Реферат: История физики

Реферат на тему: «История физики»

Развитие физики    

Физика относится к числу естественных наук, задачейкоторых является изучение природы в целях её подчинения человеку.

В древности слово «физика») означало природоведение. Впо­следствииприродоведение расчленилось на ряд наук: физику, химию, астрономию, геологию,биологию, ботанику и т. д.

Среди этих наук физика занимает в известной мереособое поло­жение, так как предметом её изучения служат все основные, наиболееобщие, простейшие формы движения материи.

Накопление знаний о явлениях природы происходило уже вглу­бокой древности. Даже первобытные люди, замечая черты сходства и различия вявлениях окружающего мира, приобретали из своей практики некоторые знания оприроде. В дальнейшем систематизиро­вание накопленных знаний привело квозникновению науки.

Расширение и уточнение знаний о явлениях природыпроизводи­лось людьми вследствие практических потребностей посредством на­блюдений,а на более высокой стадии развития науки — посредством экспериментов(наблюдение — это изучение явления />в естественнойобстановке, эксперимент — воспроизведение явления в искусственной обстановке вцелях обнаружения особенностей данного явления в за­висимости от созданныхусловий).

Для объяснения явлений создавались гипотезы. Выводы изна­блюдений, экспериментов и гипотез проверялись при многообразномвзаимодействии науки и практики; практика указывала способы уточ­нения научногоопыта (наблюдений и экспериментов), исправляла гипотезы, обогащала науку. Наукав свою очередь обогащала прак­тику.

По мере того как расширялось применение научных знанийк пра­ктике, возникала потребность в использовании этих знаний для пред­сказанияявлений, для расчёта следствий того или иного действия. Это привело кнеобходимости взамен разрозненных гипотез создать обобщающие и обоснованныетеории.

/>Впервые потребность в теории возникла при возведениипостроек и сооружений и привела к развитию механики, в первую очередь учения оравновесии. В древнем Египте и Греции разрабатывались статика твёрдых тел игидростатика. Потребность в определении времени для земледельческих работ инеобходимость определения направления при мореходстве дали толчок к развитиюастрономии. Целый ряд отделов знания был обоснован и систематизирован древ­негреческиммыслителем Аристотелем. Его «Физика» (в 8 книгах) на долгое время определилаобщее физическое мировоззрение.

Знания о природе по мере их накопления использовалисьгоспод­ствующими классами в своих интересах; в глубокой древности науканаходилась в руках служителей культа (жрецов) и была тесно свя­зана с религией.Лишь в древней Греции наукой начали заниматься представители другихпривилегированных слоев общества. Лучшие представители античной натурфилософии,т. е. философии природы (Левкипп, Демокрит, Лукреций), положили началоматериалистиче­скому пониманию природы и, несмотря на крайнюю недостаточностьфактического материала, пришли к представлению об атомном строе­нии материи.

Распад античного общества временно приостановилразвитие науки. В эпоху средних веков христианская церковь, опиравшаяся нагосподствующие классы феодального строя, чрезвычайными жестокостями,инквизицией, казнями подчинила философию целям богословия. Физика Аристотелядогматической трактовкой её, исключавшей воз­можность прогресса, былаприспособлена церковью для укрепления авторитета священного писания. В этовремя, главным образом у ара­бов, создавших обширные государства и ведшихоживлённую тор­говлю с отдалёнными странами, сохранились и получили некотороеразвитие элементы наук, воспринятые от греков и римлян, в особен­ности помеханике, астрономии, математике, географии.

В XV—XVI вв. на основе развёртывания европейскойторговли и промышленности начались быстрый рост и оформление сначала меха­никии астрономии, а в дальнейшем и наук, составляющих основу промышленной техники,— физики и химии. Работы Коперника, Кеп­лера, Галилея и их последователейсделали науку мощным орудием борьбы буржуазии с оплотом отживавшего феодальногостроя — ре­лигией. В борьбе с церковью был выдвинут научный принцип: вся­коеподлинное знание основано на опыте (на совокупности наблюде­ний иэкспериментов), а не на авторитете того или иного учения.

В XVII в. крупная буржуазия стремилась к компромиссу состат­ками господствующих классов феодального строя. Соответственнопредставители науки были вынуждены изыскивать компромисс с ре­лигией. Ньютоннаряду с гениальными научными работами написал толкование на церковную книгу —апокалипсис. Декарт в своих фило­софских произведениях старался доказать бытиебога. Учёные поддерживали ложную идею о первом толчке, в котором якобы нужда­ласьвселенная, чтобы придти в движение.

Развитие механики наложило свой отпечаток на научнуютеорию того времени. Учёные пытались рассматривать мир как механизм истремились объяснить все явления путём сведения их к механическим перемещениям.

В этот период развития естествознания огромноеприменение по­лучило понятие силы. При каждом вновь открытом явлении приду­мываласьсила, которая объявлялась причиной явления. До сих пор в физике сохранилисьследы этого в обозначениях: живая сила, сила тока, электродвижущая сила и т. д.

Научные теории этого периода, рассматривавшие мир какнеиз­менно движущуюся машину, отрицали развитие материи, переходы движения изодной формы в другую. Несмотря на успехи в расши­рении экспериментальногоматериала, наука оставалась на позиции механистического мировоззрения.

В XVIII в. Ломоносовправильно предугадал картину молекулярно-кинетического строения тел и высказалвпервые единый закон веч­ности материи и её движения словами: «… всевстречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечтоприбавилось, то это отнимается у чего-то другого… Так как это всеобщий законприроды, то он распространяется и на правила дви­жения: тело, которое своимтолчком возбуждает другое к движению, столько же теряет от своего движения,сколько сообщает другому, им двинутому».

В те же годы теория Канта и Лапласа о развитиисолнечной системы из туманности устранила идею о необходимости первого толчка.

В XIX в. на основе колоссального ростапроизводительных сил в период расцвета промышленного капитализма прогресс наукичрез­вычайно ускорился. Потребность в мощном и универсальном двига­теле дляиндустрии и транспорта вызвала изобретение паровой ма­шины, а её появлениепобудило учёных к изучению тепловых про­цессов, что привело к развитиютермодинамики и молекулярно-кинетической теории. В свою очередь на основетермодинамики оказалось возможным конструировать более мощные и экономичныетипы дви­гателей (паровые турбины, двигатели внутреннего сгорания). Мы видим наэтом примере, как практика побуждает к развитию научную теорию, а теория вдальнейшем занимает ведущую роль по отно­шению к практике.

