Занятие 2.

1. Оптические явления и их неоднозначная трактовка в классическом естествознании.

2. Электромагнитные явления: понятие, законы, теории. Д. Максвелл и создание теории электромагнитного поля.

3. Основные понятия и принципы электромагнитной картины мира.(ЭМКМ). Трудности и противоречия электромагнитной картины мира.

4. Корпускулярная и волновая концепции описания природы в классическом естествознании.

М е т о д и ч е с к и е у к а з а н и я

Для того чтобы разобраться в первом вопросе темы, необходимо обратиться к истории развития учения о свете, изучаемом в таком разделе физики как оптика. В 1657 г. Ньютон высказал представление о свете как потоке прямолинейно летящих частиц вещества – корпускул. На ее основе хорошо объяснялось прямолинейное распространение света. Для объяснения законов отражения и преломления приходилось принимать новые, довольно искусственные допущения, а явления интерференции и дифракции на основе корпускулярных представлений не объяснялись совсем. Вот почему в 1687 году Р.Гук и Х. Гюйгенс выдвинули представления о свете как механических волнах. Так возникает волновая теория света, на основе которой были поняты явления интерференции и дифракции света, его отражение и преломление. Но волновые представления Гука и Гюйгенса оказались бессильными для объяснения прямолинейного распространения света.

Полная победа волновой теории связана с именем французского ученого Ж. Френеля, создавшего в 1818 году стройную математическую теорию дифракции света. Таким образом, в начале XIX века свет стали представлять как поперечную механическую волну.

Но в 1860-1865 гг. Д. Максвелл разрабатывает теорию электромагнитного поля, на основе которой было предсказано существование электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Это дало максвеллу основания считать свет – одним из видов электромагнитного излучения. Экспериментальное открытие Г. Герцем электромагнитных волн и исследование их свойств подтвердили вывод Максвелла. Итак, в 70-х годах XIX в. под светом стали понимать электромагнитную волну. Таким образом в период классического естествознания были открыты физические явления, которые не могли быть рассмотрены с точки зрения существующей механистической парадигмы. Кроме этого эти явления (световые) могли быть объяснены с точки зрения как волновых, так и корпускулярных представлений.

Во втором вопросе темы рассматриваются электромагнитные явления, открытые в период классического естествознания и которые также нельзя было объяснить на основе механистических воззрений. Необходимо обратить внимание, что электрические и магнитные явления были известны уже в глубокой древности. Однако только исследования М. Фарадея привели к выводу о существовании взаимосвязи между электричеством и магнетизмом.

В третьем вопросе темы раскрываются понятия и принципы электромагнитной картины мира (ЭМКМ). ЭМКМ основывалась на теории электромагнитного поля, идее непрерывности материи и движения, связи пространства и времени как между собой, так и с движущейся материей. Важно отметить, что в рамках ЭМКМ гравитационное и электромагнитное взаимодействие объяснялось исходя из понятия «поле», что означало передачу того и другого взаимодействия с конечной скоростью – скоростью света. Таким образом, принцип дальнодействия МКМ был заменен принципом близкодействия. В ЭМКМ принцип причинности практически не изменяется по сравнению с МКМ. Главными считались однозначные причинно-следственные связи и динамические законы их выражающие. Вероятностные законы не являлись фундаментальными.

Дальнейшее развитие физики показало, что ЭМКМ имеет ограниченный характер. Главная трудность ЭМКМ состояла в том, что континуальное понимание материи не согласовывалось с опытными фактами, подтверждающими дискретность ее свойств – заряда, излучения, действия. Оставалась нерешенной проблема соотношения между полем и зарядом, не удавалось объяснить устойчивость атомов и их спектры, два закона фотоэффекта, излучение абсолютно черного тела.

В четвертом вопросе подводится итог представлениям о материи классического естествознания. Материя существует в двух видах – вещество и поле. Они строго разделены и их превращение друг в друга невозможно. Причем вещество и поле различаются как корпускулярные и волновые сущности. Вещество – дискретно, поле – непрерывно. Дискретность – выражение прерывности, отсутствие целостности, неделимость. В рамках классической физики дискретность и непрерывность выступают как противоречащие друг другу и независимые друг от друга.

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы

1. Какой новый вклад в картину мира вносит электромагнитная теория?

2. В чём заключается роль концепции эфира в формирования понятия поля?

3. Кто и когда создал электромагнитную теорию поля?

4. Какие недостатки теории Максвелла отметил Эйнштейн?

5. Что означает неинвариантность уравнений Максвелла относительно преобразований Галилея?

6. Каково соотношение правил преобразования Галилея, Лоренца?

7. Кем и когда было осуществлено экспериментальное подтверждение теории Максвелла?

8. Чем отличается вещество от поля?

9. Чем свет отличается от звука и что это такое? Что он даёт?

10. Что такое интерференция и дифракция света?

Рефераты и доклады

Развитие представлений об электричестве и магнетизме

Жизнь и творчество М.Фарадея.

Эксперименты Р.Герца.

Основы электронной теории Г.А.Лоренца.

Основные экспериментальные законы электромагнетизма.

Б и б л и о г р а ф и ч е с к и й с п и с о к

Голубев А. Возможна ли сверхсветовая скорость. // Наука и жизнь. 2001. №2.

Дягилев Ф.М. Концепции современного естествознания. М., 1998.

Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. М., 1999.

Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания. М., 1998.