Рефераты по точным наукам

ÐÅÔÅÐÀÒ

Ñîäåðæàíèå

4. Èäåÿ ïëàíåòàðíîé ìîäåëè àòîìà 12

5. Ñïèñîê ëèòåðàòóðû 13

1. Ôèçèêà ÷àñòèö – äèñêðåòíûå îáúåêòû.

Ïîíÿòèå äèñêðåòíîñòè â ôèçèêå è õèìèè îáîçíà÷àåò àòîìèñòè÷íîñòü ÷àñòèöû, çåðíèñòîñòü åå ñòðîåíèÿ. Äàííîå ïîíÿòèå êàñàåòñÿ âñåãî îêðóæàþùåãî íàñ.

Óïîòðåáëÿåòñÿ äèñêðåòíîñòü (îò ëàò. discretus - ðàçäåëåííûé, ïðåðûâèñòûé), â êà÷åñòâå ïðîòèâîïîñòàâëåíèÿ íåïðåðûâíîñòè. Òàêèì îáðàçîì, äèñêðåòíîå èçìåíåíèå íåêîòîðîé âåëè÷èíû âî âðåìåíè ÿâëÿåòñÿ èçìåíåíèåì, ïðîèñõîäÿùèì ÷åðåç êàêèå-òî èíòåðâàëû âðåìåíè. Ïðèâåäåì ïðèìåð - ñèñòåìà öåëûõ ÷èñåë â ïðîòèâîïîñòàâëåíèè ñèñòåìå äåéñòâèòåëüíûõ ÷èñåë ÿâëÿåòñÿ äèñêðåòíîé.

Äèñêðåòíîñòü ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííîãî ñòðîåíèÿ è ñîñòîÿíèÿ ìàòåðèè, ñîñòàâëÿþùèõ åå ýëåìåíòîâ, âèäîâ è ôîðì ñóùåñòâîâàíèÿ, ïðîöåññà äâèæåíèÿ, ðàçâèòèÿ – ýòè ïîíÿòèÿ âêëþ÷àåò â ñåáÿ ïðåðûâíîñòü, â îñíîâå êîòîðîé ïîëîæåíà äåëèìîñòü, à òàêæå îòíîñèòåëüíî ñàìîñòîÿòåëüíîå ñóùåñòâîâàíèå åå ñîñòàâëÿþùèõ , íàïðèìåð, ýëåêòðîííûõ ÷àñòèö, ÿäåð, àòîìîâ, ìîëåêóë, êðèñòàëëîâ, îðãàíèçìîâ, ïëàíåò è ò. ä.

Õèìèêè ïðè èçó÷åíèè ðàçíûõ âåùåñòâ - æèäêèõ, òâåðäûõ, ãàçîîáðàçíûõ – îáíàðóæèëè âîçìîæíîñòü ðàçëîæèòü íåêîòîðûå èç íèõ íà áîëåå ïðîñòûå. Õîòÿ åñòü è òàêèå âåùåñòâà, êîòîðûå ðàçëîæåíèþ íå ïîäëåæàò, íàçûâàåìûå õèìè÷åñêèìè ýëåìåíòàìè. Áûëî îòêðûòî áîëåå 100 ýëåìåíòîâ, ñðåäè êîòîðûõ îêîëî 20 ìîæíî âñòðåòèòü â æèâûõ îðãàíèçìàõ.

Åñëè ðàñêðîøèòü êóñî÷åê ãðàôèòà íà ñàìûå ìåëü÷àéøèå ÷àñòèöû, íî åùå ñîõðàíÿþùèå ñâîéñòâà óãëåðîäà. Ïîäîáíàÿ ÷àñòèöà íîñèò íàçâàíèå àòîìà (àòîì - ýòî åäèíèöà âåùåñòâà) óãëåðîäà. Íî àòîìû íå ýëåìåíòàðíû, îíè ñîñòîÿò èç ýëåêòðîíîâ, ïðîòîíîâ è íåéòðîíîâ, êîòîðûå ñåãîäíÿ ïðèíÿòî ñ÷èòàòü ýëåìåíòàðíûìè.  ÕÕ âåêå ó÷åíûå äîêàçàëè äèñêðåòíîñòü àòîìà. Ñëåäîâàòåëüíî, ñòðîèòåëüíûõ ìàòåðèàëîâ ó ïðèðîäû íå 100, à âñåãî 3. Ìîæåò áûòü, î÷åíü ñêîðî ó÷åíûå äîêàæóò è èõ äèñêðåòíîñòü. Óæå ïðåäëîæåíà ìîäåëü, ïîäòâåðæäàþùàÿ ïîäîáíûå ïðåäïîëîæåíèÿ.

