радиоактивность

   1. Механистическая картина мира

В рамках механистической картины мира сложилась дис-кретная (корпускулярная) модель реальности (материи). Материя – вещественная субстанция, состоящая из атомов и молекул (кор-пускул). Атомы абсолютно прочны, неделимы, непроницаемы, характеризуются понятиями массы и веса. Характерна тенденция сведения закономерностей высших форм движения материи к закономерностям простейшей его формы – механическому дви-жению. Основанием для такой единой картины мира послужил всеобъемлющий характер открытых И. Ньютоном законов дви-жения тел. Этим законам с удивительной точностью подчиняют-ся как громадные небесные тела, так и мельчайшие песчинки, гонимые ветром и даже ветер - движение невидимых глазом час-тиц воздуха - подчиняется тем же законам. Однако простая меха-ническая (механистическая или даже метафизическая) картина мира оказалась несостоятельной. Выяснилось, что электромаг-нитные процессы не подчиняются законам механики И. Ньютона. Настало время электродинамики. Но вопросы, на которые не бы-ло ответов, продолжали накапливаться. Внешний фотоэффект, давление света, эффект Комптона, тепловое излучение не могли быть объяснены с позиций классической механики и электроди-намики.

Важным с гносеологической точки зрения оставался во-прос о единстве материи – материи вещественной и полевой. А когда была открыта естественная радиоактивность, то ситуация в естественных науках стала критической, т.к. количество необъяс-нимых явлений стало слишком велико, чтобы на это не обращать внимание. Была ли не права механика, «царица наук», классиче-ская электродинамика и термодинамика или они занимались только частными вопросами, и пришло время создавать более общую теорию, которая бы включала эти науки как отдельные части единого целого?

Латинское выражение Natura non facit saltus (природа не делает скачков), сказанное математиком Г.В. Лейбницем, одним из основоположников дифференциального исчисления, можно было бы поставить девизом к ходу развития естественных наук в прошлом. Но открытия начала XX в. ломали сложившиеся сте-реотипы. Новые свойства материи, казалось, противоречили при-вычным классическим представлениям.

Шел одновременный процесс разработки новой теории и ее изучения учащимися. Обучающие и обучаемые одинаково чувствовали себя студентами. Создание квантовой теории яви-лось результатом совместного труда десятков учёных-теоретиков и экспериментаторов многих стран. Первая половина XX в. названа временем «интеллектуальной лихорадки». Благодаря созданию абсолютно новых приборов и устройств на основе новых открытий этот период характеризуется как научно-техническая революция.

2. Открытие рентгеновских лучей, естественной и искусственной радиоактивности

В. К. Рентген сообщил об открытии им нового вида лучей на заседании Вюрцбургского физико-медицинского общества 28 декабря 1895 г. В январе 1896 г. А. Пуанкаре, известный физик и математик, на заседании Парижской Академии наук сделал со-общение об открытых лучах (Х-лучах). Сообщение было проил-люстрировано фотографиями, сделанными самим В.К. Рентге-ном. Присутствовавший на заседании А. Беккерель, профессор Высшей технической школы в Париже, задался вопросом, воз-можно ли, что все флуоресцирующие вещества под воздействием солнечного света испускают лучи, подобные рентгеновским. А. Беккерель положил соль урана на фотопластинку, завернул в чёрную светонепроницаемую бумагу и оставил их на некоторое время под солнечными лучами. После проявления фотопластинка оказалась засвеченной. Но последующие опыты показали, что соль урана засвечивает фотопластинку и в полной темноте. Связь между свойством флуоресцировать и испускать невидимые гла-зом лучи, подобные рентгеновским, не подтвердилась. Из сле-дующих опытов стало ясно, что А. Беккерель открыл излучение, источником которого был уран. При этом лучи испускались не-прерывно и без предварительного возбуждения. Сначала лучи были по аналогии с рентгеновскими названы лучами Беккереля. Впоследствии выяснилось, что А. Беккерель открыл новое явле-ние – радиоактивность вещества – самопроизвольное испускание частиц и электромагнитного излучения рядом веществ. Открытие А. Беккереля было оценено медалью Гельмгольца, присуждаемой немецкой Академией наук и Нобелевской премией.

Открытия В.К. Рентгена и А. Беккереля фактически от-крыли физику XX в. М. и П. Кюри теоретически объяснили и подробно исследовали естественную радиоактивность. М. Кюри (Склодовская-Кюри) выбрала исследования лучей, открытых Беккерелем, темой своей докторской диссертации. Первые инте-ресные результаты обнаружились уже в 1898 г. Именно М. Кюри назвала свойство атомов испускать лучи радиоактивностью, а сами вещества – радиоактивными элементами (радиация, т.е. из-лучение, радиоактивность, радий – однокоренные слова). П. Кю-ри, будучи известным физиком-экспериментатором, исследовал электрические свойства кристаллов, взаимосвязь между магне-тизмом и температурой, а в области теоретической физики сфор-мулировал принцип симметрии применительно к электрическим и магнитным полям. С весны 1898 г. оба физика работали вместе. В июле 1895 г. состоялась свадьба М. Склодовской и П. Кюри. Ситуация повторилась и у И. Кюри (Жолио-Кюри) и Ф. Жолио. Трагическая смерть Пьера в результате несчастного случая пре-рвала сотрудничество супругов-учёных М. и П. Кюри, продол-жавшееся только восемь лет. Далее М. Склодовская-Кюри про-должала работать одна.

Только основными результатами совместных исследова-ний учёных стало открытие двух новых элементов: полония, на-званного так в честь родины М. Кюри – Польши, и радия. По-следний элемент обладал «неслыханной» интенсивностью излу-чения и был поэтому назван «радий», т.е. «излучающий». На вы-деление радия ушло четыре года тяжёлой физической работы по выделению из тонн шлака чистого вещества. В течение после-дующих шести лет учёные опубликовали более 30 научных ра-бот. Учёные занимались и прикладными вопросами: предметом их исследования было физиологическое действие лучей радия, радиоактивность газов в водах термальных источников, исполь-зование радиоактивного распада для измерения временных пе-риодов в истории Земли. Так же, как В.К. Рентген, М. и П. Кюри считали, что коммерческое использование научных открытий противоречит самому духу науки, поэтому отказались от патент-ной защиты своих открытий и изобретений. Открытие радиоак-тивности оказало сильное влияние на развитие физики и медици-ны. Одним из первых подопытных стал сам П. Кюри. Работа с рудой и очищенным радием приводила к тяжёлым ожогам и дру-гим физиологическим воздействиям, которые П. Кюри описывал в научном дневнике с объективностью стороннего наблюдателя. Обширная исследовательская работа в этой области привела к появлению новой отрасли практической медицины – радиотера-пии (кюритерапии), используемой для борьбы с тяжёлыми злока-чественными заболеваниями. То, что открытие радия стало «бла-годеянием для человечества» М. Кюри назвала «лучшей наградой за многолетние великие усилия».

В 1903 г. П. и М. Кюри вместе с А. Беккерелем получили Нобелевскую премию за открытие радиоактивности.