10. Корпускулярно-волновая концепция материи

Корпускулярно-волновая концепция описания природы, или идея о корпускулярно-волновом дуализме света и микрочастиц, была выдвинута в форме гипотезы французским ученым Луи де Бройлем в 1923 году. Наука подходила к этому открытию достаточно продолжительное время. Известно, что Ньютон, рассматривая световые явления, выдвинул гипотезу о корпускулярной, т. е. состоящей из мельчайших материальных частиц, природе света. Но после открытия явлений интерференции и дифракции возобладала волновая теория света, в которой усомнились, открыв явление фотоэффекта. Вновь была признана корпускулярная теория, тем более что произошло открытие фотонов - световых частиц. Только после таких пертурбаций ученые сошлись во мнении, что природа света дуалистична – в одних явлениях, таких, как интерференция и дифракция, свет проявляет себя, как волна, а в других процессах – как корпускула – материальная частица.

Л. де Бройль утверждал, что не только фотоны, но и электроны, и любые другие частицы материи, наряду с корпускулярными, обладают волновыми свойствами. Согласно гипотезе Л. де Бройля, с любой частицей, обладающей импульсом, сопоставляется волновой процесс с длиной волны , определяемой формулой l =h/p , где h – постоянная Планка, p – импульс частицы, равный произведению ее массы на скорость. Гипотеза де Бройля нашла подтверждение в экспериментах К. Дэвиссона и Л. Джермера, которые обнаружили рассеивающийся пучок электронов от дифракционной решетки, дававший дифракционную картину. Таким образом было подтверждено, что всем микрообъектам присущи и волновые, и корпускулярные свойства, в зависимости от внешних условий они могут проявить себя в виде волны либо в виде частицы.

Прогресс в изучении электрических, магнитных и оптических явлений привел к созданию электромагнитной теории, закономерным итогом развития которой стало создание теории относительности А. Эйнштейном.

Специальная и общая теории относительности, разработанные Эйнштейном, значительно дополнили представления о времени и пространстве, где происходят все физические явления и процессы.

Эйнштейн пересмотрел прежние взгляды на время и пространство. Отказавшись от прежнего взгляда об абсолютности этих параметров, он выдвинул понятие о пространственно-временном континууме, или непрерывности. Теория относительности стала рассматривать ход физических процессов и явлений в четырехмерном пространстве, где есть три пространственные координаты тела X,Y,Z и четвертая координата - время T .

Из специальной теории относительности следовало, что относительны длины и промежутки времени, относительна одновременность событий.

Каким образом данное понимание времени и пространства связано с концепцией корпускулярно- волнового дуализма?

Дело в том, что, открывая и объясняя явления, происходившие в мире микрочастиц, исследователи столкнулись идеями, а потом и с фактами, которые не согласовывались с прежними представлениями о времени и пространстве. За время своего развития классическая механика не могла столкнуться с фактами скоростей, в несколько тысяч раз превышавших скорости скачущей лошади или едущего паровоза. С этим столкнулись ученые в области электродинамики, а также при изучении квантовых свойств света. Корпускулярно-волновая теория и пространственно-временной континуум стали основополагающими концепциями при рассмотрении явлений, происходящих на всех уровнях материи.