Другим примером сложного взаимодействия теории ипрактики является развитие теории электричества и электротехники. Отрывоч­ныесведения об электрических явлениях имелись уже давно. Но только после того, какбыла открыта электрическая природа молнии, а затем был открыт гальваническийток, физика концентрирует своё внимание на изучении электричества. Фарадей,Максвелл, Ленц и др. разработали физические основы современной электротехники.Про­мышленность быстро использовала научные открытия и широким раз­витиемтехники открыла небывалые возможности для научного экспе­римента. Исследованиемолекулярного строения тел вскрыло электри­ческую природу молекулярных иатомных взаимодействий, что в свою очередь привело в наши дни к открытиюатомной формы движения материи, раскрывающей необозримые перспективы для новойтех­ники.

Ряд открытий — закон сохранения и превращения энергии,теория электромагнитных волн, открытие электронов и радиоактивности —окончательно ниспроверг учение о неизменности природы. Механицизм потерпелкрушение.

Правильно оценить, понять суть новых научных открытийоказалось возможным только с позиций созданной Марксом и Энгель­сом философии диалектического материализма.

«Диалектический материализм есть мировоззрениемарксистско-ленинской партии. Оно называется диалектическим материализмомпотому, что его подход к явлениям природы, его метод изучения явлений природы,его метод познания этих явлений является диале­ктическим, а его истолкованиеявлений природы, его понимание явлений природы, его теория—материалистической».

Явления природы при диалектическом подходе к ним нужнорас­сматривать в их взаимосвязи, взаимообусловленности, взаимозависи­мости и вих развитии, учитывая при этом, что количественные изме­нения приводят ккоренным качественным превращениям, что разви­тие явлений порождается борьбойскрытых в них противоречий.

Диалектический подход к явлениям природы обеспечиваетнеиска­жённое, правильное отражение действительности в нашем сознании. Эторешающее, абсолютное преимущество диалектического метода над всеми другимиподходами к изучению явлений природы объ­ясняется тем, что основные черты,характеризующие диалектический метод, не придуманы произвольно, не навязываютнашему познанию искусственных, не свойственных ему мёртвых схем, но, напротив,точно воспроизводят самые общие, не имеющие исключений законы диалектикиприроды.

Все науки, в частности физика, наглядно, каждым фактомпод­тверждают, что:

во-первых, любое явление происходит в органической,неразрыв­ной связи с окружающими явлениями; желая обособить явление, разорватьего связь с окружающими явлениями, мы неизбежно иска­жаем явление;

во-вторых, всё существующее подвержено закономерному инеис­черпаемому изменению, развитию, присущему самой природе вещей;

в-третьих, при непрерывном развитии накоплениеколичественных изменений приводит к прерывистым, скачкообразным качественнымпревращениям; в-четвёртых, развитие всего существующего происходит в вечнойборьбе противоположных тенденций, в борьбе между старым и новым, междуотмирающим и нарождающимся, между отживающим и развивающимся.

Диалектический метод изучения явлений природы отражаетэти всеобщие объективные законы, воспроизводит в принципах познания диалектикуобъективного мира. Верное отражение действительности в нашем сознании придиалектическом подходе к явлениям природы обязывает признать диалектическийметод единственно правильным методом изучения явлений природы. Толькодиалектический материа­лизм является строго научным мировоз/>/>зрением). Все остальные фи­лософские воззрения ошибочны,оторваны от действительности, метафизичны.

Однако буржуазия в силу своих классовых интересов неможет принять философию пролетариата — диалектический материализм. Учёные XIXв. в своей научной работе не могли не исходить из убеждения в реальностивнешнего мира, который они изучают; по--этому в своей работе они являлисьстихийными материалистами, но в своём мировоззрении они отражали взглядыгосподствующего класса и в той или иной степени отдавали дань идеализму,особенно в во­просах, связанных с философией. Бурный рост естествознания ивместе с тем упадок буржуазной философии породили характерные для тео­ретиковXIX в. идеологический разброд и недоверие к философии.

С наступлением империализма, в конце XIX и в начале XXвв., идеализм принял утончённую форму махизма (по имени основателя этого ученияавстрийского физика и философа Эрнста Маха). Махисты утверждали, что в своём«опыте» мы познаём не свойства объективной реальности, а лишь свои собственныеощущения. Следует иметь в виду, что слово «опыт» понимается махистами иначе,чем материа­листами. Материалисты называют опытом проверку практикой теоре­тическихвыводов о закономерностях внешнего мира; эксперимент является решающим мериломверности той или иной научной теории, её соответствия объективной реальности.Для махистов опыт есть совокупность наших ощущений, а наука — их упорядочиваниев на­шем сознании.

Разновидностью идеализма является также агностицизм,утвер­ждающий, что мы познаём явления, но не «вещь в себе», которая не­познаваема.

В результате несоответствия между колоссальным ростомполо­жительных фактических знаний о природе и теми идеалистическими выводами,которые из этих знаний стремятся сделать буржуазные учё­ные, современная физикапереживает глубокий кризис. В. И. Ленин

в книге «Материализм   и   эмпириокритицизм»   не  только разоблачил махизм, но и дал глубокий анализ кризиса физики.

Успехи нашей страны в строительстве коммунизма пугаютимпе­риалистов и в то же время пробуждают политическую активность у миллионовтрудящихся в капиталистических и особенно в колони­альных и зависимых странах,и это заставляет деятелей капиталисти­ческого мира какими угодно средствамипротиводействовать росту авторитета и влияния Советского Союза. В качествеодного из ме­тодов идеологической борьбы империалистов служит фальсификацияистинной картины развития науки: замалчиваются, скрываются дости­женияСоветского Союза и принижается роль русских учёных в раз­витии науки.