Ñîñòîÿíèå òåîðèè ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö íå ÿâëÿåòñÿ çàêîí÷åííûì è ñêîðåå âñåãî íàïîìèíàåò òåîðèþ Áîðà äî ìîìåíòà âîçíèêíîâåíèÿ êâàíòîâîé ìåõàíèêè.

Èçó÷åíèå ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö è ÿâëåíèé, çàêîíîìåðíîñòåé ìèêðîìèðà, ïðîíèêàÿ â óëüòðàìàëûå ñóáàòîìíûå ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûå îáëàñòè, ïðîèñõîäèò âïëîòü äî 10 ^-15 ñì è äî 10 ^-27 ñåê.

Íà ÷ðåçâû÷àéíî ìàëûõ ðàññòîÿíèÿõ îêðóæàþùåå íàñ ïðîñòðàíñòâî, ñîãëàñíî òåîðåòè÷åñêèì ïðåäïîëîæåíèÿì ó÷åíûõ, îáëàäàåò íåîáûêíîâåííî ñëîæíîé ìåëêîçåðíèñòîé ñòðóêòóðîé ñ îãðîìíîé ïëîòíîñòüþ ýíåðãèè. Êîëè÷åñòâà ýíåðãèè, êîòîðîå ñîäåðæèòñÿ â êàæäîì êóáè÷åñêîì ìèêðîìåòðå ýòîé ñðåäû âïîëíå äîñòàòî÷íî äëÿ ñîçäàíèÿ ìíîãèõ òðèëëèîíîâ ãàëàêòèê.

 âàêóóìå, â êàæäîé òî÷êå ïðîñòðàíñòâà íàõîäÿòñÿ “íåðîæäåííûå” ÷àñòèöû è ïîëÿ âñåõ âîçìîæíûõ âèäîâ. Õîòÿ îíè îáëàäàþò íåäîñòàòî÷íûì êîëè÷åñòâîì ýíåðãèè äëÿ ïîÿâëåíèÿ â êà÷åñòâå ðåàëüíûõ ÷àñòèö.

Íóëåâûå êîëåáàíèÿ âàêóóìà – ýòî íàëè÷èå áåñêîíå÷íîãî ìíîæåñòâà ïîäîáíûõ ñêðûòûõ ÷àñòèö. Ê ïðèìåðó, â âàêóóìå âî âñåõ íàïðàâëåíèÿõ äâèæóòñÿ ôîòîíû âñåõ âîçìîæíûõ ýíåðãèé è ÷àñòîò. Íî ìû íè÷åãî íå îùóùàåì, ïîñêîëüêó ýòè ÷àñòèöû ëåòÿò âî âñåõ íàïðàâëåíèÿõ, è èõ ïîòîêè âçàèìíî óðàâíîâåøèâàþò äðóã äðóãà. Òîãäà, êîãäà îäíîðîäíîñòü ïîòîêà ñêðûòûõ ÷àñòèö íàðóøàåòñÿ, íà÷èíàþò ïðîÿâëÿòüñÿ íóëåâûå êîëåáàíèÿ â âàêóóìå.

Íà îñíîâå âåñüìà îáùèõ òåîðåòè÷åñêèõ ñîîáðàæåíèé â ôèçèêå ìèêðîìèðà ïî îäíîé èç ñèñòåìàòèê âñå ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû äåëÿòñÿ íà 3 êëàññà:

I - ôîòîíû - ïîðöèè ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ,

II - ýëåêòðîíû è íåéòðèíî,

III êëàññ - àíäðîíû - èõ èçâåñòíî ñåé÷àñ íåñêîëüêî ñîòåí, òàêèì îáðàçîì ÿâëÿåòñÿ ñàìûì ìíîãî÷èñëåííûì êëàññîì. Ê íåìó îòíîñÿòñÿ ïðîòîí, íåéòðîí è ìåçîí – ÷àñòèöû, èìåþùèå ìàññû, ïðîìåæóòî÷íûå ìåæäó ìàññîé ýëåêòðîíà è ìàññîé ïðîòîíà. Ïðåîáëàäàþùàÿ ÷àñòü àíäðîíîâ - íåñòàáèëüíûå ÷àñòèöû ñ î÷åíü ìàëûì ñðîêîì æèçíè. Ñàìûå ìàëî æèâóùèå ÷àñòèöû - ðåçîíàíñû.

