Предмет физики

I   Введение.

II  Предмет  физики.

1. Основные  открытия в физике на рубеже XIX-XX столетий.

2. Основные  философские вопросы современной  физики:

а) неисчерпаемость  и бесконечность материи;

б) движение: абсолютность и относительность;

в) вопрос об объективной реальности в квантовой  физике;

г) проблема причинности;

д) философские  размышления о пространстве и  времени с

точки зрения   относительности;  о  непрерывном  и

дискретном  пространстве и времени.

3.  Неразрешенные  вопросы физики.

III  Заключение.

Введение.

    Наши  дни - время преобразований, время  выдающихся достижений науки и техники. Особенности развития современной  науки влияют на структуру и характер научного познания. Именно они составляют исторически определенные границы, обусловливающие специфику познавательного  процесса. Более того, научные знания о природе имеют существенное значение и для философского осмысления окружающего мира. То обстоятельство, что физика по сравнению с другими  естественными науками ( например, химией или биологией ) занимается относительно более общими явлениями окружающего  материального мира, в известной  степени определяет ее более непосредственную, нежели у других естественных наук, связь с философией.

    Физику  всегда приходится решать разнообразные  онтологические и гносеологические вопросы, и поэтому он вынужден обращаться к философии. М. Борн писал: "... Физика на каждом шагу встречается с логическими  и гносеологическими трудностями ... каждая фаза естественнонаучного  познания находится в тесном взаимодействии с философской системой своего времени: естествознание доставляет факты наблюдения, а философия - методы мышления."

    Физики  при разработке современных теорий критически переосмысливают накопленные  в прошлом знания. Новое знание как бы отрицает предшествовавшие, но отрицает диалектически, сохраняя момент абсолютной истины. Философские идеи, как об этом убедительно свидетельствует  история, играют чрезвычайно важную роль в процессе становления физических теорий; без преувеличения можно  сказать, что без философского обоснования  физическая теория не может сформироваться.

Основные  открытия в физике на рубеже XIX-XX столетий.

    Физика - комплекс научных дисциплин, изучающих  общие свойства структуры взаимодействия и движения материи.

    Физику ( в соответствии с этими задачами ) весьма условно можно подразделить на 3 большие области: структурную  физику, физику взаимодействий и физику движения.

    Науки, образующие структурную физику, довольно четко различаются по изучаемым  объектам, которыми могут быть как  элементы структуры вещества ( элементарные частицы, атомы, молекулы ), так и  более сложные образования ( плазма, кристаллы, звезды и т. д. ).

    Физика  взаимодействий, основанная на представлении  о поле, как материальном носителе взаимодействия, делится на 4 отдела ( сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное ).

    Физика  движения ( механика ) включает в себя классическую ( Ньютоновскую ) механику, релятивистскую ( Энштейновскую ) механику, нерелятивистскую квантовую механику и релятивистскую квантовую механику.

    Уже в глубокой древности возникли зачатки  знаний, впоследствии вошедшие в состав физики и связанные с простейшими  представлениями о длине, тяжести, движении, равновесии и т. д. В недрах греческой натурфилософии сформулировались зародыши всех трех частей физики, однако на первом плане стояла физика движения, понимаемая,как изменение вообще. Взаимодействие отдельных вещей  трактовалось наивно-антропоцентрически ( например, мнение об одушевленности магнита  у Фалеса ). Подобное рассмотрение проблем, связанных с анализом движения как  перемещения в пространстве, впервые  было осуществлено в знаменитых апориях  Зенона Элейского. В связи с обсуждением  структуры первоначал зарождаются  и конкурируют концепции непрерывной  делимости до бесконечности ( Анаксагор ) и дискретности существования неделимых  элементов ( атомисты ). В этих концепциях закладывается понятийный базис  будущей структурной физики.

    В связи с задачами анализа простейшей формы движения ( изменения по месту ) возникают попытки уточнения  понятий "движение", "покой", "место", "время". Результаты, полученные на этом пути, образуют основу понятийного аппарата будущей физики движения - механики. При сохранении антропоморфных тенденций у атомистов  четко намечается понимание взаимодействия как непосредственного столкновения основных первоначал - атомов. Полученные умозрительным путем достижения греческой натурфилософии вплоть до XVI в. служили единственными средствами построения картины мира в науке.