Что касается успехов советской физики, то лучше всегоо них свидетельствуют два факта: первый — в нашей стране техника до­стигланебывалого расцвета, а физика служит основой научного совершенствованиятехники; второй — Советская Армия явила всему миру беспримерную мощь своегооружия, физика же, как известно, играет немаловажную роль в усовершенствованиивоенной техники.

С каждым годом во всех странах мира всё большеевлияние на сознание народных масс оказывает философия диалектического мате­риализма.Стремясь противодействовать этому влиянию, истинные Хозяева империалистическихгосударств щедро поощряют глашатаев всевозможных идеалистических течений внауке.

Успехи современной физики с очевидностью показываютторжество диалектического материализма. Тем не менее печать капиталисти­ческихстран особенно рекламирует и вводит в моду такие разно­видности физическихтеорий, которые своим беспримерным форма­лизмом открывают дорогу дляидеалистических извращений. Не случайно, что в последние годы зарубежныенаучные журналы по физике охотно уделяют место обсуждению некоторых неометафизи­ческихтеорий. Например, видные зарубежные учёные заняты попыт­ками извлечь изфизической теории относительности вывод о конеч­ности вселенной и вычислить«радиус» и «возраст» мира.

А. А. Жданов в выступлении на философской дискуссии в1947 г. показал, что модные зарубежные идеалистические извращения физики играютприслужническую роль в походе зарубежной реакции против марксизма. «Взять хотябы учение английского астронома Эддингтона о физических константах мира,которое прямёхонько приводит к пифагорейской мистике чисел и из математическихформул выводит такие „существенные константы" мира, как апокалиптическоечисло 666, и т. д. Не понимая диалектического хода познания, соотноше­нияабсолютной и относительной истины, многие последователи Эйн­штейна, переносярезультаты исследования законов движения конеч­ной, ограниченной областивселенной на всю бесконечную вселенную, договариваются до конечности мира, доограниченности его во вре­мени и пространстве, а астроном Мили даже„подсчитал", что мир создан 2 миллиарда лет тому назад. К этим английскимучёным при­менимы, пожалуй, слова их великого соотечественника, философа Бэконао том, что они обращают бессилие своей науки в клевету против природы.

В равной мере кантианские выверты современных буржуазныхатомных физиков приводят их к выводам о „свободе воли" у элек­трона, кпопыткам изобразить материю только лишь как некоторую совокупность волн и кпрочей чертовщине» (А. А. Жданов).

Идеалистические течения в зарубежной науке повлияли ина не­которых советских физиков. Откровенная проповедь идеализма у насзатруднена тем, что она встречает отпор со стороны научной об­щественности. Темне менее вследствие преклонения перед зарубежной наукой некоторые нашитеоретики в скрытой, схоластической форме иногда выступают с деятельной защитойидеалистических концепций. Они пытаются доказать, что хотя Эйнштейн, Эддингтон,Бор, Гейзенберг и др. искусно поворачивали физику на путь к махизму, норазвитые ими воззрения будто бы нетрудно согласовать с диалекти­ческим материализмом,если «отбросить махистскую фразеологию» и те же воззрения снабдить«диалектическими пояснениями». Эту — крайне опасную для нашей отечественнойфизики — позицию подчас оправ­дывают стремлением не утратить имеющиеся в техили иных физи­ческих теориях ценные математические методы. При этом забывают(или умалчивают), что для усовершенствования этих методов давно назреланеобходимость разработать другую методологическую основу их применения (см. т.III).

Обманчивы заявления, будто любая «верная» теорияматерии ма­териалистична. Господствующие теории всегда представлялись совре­менникам«верными теориями», но со временем выяснялось, что в них имеется только зерноистины, а многое, привнесённое физико-фило­софскими воззрениями авторов теорий,оказывалось ошибочным. Так, Сади Карно открыл второе начало термодинамики, нопредставление о теплороде, лежавшее в основе его теории, через тридцать—сороклет было отброшено. Ампер открыл некоторые законы электродинамики, нометодологические основы электродинамики Ампера оказались ложными и былиотброшены вместе с представлением о том, что электричество лишено инерции.Крупнейшие завоевания в оптике были сделаны Гюйгенсом и Френелем на базеисключённых в настоящее время пред­ставлений о механических колебаниях эфира, ит. д.

Нет никаких оснований абсолютизировать современныефизические теории; нельзя воображать, что они окажутся вечными, что после­дующееразвитие физики не уточнит их, и не только в деталях, но и в некоторых исходныхположениях.

Диалектико-материалистический подход к физическимтеориям освещает правильные, здоровые, прогрессивные направления в теоре­тическойфизике и выявляет методологически ошибочные звенья тео­рий, обнаруживаетлженаучность отдельных теоретических предпосылок и выводов,   показывает, где,в каких   предположениях   та или   иная   теория  отдаляется   от действительности, в каких   своих частях она нуждается в усовершенствовании, впереработке.

Несомненно, потребуется много труда и таланта, чтобыосущест­вить необходимую для прогресса науки переработку, перестройку некоторыхфизических теорий, которые их авторами были развиты, в махистском илиидеалистическом духе. Эта задача трудна, но по­сильна для советской физики,которая уже показала свою зрелость и силу.

  />/>Материя и движение

Простейшими орудиями познания мира являются нашиорганы чувств. Инструментальная физика является дополнительным снаряже­ниемглаза и уха человека. Наши слуховые и зрительные восприятия субъективны; мывоспринимаем звуковые тона, цветовые оттенки, запахи и т. д. Объективноеразличие, существующее между звуками неодинакового тона, заключается внеодинаковой частоте звуковых колебаний. Точно так же различию в цветовыхоттенках объективно соответствует различие в частотах световых колебаний. Нашивос­приятия тепла и холода порождены большей или меньшей интенсив­ностьюмолекулярных движений. Ощущение звука, ощущение света, вкусовые, осязательные иобонятельные ощущения представляют собой только отклики нашего тела и сознанияна порождающие их физические явления.

Такие слова, как «свет», «цвет», «теплота», «звук»,«сила света», «степень нагретости» и т. д., в обыденной жизни мы употребляем водном смысле: мы вкладываем в них физиологическое содержа­ние— содержание нашихощущений. В физике мы те же самые слова употребляем в ином смысле: мыобозначаем этими словами те объек­тивно протекающие процессы, которымипорождаются наши ощуще­ния, или же такие явления, которые были бы способныпородить соответствующее ощущение, если бы наши органы чувств были болеесовершенны.

