Электромагнитная картина мира   - Шпоры. Естествознание

    Новая парадигма изменила представления об отношениях субъекта и объекта познания. Объект познания перестал восприниматься как существующий «сам по себе». Оказалось, что его описание зависит от условий познания. Так, например, получаемые экспериментально характеристики объектов зависят от класса точности приборов, описание поведения объектов составляется с учетом состояния системы отсчета.

Таким образом, третья научная революция привела к смене теоретических и методологических установок во всем естествознании. Отличительной особенностью этого этапа научного познания является то, что наряду с физикой теперь в естествознании лидирует целая группа отраслей: химия, биология, кибернетика, космонавтика и др. Уже в рамках новой, неклассической картины мира произошли мини-революции в биологии (развитие генетики), космологии (концепция нестационарной Вселенной) и т. д.

сформировавшаяся в середине 19 века. В ее становлении особую роль сыграла электромагнитная теория Дж. Максвелла, разработанная им на основе опытов М.Фарадея и других ученых.

Электрические и магнитные процессы до 19 века изучались независимо друг от друга

В 1820 г. Эрстед открыл действие электрического тока на магнитную стрелку, т.е. открыл магнитное поле тока Майкл Фарадей (1791–1867)

§ Установил закономерности выделения вещества из раствора при проте-кании электрического тока в нем,

§ впервые наблюдал возникновение электрического тока в проводнике при движении около него магнита (явление электромагнитной индук-ции)

§ установил закономерности этого процесса,

§ ввел понятие магнитного и электрического поля,

§ открыл влияние магнитного поля на свойства света.

Основные положения электромагнитной теории

§ Переменное электрическое поле и электрический ток создают магнитное поле

§ Переменное магнитное поле создает переменное электрическое поле

§ Электрическое поле создается электрическим зарядом

§ Единичных магнитных зарядов (монополей) не существует

Характерные особенности электромагнитной картины мира:

Ø возможность существования материи не только в форме вещества, но и в форме полей (электромагнитного, а позже и гравитационного);

Ø принцип близкодействия, согласно которому действия и сигналы могут передаваться с конечной скоростью (не превышающей скорость света) при посредстве полей

На рубеже 19-20 веков в естествознании осуществляется революция, которой предшествовал кризис в физике, связанный с открытиями явления радиоактивности и элементарных частиц. 1887г. - Генрих Герц открыл явление фотоэффекта

1895г. – открытие Вильгельмом Конрадом Рентгеном излучения, испускаемого металлическим анодом под воздействием направляемых на него катодных лучей (электронов)

1896 г. – Анри Беккерель случайно обнаружил, что соль урана самопроизвольно испускает излучение, обладающее способностью засвечивать фотопластинку Мария и Пьер Кюри открыли новые радиоактивные элементы – по- лоний и радий

Начиная с 1919г. физики активно используют различные частицы для бомбардировки стабильных ядер и последующего изучения результатов такого воздействия

1894г. - Дж. Томсон предложил модель атома в виде положительно за-ряженного по объему шара, внутри которого, подобно изюму в кексе, распределены отрицательно заряженные электроны

1895г. – открытие электронов (Дж. Томсон

 Модель Резерфорда оказалась в противоречии с классической элек- тродинамикой, согласно которой электрон, вращаясь вокруг ядра, должен не- прерывно излучать энергию. Но в таком случае он быстро потерял бы ее и упал на ядро

Для разрешения этих противоречий в 1913 г. Нильс Бор выдвинул постулаты.

Постулаты Н.Бора:

1. атомы в стационарном состоянии не поглощают и не излучают энер-гии; при этом электроны вращаются по стационарным орбитам, кото-рым соответствуют определенные значения энергии

2. Поглощение или излучение энергии атомом происходит только при пе-реходе электронов с одной стационарной орбиты на другую в форме квантов

1913 г. – открытие Дж. Франком и Г. Герцем фотона

1919 г. – открытие Э.Резерфордом протона

1932г. –открытие нейтрона Джеймсом Чедвиком

1923г. – Артур Комптон показал, что фотон может вести себя как частица (корпускула): фотоны и электроны при соударении отскакива-ют друг от друга подобно упругим мячам

1924г. – Луи де Бройль предположил, что при определенных условиях элементарные частицы должны проявлять и волновые свойства (прин-цип корпускулярно-волнового дуализма

Новые факты опровергли классические представления о неделимости атома и обозначили начало нового периода в развитии физики – неклассического.

Рождается новая наука – квантовая механика, предметом которой яв-ляется атом и его структуры. Итогом ее развития является формирование в первой трети 20 века третьей – квантово-полевой картины мира

Характерные особенности квантово-полевой картины мира:

Ø материя рассматривается в трех возможных формах существования: ве-щество, поле, физический вакуум, связанных взаимными переходами;

Ø принцип корпускулярно-волнового дуализма, согласно которому в оп-ределенных условиях частицы вещества проявляют волновые свойства, а частицы поля – свойства корпускул;

Ø принцип детерминизма сменяется принципом вероятностно- статисти-ческим, согласно которому можно говорить лишь о вероятности того, где в данный момент времени находится частица;

Ø принцип неопределенности Гейзенберга: знание точной координаты частицы приводит к полной неопределенности ее импульса, и, наоборот, точное знание импульса частицы – к полной неопределенности ее ко-ординаты;

Ø принцип дополнительности Бора: с помощью конкретного макроскопи-ческого прибора мы можем исследовать либо корпускулярные свойства микрообъектов, либо волновые, но не те и другие одновременно; обе стороны предмета должны рассматриваться как дополнительные друг к другу;

Ø представления о 4-х типах фундаментальных взаимодействий в природе (гравитационное, электромагнитное, сильное, слабое);

Ø пространство и время относительны (зависят от гравитационных полей и движения тел) и взаимосвязаны (пространственно-временной контину-ум