Èìåþòñÿ òàêæå ÷àñòèöû, êîòîðûå ïî ìàññå ïðåâîñõîäÿò â íåñêîëüêî ðàç ìàññó ïðîòîíà. Èìååòñÿ âåðñèÿ, ÷òî “ñïåêòð ìàññ” ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö ïðîñòèðàåòñÿ áåñêîíå÷íî. Åñëè äàííîå âûñêàçûâàíèå âåðíî, ñëåäîâàòåëüíî ïðè íåêîòîðûõ óñëîâèÿõ â óëüòðàìàëûõ ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûõ îáëàñòÿõ ìîãóò ðîæäàòüñÿ ìàêðîñêîïè÷åñêèå è äàæå êîñìè÷åñêèå îáúåêòû. Ïî êðàéíåé ìåðå ñîâðåìåííàÿ òåîðèÿ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö ñ÷èòàåò ýòî âåñüìà ðåàëüíûì.

Ïî îäíîé èç ãèïîòåç âûéäÿ èç èñõîäíîãî ñîñòîÿíèÿ Âñåëåííàÿ âíà÷àëå áûëà àáñîëþòíî ïóñòîé, à èçëó÷åíèå è âñå âåùåñòâî ïîÿâèëèñü èç âàêóóìà.

Îáðàçîâàíèå æå ìåòàãàëàêòèêè ïîëó÷èëîñü â èòîãå ðàñïàäà ñâåðõòÿæåëîãî ñóïåðàäðîíà ìàññîé ïðèáëèçèòåëüíî10 ⁵⁶ ã., êîòîðûé íàçûâàþò “ïåðâîàòîìîì”, ò. å. ñâåðõïëîòíûì ñãóñòêîì ìàòåðèè, äàâøèì íà÷àëî íàáëþäàåìîé Âñåëåííîé. Ðàñïàä “ïåðâîàòîìà” íà áîëåå ìåëêèå àäðîíû ïîðîäèë îáðàçîâàíèå ïðîòîñêîïëåíèé ãàëàêòèê, à åãî ïîñëåäóþùèå ðàñïàäû íà àäðîíû ñ åùå ìåíüøèìè ìàññàìè ïðèâåëè ê îáðàçîâàíèþ ãàëàêòèê.

Ñ òî÷êè çðåíèÿ ïðîöåññà, êîòîðûé ìû íàçûâàåì Âñåëåííîé, ìèêðîìèð è ìåãàêîñìîñ - äâå åãî ñòîðîíû. Ôèçèêà ìèêðîìèðà ïðîíèêëà â îáëàñòü ÿâëåíèé, êîòîðûå õàðàêòåðèçóþòñÿ ìàñøòàáàìè ïîðÿäêà 10 ^-15 ñì, àñòðîôèçèêà èçó÷àåò îáúåêòû, äëÿ êîòîðûõ õàðàêòåðíû ðàññòîÿíèÿ âïëîòü äî 10 ²⁸ ñì. Íå çàâèñèìî îò âåëè÷èíû ðàçìåðà êîñìè÷åñêîé ñèñòåìû, åå ñîñòàâ ìîæíî ðàçáèòü íà ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû. Ìû òàêæå ÿâëÿåìñÿ ÷àñòüþ ìåãàêîñìîñà, òàêæå êàê è âñå îêðóæàþùèå íàñ îáúåêòû ìåãàêîñìîñà.