Наши ощущения разнородны. Порождающие их явлениякрайне разнообразны. Однако по мере роста наших познаний мы замечаем, чтомногие явления имеют важные черты сходства. Мы убеждаемся, что для правильногопонимания мира мы должны выработать такие понятия, которые широко обобщаютрезультаты эксперимента и главное — отражают единство природы какого-либоизучаемого нами ряда явлений.

Самыми общими и основными категориями являются материяи движение. «Материя — объективная, реальность, существующая независимо отчеловеческого сознания и отображаемая им… Материя есть то, что, действуя нанаши органы чувств, производит ощущения» (Ленин). Понятно, что посредствомнаших ощу­щений мы познаём материю только в её отдельных конкретныхпроявлениях; также и в нашей научной и практической деятельности мы имеем делоне с материей «вообще», а всегда с её конкретными про­явлениями.

Атрибутом (неотъемлемым свойством) материи являетсядвижение. Движение представляет собой форму существования материи. Когда мыговорим о движении, то всегда представляем себе некото­рое перемещениечего-либо, например перемещение тел, среды, частиц. Надо, однако, иметь в виду,что движение не сводится только к перемещению. «Всякое движение связано с каким-нибудьпереме­щением— перемещением небесных тел, земных масс, молекул, атомов иличастиц эфира. Чем выше форма движения, тем незначительнее становится этоперемещение. Оно никоим образом не исчерпывает природы соответствующегодвижения, но оно неотделимо от него. Поэтому его необходимо исследовать раньшевсего остального» (Энгельс).

Движение в философском смысле — это всякое изменениематерии, всякий происходящий в природе процесс: химическая реакция, элек­тромагнитноеизлучение, рост дерева, мышление.

«Движение, рассматриваемое в самом общем смысле слова,т. е. понимаемое как форма бытия материи, как внутренне присущий материиатрибут, обнимает собою все происходящие во вселенной изменения и процессы,начиная от простого перемещения и кончая мышлением» (Энгельс).

Механика изучает простейшую форму движения, а именнопере­мещение тел или частиц в пространстве (механическое движение).

Некоторые физические открытия XIX в. дали возможностькак бы «свести» целый ряд явлений, казавшихся совершенно разнородными, кмеханическому движению. Так, например, тепловое состояние тела было как будто«сведено» к механическому движению его молекул. На этой почве укрепилосьпредположение, что все вообще явления природы в конечном счёте представляютсобой только механическое движение; был выдвинут лозунг — свести всёестествознание к меха­нике. Такое воззрение носит название механистическогомировоззрения.

Это воззрение ошибочно. Сущность высоких форм движенияв дей­ствительности несводима к механическому движению. Каждая форма движенияимеет особые черты, составляющие её своеобразие (её каче­ство). Даже тепловоедвижение, хотя оно и слагается из механиче­ского движения молекул, неисчерпывается им; при тепловом движении перемещения молекул в среднем подчиненыособым законам стати­стики, которые не вытекают из законов механики.

Законы механики важны для понимания низших формдвижения, но они недостаточны для понимания высших (более сложных) форм. Уже вмолекулярных движениях обнаруживаются явления, которые не могут быть объясненыи предсказаны посредством одних только ньютоновых законов. Именно эти явления,не поддающиеся исчер­пывающему объяснению, если исходить только из перемещений,выступают на первый план, когда мы обращаемся к изучению внутри* атомныхдвижений, а также и тех движений, которые лежат в основе электрических имагнитных процессов. В столь высоких формах движения, как биологическиепроцессы и мышление, перемещения играют, несомненно, второстепенную роль всравнении с другими свое­образными сторонами этих процессов, несводимыми кмеханическому движению. Природа сложнее, чем думают механисты.

Физика изучает простейшие формы движения: 1)механическое движение (поступательное, вращательное, колебательное, волновое) исвязанные с механическим движением проявления всемирного тяго­тения; 2)молекулярно-тепловое движение и процессы, обусловлен­ные межмолекулярнымивзаимодействиями (свойства и изменения агре­гатных состояний, диффузию ирастворение, передачу тепла и т. п.); 3) электрические и электромагнитныепроцессы и 4) внутриатом­ное движение и свойства тел, определяемые строениематомов (в част­ности, оптические свойства тел, происхождение важнейших химиче­скихособенностей веществ, космические и лабораторные процессы преобразованияэлементов и т. п., вплоть до освобождения внутри­ядерной энергии).

При научном исследовании физических явлений вподавляющем большинстве случаев мы встречаемся с теснейшей взаимосвязью, совзаимопроникновением и преобразованием всех указанных форм движения материи.

В настоящее время очень нелегко провести границу междуфизи­кой и примыкающими к ней науками, особенно химией.

В физике изучаются как движения тел, составленных изогром­ного числа молекул, так и более тонкие формы движения материи — движениемолекул, атомов, их ядер, электронов. Иногда раздел физики, имеющий дело стелами, которые содержат огромное число атомов или молекул, называютмакрофизикой; раздел физики, в котором изучаются движения и взаимодействияотдельных мельчайших частиц, называется микрофизикой.

Химия также имеет дело с атомами и молекулами, ноизучает качественные особенности вещества, к которым приводят количествен­ныеизменения числа электронов в атоме, числа и рода атомов в мо­лекулах. Впограничной области между физикой и химией развилось несколько дисциплин: физическаяхимия, коллоидная химия и др.

К физике примыкают науки, изучающие конкретныесостояния материи, окружающей нас на Земле (геофизика, метеорология, гидро­логия),в небесных телах (астрофизика), в живых организмах (био­физика).