    Превращение физики в самостоятельную науку  обычно связывается с именем Галилея. Основной задачей физики он считал эмпирическое установление количественных связей между характеристиками явлений  и выражение этих связей в математической форме с целью дальнейшего  исследования их математическими средствами, в роли которых выступали геометрические чертежи и арифметическое учение о пропорциях. Использование этих средств регулировалось сформулированными  им основными принципами и законами ( принцип относительности, принцип  независимости действия сил, закон  равноускоренного движения и др. ).

    Достижения  Галилея и его современников  в области физики движения ( Кеплер, Декарт, Гюйгенс ) подготовили почву  для работ Ньютона, преступившего  к оформлению целостного предмета механики в систему понятий. Продолжая  методологическую ориентацию на принци- Ньютон сформулировал три закона движения и вывел из них ряд  следствий, трактовавшихся прежде как  самостоятельные законы. Ньютоновские "Математические начала натуральной  философии" подвели итоги работы по установлению смысла и количественных характеристик основных понятий  механики - "прстранство", "время", "масса", " количество движения", "сила". Для решения задач, связанных  с движением, Ньютон ( вместе с Лейбницем ) создал дифференциальное и интегральное исчисление - одно из самых мощных математических средств физики.

    Начиная с Ньютона , и вплоть до конца XIX в. механика трактуется как общее учение о движении и становится магистральной  линией развития физики. С ее помощью  строится физика взаимодействий, где  конкурируют концепции близкодействия и дальнодействия.

    Успехи  небесной механики, основанные на ньютоновском законе всемирного тяготения, способствовали победе концепции дальнодействия. По образу теории тяготения строилась  и физика взаимодействий в области  электричества и магнетизма ( Кулон ).

    В конце XIX в. физика вплотную поставила  вопрос о реальном существовании  атома. Штурм атома шел во всех основных разделах физики: механике, оптике, электричестве, учении о строении материи. Каждое из крупнейших научных открытий того времени: открытие

Д. И.  Менделеевым  периодического закона элементов,  Г.  Герцем -

Д. Д. Томсоном - электронов и супругами Кюри - радия, по-своему вело к эксперементальному доказательству существования атома, ставило задачу изучения закономерностей  атомных явлений. Другими , весьма малых  частиц стала рассматриваться как  научно установленный факт. Начатые  в 1906 г. Ж. Перреном замечательные эксперементальные  исследования броуновского движения подтвердили  правильность малекулярно-кинетической теории этого явления, разработанной  А. Энштейном и М. Смолуховским, и  принесли полный триумф идеям атомизма, которые в новой физике получили не предвиденное прежде глубокое содержание. Развитие атомистики привело Э. Резерфорда к открытию атомного ядра и к созданию планетарной модели атома. Эти открытия положили начало новой физике: отпало положение о неизменности массы  тела: оказалось, что масса тела растет с увеличением его скорости; химические элементы оказались превратимыми одни в другие; возникла электронная теория, представляющая новую ступень в  развитии физики. Механическая картина  мира уступила место электромагнитной.

    После открытия электронов и радиоактивности  физика стала развиваться с небывалой  прежде быстротой. Из непременимости классической физики к проблеме теплового излучения  родилась знаменитая квантовая физика М. Планка. Из конфликта классической механики и электромагнитной теории Максвелла возникла теория относительности. Сначала теоретически, а затем  эксперементально и промышленно ( ядерная  энергетика ) установили связь m и E (E=mc²), а также зависимость массы движущегося тела от скорости его движения, покончили с резким противопоставлением материи и движения, характерным для классической физики. Общая теория относительности ( Энштейн 1916 ), интерпритировавшая поле тяготения как искривление пространства-времени, обусловленное наличием материи, перекинула еще один мост от материи и движения к взаимодействию.