2. Êîðïóñêóëÿðíàÿ ìîäåëü àòîìà

Ó Äåìîêðèòà àòîì ïðåâðàùàëñÿ ïðîñòî â ãåîìåòðè÷åñêîå òåëî, êîòîðîå ÿâëÿåòñÿ íåðàçðóøèìûì è âå÷íûì. Îí ñ÷èòàë ëîæíûì ïðåäñòàâëåíèå î áåñêîíå÷íîé äåëèìîñòè ìàòåðèè. Ðàçëè÷èå ìåæäó àòîìàìè ñîñòîèò òîëüêî â ôîðìå, ïîðÿäêå âçàèìíîãî ñëåäîâàíèÿ, è ïîëîæåíèè â ïóñòîì ïðîñòðàíñòâå, à òàêæå â âåëè÷èíå è çàâèñÿùåé îò âåëè÷èíû òÿæåñòè. Èõ ôîðìû âåñüìà ðàçíîîáðàçíû ñ âïàäèíàìè èëè âûïóêëîñòÿìè. Äðóãîå “Äåìîêðèòîâñêîå” íàçâàíèå àòîìîâ - “ôèãóðû” èëè “âèäèêè”. Èç äàííîé èíôîðìàöèè ñëåäóåò, ÷òî àòîìû Äåìîêðèòà ìàêñèìàëüíî ìàëûå, âïîñëåäñòâèè íåäåëèìûå ôèãóðû èëè ñòàòóýòêè. Íåìàëî áûëî ñïîðîâ â ñîâðåìåííîé íàóêå î òîì, ÷òî àòîìû Äåìîêðèòà ÿâëÿþòñÿ ôèçè÷åñêèìè èëè ãåîìåòðè÷åñêèìè òåëàìè, íî ñàì Äåìîêðèò ïî ñóùíîñòè íå äîøåë äî ðàçëè÷åíèÿ ôèçèêè è ãåîìåòðèè. Êàê îòäåëüíûå öåëûå òåëà, òàê è âåñü ìèð, ìîæåò îáðàçîâûâàòüñÿ èç ýòèõ àòîìîâ, äâèæóùèõñÿ â ðàçëè÷íûõ íàïðàâëåíèÿõ, à òàêæå èç èõ “âèõðÿ” ïî åñòåñòâåííîé íåîáõîäèìîñòè ïóòåì ñáëèæåíèÿ âçàèìíîïîäîáíûõ àòîìîâ. Äâèæåíèå àòîìîâ âå÷íî, à ÷èñëî âîçíèêàþùèõ ìèðîâ áåñêîíå÷íî. ×åëîâåê íå ìîæåò óâèäåòü àòîì, à ÷åëîâå÷åñêèå îòíîøåíèÿ îáúÿñíÿþòñÿ èñòå÷åíèÿìè èç àòîìîâ, “âèäèêàìè”, êîòîðûå äåéñòâóþò íà íàøè îðãàíû ÷óâñòâ. Ñëåäîâàòåëüíî, íåò íè÷åãî íè ñëàäêîãî, íè ãîðüêîãî, íè áåëîãî, íè ÷åðíîãî ñàìîãî ïî ñåáå, ñóùåñòâóþò ëèøü àòîìû è ïóñòîòà .

Àòîìèñòè÷åñêîå ó÷åíèå Äåìîêðèòà áûëî ñóùåñòâåííî èçìåíåíî ïîä âëèÿíèåì Ýïèêóðà (342-341 äî í. ý.). Îí çàìåíÿåò âèõðåâîå äâèæåíèå àòîìîâ ïàäåíèåì è ââîäèò ïîíÿòèå “âåñà àòîìîâ”. Íåìàëîâàæíóþ ðîëü èìååò ó÷åíèå Ýïèêóðà î ïðîèçâîëüíîì îòêëîíåíèè àòîìîâ îò ïàäåíèÿ ïî ïðÿìîé, êîòîðîå íåñåò îáîñíîâàíèå âîçíèêíîâåíèÿ áåñêîíå÷íîãî ÷èñëà ìèðîâ è ñâîáîäó èíäèâèäà (ò. å. àòîìà è ÷åëîâåêà). Ýïèêóð â áîðüáå ñ òðàäèöèîííûì äëÿ àíòè÷íîé íàòóðôèëîñîôèè ïîíÿòèåì ðîêà áåñïðåöåäåíòíî îòðèöàåò òî÷íóþ çàêîíîìåðíîñòü íåáåñíûõ ÿâëåíèé.