Глубокая внутренняя связь между физикой, химией,астрономией, геологией, биологией обеспечивается единством, общностью строенияматерии во всех её конкретных проявлениях. Самые отдалённые звёзды, Солнце,земная кора, живые организмы построены из одних и тех же химических элементов.Молекулярные силы, химические междуатомные силы, внутриатомные силы в основномимеют электрическую природу. Атомы всех химических элементов построены визвестной мере однотипно: из положительно заряженных массивных атомных ядер илегчайших из известных нам элементарных частиц — элек­тронов, которые в своёмстремительном движении по замкнутым орбитам вокруг ядра образуют как быэлектронное облако, охваты­вающее ядро. Ядра всех атомов построены из протонов— положи­тельно заряженных ядер атомов водорода, масса которых в 1836 разпревышает массу электрона, и почти таких же по массе, но элек­трическинейтральных частиц — нейтронов.

Кроме этих основных, стабильных частиц, в космическихлучах обнаружилось существование малоустойчивых частиц: положительных электронов— позитронов, имеющих такую же массу, как и отри­цательные электроны, и мезонов— частиц трёх родов по заряду — отрицательных, положительных и нейтральных — инескольких разно­видностей по величине массы: мезонов, имеющих массу примерно в210 раз большую, чем масса электрона, и мезонов, масса которых примерно в 280раз превышает массу электрона.

В пространстве, где находятся электрические заряды,происходят скрытые, неизвестные нам движения материи, которые проявляются вдействии электрических сил на пробный заряд, внесённый в любое место этогопространства, и в действии магнитных сил на движу­щийся заряд; эту особую формудвижущейся материи (отличающуюся от частиц, но порождающую взаимодействиеэлектрически заряженных ча­стиц и намагниченных тел) называют электрическим имагнитным полем.

В отличие от электричества не существует свободного,несвязан­ного полярного магнетизма—магнитные полюсы не могут быть разъ­единены.Электрическая и магнитная энергия непрерывно распределены в электрическом имагнитном поле. Но установлено в качестве одного из главных законов физики(который разъяснён в т. III), что где имеется энергия, там имеется впропорциональном количестве и масса. Таким образом, электрическое и магнитноеполя имеют материаль­ную основу — обладают массой и энергией.

Можно сказать, что современной физике материя известнав двух основных формах, которые, однако, при всей их противоположностинеразрывно связаны: в форме частиц вещества и в форме полей. Электроныпредставляют собой совокупность этих двух форм мате­рии: электрон — частица и вто же время он — центр порождённого им электромагнитного поля, которое являетсяносителем его энергии и массы.

Нейтроны (электрически нейтральные частицы, имеющиемассу водородного ядра) являют собой наиболее характерный пример кор­пускулярнойформы материи. Какое-то поле присуще и нейтрону, но природа и строение этогополя пока остаются невыясненными.

Физике хорошо известна и другая крайность —электромагнитная форма материи. Это — свет, тепловое излучение и вообще квантовоеизлучение, которое представляет собой волновое электромагнитное поле,оторвавшееся от породивших его зарядов и распространяю­щееся с предельнойскоростью движения — со скоростью света. Отрыв электромагнитного поля отпородивших его зарядов происхо­дит по квантовому закону, согласно которомуэнергия излучается не иначе, как определёнными порциями, в количествах, равныхили не­сколько раз повторяющих величину e=hv, где h — некоторая уни­версальнаяпостоянная и v — частота колебаний в излучённом электро­магнитном поле. Этипорции излучения называют фотонами.

Каждой доле энергии соответствует пропорциональная еймасса: атом, излучающий фотон, вместе с энергией теряет определённую массу; этумассу уносит фотон. До излучения это была масса неко­торой частиэлектромагнитного поля зарядов, а после излучения она же стала массой фотонов.

Встречающиеся в некоторых книгах рассуждения опревращении массы в энергию представляют собой небрежность, неточность изло­женияили же преднамеренное идеалистическое извращение физики. Никакого превращениямассы в энергию никогда не происходит.

В смысле целостности и наличия массы фотоны аналогичныча­стицам, и в определённых случаях они и проявляются как частицы, но в то жевремя фотоны, не имея структурно обособленных центров сосредоточения массы иэнергии, представляют собой полную противо­положность частицам; фотон — этоэлектромагнитное поле, оторвавшееся от зарядов, но сохраняющее своюцелостность, несмотря на то, что оно более или менее раскинуто в пространствекак группа, пакет волн.

Вместо двух основных форм материи (частицы и поля) приболее детальной классификации видов материи каждый род частиц и их устойчивыхсочетаний можно рассматривать как особый вид материи. Таким образом, в физикеразличают материю:

в виде фотонов разной длины волны;

в виде элементарных частиц, а именно: электронов(электрон­ного облака в атоме, электронного газа в металле, электронного тока,электронных лучей) и ядерных частиц (позитронов, протонов, ней­тронов, мезонови простейших атомных ядер, обнаруживающих себя при радиоактивности и в ядерныхреакциях);

в виде атомов, ионов, молекул и их сочетаний вхимические вещества.

Приведённые классификации физических форм движениямате­рии и видов материи, изучаемых физикой, соответствуют совре­менной ступениразвития физики. По мере углубления наших знаний о природе и строении материиподобного рода классификации посто­янно подвергаются пересмотру иусовершенствованию.

При развитии физики происходит смена физическихтеорий, уточ­няются и совершенствуются законы и понятия физики. При развитиифизики происходит смена и предмета физики и методов физиче­ского исследованиямира.

Вначале физика представляла собой науку о природе, т.е. пред­мет её был, казалось бы, несоизмеримо шире современного, когда от физикиотделились и обособились многочисленные естественные науки: химия, биология,геология и т. д. Однако следует учесть, что физика, понимавшаяся в древностикак естествознание, в действительности имела предметом изучениянемногочисленные явления, которые сде­лались известны человечеству из узкогокруга наблюдений, произ­ведённых невооружённым глазом немногими людьми,интересовавши­мися наукой.

Уже в средние века, когда от физики отделялисьнарождавшаяся химия и начатки некоторых других естественных наук, предмет изу­ченияфизики не только не сузился, но, напротив, расширился (что и вызвало отделениеупомянутых наук). Действительно, к этому вре­мени весьма расширились познаниялюдей о движении и равновесии тел, о плавании твёрдых тел в жидкостях, отепловых явлениях, кипении, растворении, кристаллизации, о явлениях погоды и т.п. Это расши­рение области явлений, изучаемых физикой, было вызвано прак­тическимипотребностями людей, в связи с распространением ремёсел и торговли, и произошлоблагодаря расширению и некоторому усо­вершенствованию наблюдений и простейшихэкспериментов.

