5. Корпускулярная и континуальная концепции развития в классической физике, классическая механика и электродинамика. Детерминизм. Принципы дальнодействия и близкодействия

При переходе к исследованию микромира выяснилось, что физическая реальность едина. Исследуя микрочастицы, ученые увидели, что одни и те же объекты обнаруживают как волновые , так и корпускулярные св-ва. 1. М. Планк пришел к выводу, что процессах излучения энергия может быть отдана или поглощена лишь в известных неделимых порциях – квантах. Сумма энергий квантов опрделяется через число колебаний соответствующего вида излучений и универсальную естественную константу h, введенную Планком 14.12. 1900 г. (E=hy, где hy – квант энергии. y – частота). Был заложен фундамент квантовой теории, положено начало атомной физике и новой эре естествознания. В 1924 г. Луи де Бройл выдвинул идею о волновых св-вах материи (работа "Свет и материя"). Утверждал, что волновые св-ва присущи всем видам материи – электронам, протонам, атомам, молекулам и даже макроскопическим телам. Это помогло построить теорию, с помощью которой можно было охватить св-ва материи и света в их единстве. В 1926 г. Шредингер нашел математическое ур-е, определяющее поведение волн материи, Дирак обобщил его. Опытное подтверждение гипотеза Бройля получила в 1927 г., когда Дэвинсон и Джермер обнаружили дифракцию электронов. Признание корпускулярно-волнового дуализма в современной физике стало всеобщим. Любой материальный объект характеризуется наличием как волновых, так и корпускулярных св-в. Этот факт разрушал традиционные представления. Форма частицы подразумевает сущность, заключённую в малом объеме или конечной области пространства, тогда как волна распространяется по его огромным областям. В квантовой физике эти два описания являются взаимоисключающими, но равно необходимыми для того, чтобы полностью описать рассматриваемые явления. Квантовомеханическое описание мира основывается: 1. На соотношении неопределённостей, установленным Гейзенбергом. Суть этого соотношения в том, что никогда нельзя одновременно знать оба параметра – координату и скорость. Соотношение неопределённостей – это выражение невозможности наблюдать микромир, не нарушая его. 2. На принципе дополнительности Бора. "Понятия частицы и волны дополняют друг друга и в то же время противоречат друг другу, они являются дополняющими картинами происходящего". Противоречия корпускулярно-волновых св-в микрообъектов является результатом неконтролируемого взаимодействия микрообъектов и макроприборов (в экспериментах). Чтобы получить общую картину микромира, корпускулярная и волновая картины должны дополнять одна другую, т.е. быть комплиментарными.

КОНТИНУАЛЬНАЯ КОНЦЕПЦИЯ

Сложившиеся к началу XIX в. представления о строении материи были односторонними и не давали возможности объяснить ряд экспериментальных факторов. Разработанная М. Фарадеем и Дж. Максвеллом в XIX в. теория электромагнитного поля показала, что признанная концепция не может быть единственной для объяснения структуры материи. В своих работах М. Фарадей и Дж. Максвелл показали, что поле — это самостоятельная физическая реальность.

Таким образом, в науке произошла определенная переоценка основополагающих принципов, в результате которой обоснованное И. Ньютоном дальнодействие заменялось близкодействием, а вместо представлений о дискретности выдвигалась идея непрерывности, получившая свое выражение в электромагнитных полях.

Вся обстановка в науке в начале XX в. складывалась так, что представления о дискретности и непрерывности материи получили свое четкое выражение в двух видах материи: веществе и поле, различие между которыми явно фиксировалось на уровне явлений микромира. Однако дальнейшее развитие науки в 20-е гг. показало, что такое противопоставление является весьма условным.

КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ

В 1900 г. М. Планк показал, что энергия излучения или поглощения электромагнитных волн не может иметь произвольные значения, а кратна энергии кванта, т.е. волновой процесс приобретает окраску дискретности. Идея Планка о дискретной природе света получили свое подтверждение в области фотоэффекта. Де Бройль открыл примерно в это же время у частиц волновые свойства (дифракция электрона).

Таким образом, частицы неотделимы от создаваемых ими полей и каждое поле вносит свой вклад в структуру частиц, обуславливая их свойства. В этой неразрывной связи частиц и полей можно видеть одно из наиболее важных проявлений единства прерывности и непрерывности в структуре материи.

Для характеристики прерывного и непрерывного в структуре материи следует также упомянуть единство корпускулярных и волновых свойств всех частиц и фотонов. Единство корпускулярных и волновых свойств материальных объектов представляет собой одно из фундаментальных противоречий современной физики и конкретизируется в процессе дальнейшего познания микроявлений. Изучение процессов макромира показали, что прерывность и непрерывность существуют в виде единого взаимосвязанного процесса. При определенных условиях макромира микрообъект может трансформироваться в частицу или поле и проявлять соответствующие им свойства.

Детерминизм

Детерминизм - общенаучное понятие и философское учение о причинности, закономерности, генетической связи, взаимодействии и обусловленности всех явлений и процессов, происходящих в мире. 

К числу всеобщих категорий Д. относятся причина и следствие, отношение, связь, взаимодействие, необходимость, случайность, условие, обусловленность, возможность, действительность, невозможность, вероятность, закон, детерминация, причинение, функция, связь состояний, корреляция, предвидение и др. Д. в философии так же древен как и она сама. Можно выделить: 1) Д. философский; 2) естественнонаучный, а в его рамках отдельно научную телеономию и телеологию; 3) технический и технологический, опирающийся на предыдущий Д. в сфере технических приложений; 4) социальный Д., который опирается на телеологию и действует в человеческом обществе.

Дальноде́йствие (непосредственное действие тел на расстоянии) и короткоде́йствие (близкодействие) — две концепции классической физики, противоборствовавшие на заре её становления.

Согласно концепции дальнодействия, тела действуют друг на друга без материальных посредников, через пустоту, на любом расстоянии. Такое взаимодействие осуществляется с бесконечно большой скоростью (но подчиняется определённым законам). Примером силы, считавшейся одним из примеров непосредственного действия на расстоянии, можно считать силу всемирного тяготения в классической теории гравитации Ньютона.

Согласно концепции короткодействия (близкодействия), взаимодействия передаются с помощью особых материальных посредников и с конечной скоростью. Например, в случае электромагнитных взаимодействий таким посредником является электромагнитное поле.

В современной физике эти понятия иногда используются в другом смысле, а именно, дальнодействующими полями называют гравитационное и электромагнитное (они подчиняются в классическом пределе закону обратных квадратов), а короткодействующими — поля сильного и слабого взаимодействия, которые быстро спадают с расстоянием на больших масштабах, и поэтому проявляются лишь при малых расстояниях между частицами.