Íàïèñàííàÿ â ôîðìå äèäàêòè÷åñêîãî ýïîñà ôèëîñîôñêàÿ ïîýìà Ë ó ê ð å ö è ÿ (1 âåê äî í. ý.) “Î ïðèðîäå âåùåé”, èçëàãàåò ó÷åíèå Ýïèêóðà, ò. å. åãî ôèçèêó. Ýòî ïàìÿòíèê ìàòåðèàëèñòè÷åñêîé ìûñëè äðåâíîñòè ñîõðàíèâøèéñÿ ïîëíîñòüþ. Ïîýìà Ëóêðåöèÿ âêëþ÷àåò â ñåáÿ 6 êíèã, ãäå â ïåðâûõ äâóõ èçëàãàåòñÿ àòîìèñòè÷åñêàÿ òåîðèÿ ìèðîçäàíèÿ è èäåÿ ê î ð ï ó ñ ê ó ë ÿ ð í î é ìîäåëè àòîìà.

3. Îò Àðèñòîòåëÿ äî Íüþòîíà.

Ïîñòðîåíèå öåëîñòíîé àñòðîíîìè÷åñêîé êàðòèíû ìèðà - ãåîöåíòðè÷åñêîé ñèñòåìû Àðèñòîòåëÿ-Ïòîëîìåÿ èñõîäèëî èç òîãî, ÷òî íåïîñðåäñòâåííî íàáëþäàåìûå ïåðåìåùåíèÿ íåáåñíûõ ñâåòèë åñòü èõ äåéñòâèòåëüíûå ïåðåìåùåíèÿ. Îòñþäà áûë ñäåëàí âûâîä î öåíòðàëüíîì ïîëîæåíèè Çåìëè âî Âñåëåííîé.

À ð è ñ ò î ò å ë ü (384-322 äî í. ý.)

Êîñìîëîãèÿ Àðèñòîòåëÿ ïðè âñåõ äîñòèæåíèÿõ (ñâåäåíèå âñåé ñóììû âèäèìûõ íåáåñíûõ ÿâëåíèé è äâèæåíèé ñâåòèë â ñòðîéíóþ òåîðèþ) â íåêîòîðûõ ÷àñòÿõ áûëà îòñòàëîé â ñðàâíåíèè ñ êîñìîëîãèåé Äåìîêðèòà è ïèôàãîðèçìà. Âëèÿíèå ãåîöåíòðè÷åñêîé êîñìîëîãèè Àðèñòîòåëÿ ñîõðàíÿëîñü âïëîòü äî Êîïåðíèêà. Àðèñòîòåëü ðóêîâîäñòâîâàëñÿ ïëàíåòíîé òåîðèåé Åâäîêñà Êíèäñêîãî, íî ïðèïèñàë ïëàíåòíûì ñôåðàì ðåàëüíîå ôèçè÷åñêîå ñóùåñòâîâàíèå: Âñåëåííàÿ ñîñòîèò èç ðÿäà êîíöåíòðè÷åñêèõ ñôåð, äâèæóùèõñÿ ñ ðàçëè÷íûìè ñêîðîñòÿìè è ïðèâîäèìûõ â äâèæåíèå êðàéíåé ñôåðîé íåïîäâèæíûõ çâåçä. “Ïîäëóííûé” ìèð, òî åñòü îáëàñòü ìåæäó îðáèòîé Ëóíû è öåíòðîì Çåìëè, åñòü îáëàñòü áåñïîðÿäî÷íûõ íåðàâíîìåðíûõ äâèæåíèé, à âñå òåëà â ýòîé îáëàñòè ñîñòîÿò èç ÷åòûðåõ íèçøèõ ýëåìåíòîâ: çåìëè, âîäû, âîçäóõà è îãíÿ. Çåìëÿ, êàê íàèáîëåå òÿæåëûé ýëåìåíò, çàíèìàåò öåíòðàëüíîå ìåñòî, íàä íåé ïîñëåäîâàòåëüíî ðàñïîëàãàþòñÿ îáîëî÷êè âîäû, âîçäóõà è îãíÿ. “Íàäëóííûé” ìèð , òî åñòü îáëàñòü ìåæäó îðáèòîé Ëóíû è êðàéíåé ñôåðîé íåïîäâèæíûõ çâåçä, åñòü îáëàñòü âå÷íîðàâíîìåðíûõ äâèæåíèé, à ñàìè çâåçäû ñîñòîÿò èç ïÿòîãî - ñîâåðøåííåéøåãî ýëåìåíòà - ýôèðà[2].