По мере роста производственных и технических средствпроисхо­дило инструментальное оснащение физики; в практику физическогоисследования были постепенно введены весы, ареометры, термометры, гигрометры,лупы, микроскоп, оптические призмы, спектрометры и другие приборы. Наряду сэтим развивались математические методы, позволявшие физикам путём вычислениймысленно проникать в область явлений, недоступных для непосредственногообследования физиче­скими приборами. Всё это в чрезвычайной степени расширилопред­мет изучения физики; изучение механических, тепловых, звуковых и световыхявлений, а также свойств твёрдых, жидких и газообразных тел было дополненоизучением электрических и магнитных процессов, изучением мира молекул и атомов,а позже и раскрытием строения атома.

Развитие техники и сильно возросшее значение физикидля про­мышленности привели к оснащению физических лабораторий мно­жествомточных приборов и в первую очередь высокосовершенной электроизмерительной иоптической аппаратурой. Строгие методы исследования химического состава истроения тел — спектраль­ный анализ, микроскопия и рентгеноструктурный анализ —были до­полнены ещё более тонкими методами, где световые и рентгеновы лучи былизаменены атомными и электронными лучами. Были найдены способы, позволяющие изобычных веществ создавать радиоактивные вещества и осуществлять атомноядерныереакции, т. е. превращение химических элементов. В итоге физика поднялась насовременную ступень экспериментальных и теоретических открытий, которые ведут кновому стремительному усовершенствованию и преобразованию тех­ники.

Из сказанного ясно, что одной из характерных черт вразви­тии физики является постепенное и планомерное исследование физи­кой всёболее тонких, более скрытых видов физического движения материи, где перемещениеиспытывают всё более мелкие частицы вещества и где само геометрическоеперемещение частиц отступает на второй план в сравнении с другими явлениями.Это направление в историческом развитии физики можно охарактеризовать схемой:исследование механического движения тел (механика твёрдых, жидких игазообразных тел) ® исследование упругих движений тел (тео­рия упругости,акустика) ® исследование молекулярного теплового движения(кинетическая теория, термодинамика) ® исследование элек­трическогодвижения (электродинамика) ® исследование внутримоле­кулярныхи внутриатомных движений (физическая химия, оптика) ®  исследование корпускулярно-лучистых и внутриядерных движений(электронная физика, учение о радиоактивности и космических лучах, учение оядерных превращениях).

Разумеется, эта схема, как и всякая вообще схема,упрощает дело. В действительности перечисленные виды движения так связаны междусобой, что во многих случаях открытия, сделанные в области одного из видовдвижения, сильно влияют на изучение других видов движения. Поэтому нельзя четковыделить исторические этапы в развитии физики, которые строго соответствовалибы приведённой схеме. Тем не менее эта схема правильно указывает общеенаправление развития физики.

Обращает на себя внимание другая характерная черта вразвитии физики: длительное время (в XVII, XVIII и в первой половине XIX в.)при исследовании различных физических видов движения главное место в новыхфизических теориях занимало понятие силы; в после­дующем, во второй половинеXIX в., основное место в физических теориях заняло понятие энергии; в физике XXв. главное место в фи­зических теориях занимает понятие действия (произведениеэнергии на время). Это направление в развитии физики означает освобождениефизики от влияния метафизических представлений, побуждавших рас­сматривать силыкак «причины возникновения» движения; физикой была обнаружена необходимостьпоставить на первое место в тео­риях величину, которая наиболее полноопределяет взаимопревращаемость различных видов движения; сначалапредполагалось, что такой величиной является энергия, но оказалось, что главнуюроль играет действие.

Отражениеобъективной реальности в физических теориях

Материалисты и идеалисты подходят к определению цели исодер­жания физики, к оценке истинности её законов и теорий с совер­шенноразличных позиций. Само понимание истины и возможности раскрытия истины прифизическом исследовании мира противоположно у материалистов и идеалистов.

Представители наиболее распространённой сейчас зарубежом идеалистической школы — последователи Маха — исходят из того, что нашипознания о природе формируются через ощущения, и утвер­ждают, что вследствиеэтого физическое исследование мира не может нам дать ничего большего, какустановление общепризнанных всеми людьми связей между фактами ощущений. Мах водном из своих сочинений (в 1872 г.) прямо писал, что задача физики заключаетсяв том, чтобы «открывать законы связи между ощущениями».

Наиболее последовательные махисты считают, что именноощу­щения, а не вещи являются истинными элементами мира; другие ма­хистынеокантианского толка, соглашаясь с материалистами, что причиной ощущенийявляются объективно существующие вещи, в то же время в противоположностьматериалистам считают, что наши познания ограничиваются ощущениями, что вещиостаются принци­пиально непознаваемыми.

В соответствии с этим махисты отрицают возможностьраскрытия абсолютной истины. По их мнению, абсолютной истины нет, а если бы онаи была, то она всегда оставалась бы вне пределов человече­ского познания.

Но что такое истина? Этот вопрос во все временазадавали себе все философы и отвечали на него по-разному.

Философы с религиозными воззрениями безуспешно искалиистину в религии, некоторые философы-идеалисты усматривали истину в нрав­ственномсовершенствовании человека, другие — в его субъективных представлениях, третьи— в одухотворении всей природы, четвёртые считали истину непознаваемой и т. д.По мнению махистов, знания человека не могут быть достоверными, и поэтому всеистины отно­сительны; объективной, абсолютной истины нет.

По мнению махистов, цель науки—не раскрытие истины, апри­ведение фактов в такую систему, которая обеспечивала бы наиболь­шуюэкономию мышления. Физические понятия, законы и теории, по мнению махистов, нераскрывают природы вещей, но представляют собой только удобную форму длясовершенно условного «описания фактов». Под «фактами» махисты подразумеваюткомплексы наших ощущений,

Как же следует в действительностипонимать содержание и гра­ницы физического исследования мира?