    Физика, открыв новые виды материи и новые  формы движения, сломав старые физические понятия и заменив их новыми, по-новому поставила старые философские вопросы. Важнейшие из них - это вопросы  о материи, о движении, о пространстве и времени, о причинности и  необходимости в природе, об объективности  явлений.

Неисчерпаемость и бесконечность материи.

    Учение  философского материализма о материи ( развитое Лениным ) имеет решающее значение для понимания всего  содержания новой физики. Существуют ли какие бы то ни было неизменные элементы, абсолютная субстанция, неизменная сущность вещей и т. п.? Стремление найти  их - наиболее характерная черта  всякой метафизической философии. Механический материализм, в частности, видел  в материи некую абсолютную неизменную субстанцию, и естествоиспытатели XVIII-XIX вв. под материей обычно понимали неизменные атомы, движущиеся по законам классической механики.

    Новый философский материализм не признает существование неизменных элементов, абсолютной неизменной субстанции, отрицает неизменную сущность всех вещей. " "Сущность" вещей или "субстанция",- пишет  Ленин,- тоже относительны; они выражают только углубление человеческого познания объектов, и если вчера это углубление не шло дальше атома, сегодня - дальше электрона и эфира, то диалектический материализм настаивает на временном, относительном, приблизительном характере  всех этих вех познания природы прогрессирующей  наукой человека". (4, с. 249 ). Для философского мате-

риализма неизменно  одно:  признание  внешнего мира,существующего

независимо от сознания людей.  В соответствии  с  этим  находится

данное  Лениным определение материи: ... объективная реальность,существующая независимо от человеческого сознания и отображаемая им". ( 4, с. 248 )

    Не  только атомы, но и электроны, протоны  и др. элементарные частицы вещества, разнообразные физические поля ( электромагнитное, ядерное и др. ), атомные ядра, молекулы и т. д. - все они существуют независимо от человеческого сознания, отражаясь  в физических понятиях, теориях, гипотезах. Они - объективная реальность, материя. Материя неисчерпаема:" электрон также неисчерпаем, как и атом, природа бесконечна..." (4,248). Пределы, до которых доходит сегодня наше знание материи, являются относительными пределами; углубляя наше знание материального  мира,наука преодолевает их. Бесконечность  природы раскрывается в ходе все  более глубокого ее познания человеческим разумом, и развитие новой физики с особой яркостью подтверждает это  положение.

    Особый  интерес с точки зрения материи  представляет центральная проблема современной физики - теория элементарных частиц. Некоторые ученые, применяя односторонне теорию относительности  к этой проблеме, вывели заключение, что элементарные частицы, т. е. электроны,протоны,нейтроны и т. д., не могут иметь конечных размеров, а должны рассматриваться  как геометрические точки. С этим заключением,естественно, согласиться  нельзя. Природа бесконечна, неисчерпаема. это относится и к атому  и к электрону и к другим элементарным частицам. Поэтому свойсва  этих частиц не сводятся лишь к тем  свойствам,которые рассматривает  теория относительности; эта последняя, как и всякая физическая теория, не охватывает до конца явлений и  предметов природы. Т. о., необходимо искать существование более глубоких законов для решения проблемы элементарных частиц. На этой основе выросла  релятивистская квантовая механика. Но по физическим представлениям, нуклоны  имеют определенные размеры, поэтому  выдвигается вопрос о структуре  элементарных частиц, а теория релятивистской квантовой механики не решает этой проблемы. Это приводит к радикальным  изменениям этой физической теории и  поискам новых теорий.

    Поиск "сумасшедших идей", столь актуальный в современной физике, с точки  зрения проблемы реальности, представляет собой проблему существенно новых  принципов построения физической картины  мира, которые позволили бы придать  теории элементарных частиц логическую замкнутость и полноту. Большинство  ученых считает,что принципов квантовой  механики и теории относительности  недостаточно для осуществления  этой цели. Однако, отсутствие ощутимых успехов в преодолении этой недостаточности  вынуждено при решении конкретных задач до сих пор ограничиваться лишь незначительными модификациями  квантово-релятивистского концептуального  аппарата, не затрагивающими его принципиальных основ.