'Прежде всего, следует отметить, что вдействительности весь ход исторического развития науки, равно как и ход каждогоотдельного научного исследования, происходит по диалектическому закону, сфор­мулированномуВ. И. Лениным в следующих словах: «От живого созерцания к абстрактному мышлениюи от него к практике — таков диалектический путь познания истины, познанияобъективной реаль­ности». Таким образом, научное исследование являетсяединством теории и практики при решающей роли практики и ведущей роли теории.

Результат  эксперимента,   при   постановке  которогоисследователь • уже руководится   определённой   гипотезой,   даёт  возможность прове­рить   гипотезу,   уточнить   и   расширить   её до степенитеории, уста­новить   физический   закон,   т.   е.   установить   характер  объективной зависимости между различными физическими величинами.

Опыт (наблюдение,   эксперимент,   практика)  является источником всех наших знаний. Но наряду с опытом  для  развития знанийруко­водящее   значение   имеет   теоретическое мышление.   Без теоретических обобщений, без указаний теории о разумном направлении экспе­риментов невозможнодвижение науки вперёд.

Теоретические обобщения современной физикиподытоживают всё, что было добыто   пытливым   человеческим   умом в области изучения физических   явлений   за   весь   длинный   период   развития  культуры. Чтобы   уточнить   обобщения   и   охватить   неисчислимое  количество фактов посредством сравнительно   немногих  теоретических понятий иформул,   оказалось   необходимым   создать   ряд   математических наук:дифференциальное   и   интегральное  исчисление,   теорию дифференци­альных иинтегральных уравнений, вариационное исчисление, матема­тическую   теорию  вероятностей,   векторный   анализ,   математическую теорию поля,   тензорный анализ и   т. д.   Нелегко овладеть этим об­ширным   математическим аппаратом.   Математические трудности, стоящие на пути правильногоиспользования современных физических теорий,   подчас   отпугивают  некоторых   физиков-экспериментаторов; уделом   таких   физиков   является  плоский вульгарный  эмпиризм, который заводит их исследования в тупик.

Нередко случается, что вследствие математическихтрудностей отдельные физики вместо правильного использования современных физическихтеорий придумывают свои особые, весьма упрощённые гипотезы «с потолка»,гипотезы, которые не учитывают всей слож­ной совокупности изученных физикойфактов, отстают от науки и поэтому обычно оказываются беспомощными или дажевредными.

Физика, обогащаясь   благодаря экспериментам,  опирается в своём развитии на математику. Известная математизация физики нужна,но излишняя   абстрактность   физических   теорий   и   не   вызываемая  дей­ствительной  необходимостью   математически   усложнённая   трактовка вопросов опасны. Такиестрадающие чрезмерным формализмом фи­зические теории не используютсяэкспериментаторами  и толкают физику к отрыву от практики.

Характерно, что ненужная гипертрофия математическогоаппа­рата в некоторых физических теориях, допускаемая их авторами радиматематического «искусства для искусства» в явный ущерб физической ясности ипростоте теории, измышление без нужды мно­жества новых малополезных символовиз-за любви к символике, особое пристрастие к выдуманным вспомогательным величинами их условным преобразованиям — все эти и им подобные черты форма­лизма вфизике более всего свойственны физикам-идеалистам.

Как бы абстрактна ни была теория, если она верна, еслиона построена правильно, то не только её выводы должны отвечать действительности,но и все звенья теории, все понятия и вели­чины, которыми она оперирует, такжедолжны возможно точ­нее отражать объективную реальность.

Рассмотрим ближе вопрос о нормальном соотношении междутеоретическим мышлением и объективной реальностью. Источником мышления являютсяпрежде всего наши впечатления. Трудами великого русского физиолога Сеченовабыло установлено, что между впечатле­нием и объективными причинами, породившимивпечатление, всегда существует некоторое промежуточное звено. Например, при зри­тельныхвпечатлениях промежуточным звеном является изображение предметов на сетчаткеглаза. Промежуточное звено, например полу­ченный на дне глаза образ предмета,деятельностью нервных волокон и коры головного мозга отражается сознанием. Вособенности важны убедительные доказательства Сеченова, что формы и свойствапред­метов, их распределение в пространстве, их перемещения отражаются верно, вполном соответствии с действительностью.

Этот вывод Сеченова соответствуетмарксистско-ленинской теории отражения: наше сознание черпает впечатления изощущений, ко­торые, с одной стороны, являются результатом воздействия внешнихпредметов на органы чувств, а с другой стороны, неотделимы от работы мысли; отживого созерцания процесс познания ведёт к аб­страктному мышлению, проверяемомупрактикой, и в итоге челове­ческое сознание верно отражает объективнуюреальность.

Деятельность памяти и мышления направлена и нарасчленение (анализ) фактов, и на связывание различаемого в одно целое — наобобщение (синтез) посредством отвлечения от второстепенных свойств предметаили маловажных признаков явления. В результате обобщения большого количествафактов наше сознание создаёт пред­ставления и понятия. Таким образом,абстрактное мышление опе­рирует понятиями, которые отражают в полномсоответствии с, объективной реальностью типичные черты множества сходных вещейи характерные черты однородных явлений. Отражение — это согласование,соответствие между восприятием или мыслью и объективной реальностью; отражение— это образ, вернее, картина, как бы копия объективного мира.

При физическом исследовании мира, чтобы раскрытьзакономер­ности, относящиеся к таким формам движения, как, например, элек­трическиеявления, которые непосредственно не доставляют нам большого числа чувственныхвосприятий, мы пользуемся представ­лениями и понятиями, выработанными приисследовании наиболее наглядной, наиболее осязаемой формы движения —механического движения. Именно так были введены в физику понятия об электри­ческойсиле, об электрической работе, о магнитной силе и работе и связанные с нимипредставления об электрической и магнитной напря­жённости полей, обэлектрическом потенциале и т. п. По мере раз­вития наших познаний о болеесложных формах движения некоторые неудачно введённые в физику из механикипредставления и понятия приходилось отбрасывать, так как ни одна сложная формадвижения не сводима полностью к более простой форме движения; другие же понятияв основе своей сохранились, причём в деталях преобразо­вывались соответственнооткрываемым особенностям изучаемой формы движения.

Таким образом, физические понятия и представления офизических величинах вовсе не являются произвольным плодом творчества нашегомышления или простым результатом соглашений, сделанных физиками в целяхунификации измерений, как это кажется махистам; физиче­ские понятия ипредставления о физических величинах отра­жают объективную реальность иотражают её тем вернее и полнее, чем выше ступень развития физики.

Всё ошибочное, что вводится в науку вследствиенедостаточности наших познаний и по вине увлечения формализмом, который частозасоряет физику искусственными, ложными представлениями, — всё это впоследующем развитии науки вскрывается как несоответствие истине иотбрасывается.

Развитие физико-теоретических представлений происходитпо­средством замены одних устаревших теорий другими, более совер­шенными,которые по-новому, точнее объясняют возросший круг изученных явлений и в то жевремя сохраняют в себе все зёрна истины, имевшиеся в старых теориях.

Наряду с этой сменой теории, ведущей к ихусовершенствованию, т. е. к более полному отражению реальности, громадноезначение для развития физики имеет процесс постепенного, а иногда происходящегоскачками преобразования смысла, содержания физических понятий.

Примером может служить развитие одного из основныхфизиче­ских понятий — понятия об атоме вещества.

Древние греки считали атом крайне малой частицейвещества, твёрдой, как крохотный камешек, имеющей шарообразную, овальную иликакую-либо другую форму и снабжённой крючкообразными вы­ступами, которые своимисцеплениями при сближении атомов обеспечивают прочность тела. В XVII и XVIIIвв. атом понимали как предел механического и химического деления вещества, какабсолютно твёрдую инертную частицу, которая является вместе с тем центром силвзаимного тяготения и сил молекулярного сцепления. В конце XIX и в начале XXвв. атом стали представлять себе как сложную частицу, состоящую из облакаположительного электричества и не­которого числа размещённых в нём электронов,которые при внешних воздействиях на них смещаются и двигаются по законамклассической электродинамики. Ещё несколько позже, в начале второго десяти­летияXX в., обнаружилось, что положительное электричество атома сосредоточено вкрохотном массивном атомном ядре; вокруг ядра с громадной быстротой вращаютсяэлектроны, которые удерживаются только на определённых стационарных орбитах ииспытывают изме­нение в состоянии движения не по законам классической электро­динамики,а по совершенно иным, квантовым законам. В настоящее время мы знаем, что ядролюбого атома является сложным и состоит из положительных ядер водородного атома— протонов и таких же по массе нейтральных частиц—нейтронов; кроме того, сталоясным, что строение атома обрисовывается ближе к истине не геометриче­ской, аэнергетической картиной, которая раскрывается волновой механикой (т. III).

Глубокое, коренное изменение претерпело и понятие обэлек­тронах, которые ещё недавно физика считала как бы мельчайшими капелькамиэлектричества, равномерно распределённого в объёме шарика или жесосредоточенного на поверхности его. Достаточно сказать, что в настоящее времяэлектроны и позитроны мы предста­вляем себе как частицы, которые имеют нетолько электрические, но и чисто магнитные свойства, как бы вызываемыевращением этих частиц вокруг своей оси, а в действительности имеющие более слож­ноепроисхождение; кроме того, известно, что электроны и позитроны имеют, как и всевообще мельчайшие частицы материи, некоторые свойства, присущие волнам;наконец, обнаружилось, что при опреде­лённых условиях пара частиц, электрон ипозитрон, может превратиться в так называемый гамма-фотон—материальный пакетэлектромагнит­ных волн, как бы частицу излучения, которое отличается ещёбольшей проникающей способностью, чем рентгеновы лучи.

Даже такие, казалось бы простые, понятия, как вес имасса, пре­терпели при развитии физики глубочайшие изменения.

Первое преобразование понятия о весе тел было вызванооткры­тием шарообразности Земли: понятие веса пришлось связать с напра­влениемсилы веса к центру Земли. Ньютонов закон тяготения по­зволил обнаружитьнеправильность понимания веса тела как неизмен­ного свойства этого тела ипривёл к расширенному пониманию веса как проявления тяготения междурассматриваемым телом и земным шаром или другим небесным телом, если имеется ввиду вес тела по Отношению, например, к Луне, к какой-либо планете, к Солнцу ит. д.

При этом стала ясной зависимость веса тела на Земле отвысоты расположения тела над уровнем моря. В соответствии с этими зако­намимеханики и фактом суточного вращения Земли и её неточно шарообразной формыобнаружилась сложная зависимость веса как давления тела на опору отгеографической широты местности. Ещё более расширенное представление о весебыло установлено в эйнштей­новой теории тяготения: здесь понимание тяготения, ав частности, стало быть, и веса, было связано со свойствами самогопространства, в котором расположены тяготеющие массы.

Представление о массе как о количестве материи в телеи в то же время как о мере инертности было введено в физику Ньютоном. Долгоевремя массу понимали как абсолютное, неизменное свойство тела, совершеннонезависимое от состояния движения тела, от сте­пени его нагретости,наэлектризованности и т. д. Однако, когда были открыты и исследованы электроны,обнаружилось, что их масса имеет электромагнитное происхождение. Это привело всвою очередь к открытию зависимости массы тела от скорости его движения, чтосказывается только при очень больших скоростях, соизмеримых со скоростью света.Это открытие подсказало, что скорость света в пу­стоте (в эфире) естьпредельная, наибольшая возможная скорость движения. Наконец, было установлено,что масса тела и энергия тела являются двумя мерами материи в её движении и чтоэти две меры: одна, определяющая количество материи, — масса, и другая,определяющая размах движения и взаимодействия,—энер­гия, строго пропорциональныдруг другу. Коэффициент пропорцио­нальности, на который нужно умножить массутела, выраженную в граммах, чтобы получить его энергию в эргах, равен квадратуско­рости света в пустоте (в см/сек).

В процессе развития физики, как известно, неузнаваемоизмени­лись представления о теплоте, о магнетизме, о свете, о природемолекулярных сил и т. д. Каждое новое, изменившееся содержание физическихпонятий всё глубже, вернее, полнее отражает объектив­ную реальность.

Цель физики — содействовать покорению природычеловеком и в связи с этим раскрывать истинное строение материи и законы еёдвижения.