Ï ò î ë î ì å é (2 âåê äî í. ý.) - äðåâíåãðå÷åñêèé ó÷åíûé. Ðàçðàáîòàë òàê íàçûâàåìóþ ãåîöåíòðè÷åñêóþ ñèñòåìó ìèðà, ñîãëàñíî êîòîðîé âñå âèäèìûå äâèæåíèÿ íåáåñíûõ ñâåòèë îáúÿñíÿëèñü èõ äâèæåíèåì âîêðóã íåïîäâèæíîé Çåìëè. Îñíîâíîå ñî÷èíåíèå Ïòîëîìåÿ ïî àñòðîíîìèè - “Âåëèêîå ìàòåðèàëüíîå ïîñòðîåíèå àñòðîíîìèè â 13 êíèãàõ” èëè “Àëüìàãåñò” íà àðàáñêîì.  “Àëüìàãåñòå” âïåðâûå çàêîíû âèäèìûõ äâèæåíèé íåáåñíûõ òåë áûëè óñòàíîâëåíû íàñòîëüêî, ÷òî ñòàëî âîçìîæíûì ïðåäâû÷èñëÿòü èõ ïîëîæåíèå[2].

Ñèñòåìà Àðèñòîòåëÿ-Ïòîëîìåÿ âåðíî îòðàçèëà íåêîòîðûå îñîáåííîñòè Çåìëè êàê íåáåñíîãî òåëà: òî, ÷òî Çåìëÿ - øàð, ÷òî âñå òÿãîòååò ê åå öåíòðó. Òàêèì îáðàçîì ýòî áûëî ó÷åíèå ñîáñòâåííî î Çåìëå. Íà óðîâíå ñâîåãî âðåìåíè îíà îòâå÷àëà îñíîâíûì òðåáîâàíèÿì, êîòîðûå ïðåäúÿâëÿëèñü ê íàó÷íîìó çíàíèþ. Âî-ïåðâûõ, îíà ñ åäèíîé òî÷êè çðåíèÿ îáúÿñíÿëà íàáëþäàåìûå ïåðåìåùåíèÿ íåáåñíûõ òåë è, âî-âòîðûõ, äàâàëà âîçìîæíîñòü ïðåäâû÷èñëÿòü èõ áóäóùèå ïîëîæåíèÿ.  òî æå âðåìÿ íåëüçÿ íå îòìåòèòü, ÷òî òåîðåòè÷åñêèå ïîñòðîåíèÿ äðåâíèõ ãðåêîâ íîñèëè ÷èñòî óìîçðèòåëüíûé õàðàêòåð - îíè áûëè ñîâåðøåííî îòîðâàíû îò ýêñïåðèìåíòà.

Èçâåñòíî, ÷òî ãåîöåíòðè÷åñêàÿ ñèñòåìà Àðèñòîòåëÿ - Ïòîëîìåÿ ïðîñóùåñòâîâàëà âïëîòü äî ÕVI ñòîëåòèÿ, äî ïîÿâëåíèÿ ãåëèîöåíòðè÷åñêîãî ó÷åíèÿ Êîïåðíèêà. Ýòî ó÷åíèå ÿâèëîñü âåëè÷àéøåé ðåâîëþöèåé â åñòåñòâîçíàíèè, ïîëîæèâøåé íà÷àëî ðàçâèòèþ íàóêè â åå ñîâðåìåííîì ïîíèìàíèè.

Ðàçâèòèå åñòåñòâîçíàíèÿ, òðóäû Êîïåðíèêà, Ãàëèëåÿ, Íüþòîíà óáåäèòåëüíî ïîêàçàëè íåñîñòîÿòåëüíîñòü ãåîöåíòðèçìà. Êîïåðíèê ïîêàçàë, ÷òî çà âèäèìûìè äâèæåíèÿìè íåáåñíûõ ñâåòèë ñêðûâàåòñÿ ñîâñåì èíîå ÿâëåíèå - îáðàùåíèå Çåìëè âîêðóã Ñîëíöà, òî åñòü ìèð íå òàêîâ, êàêèì ìû åãî íåïîñðåäñòâåííî íàáëþäàåì. Êîïåðíèêîâñêàÿ ðåâîëþöèÿ â åñòåñòâîçíàíèè óòâåðäèëà âàæíåéøèé ïðèíöèï: íåîáõîäèìî èñêàòü ïîäëèííóþ ñóùíîñòü âåùåé, ñêðûòóþ çà èõ âíåøíåé âèäèìîñòüþ.

Ê î ï å ð í è ê (1473-1543 äî í. ý.) - ñîçäàòåëü ãåëèîöåíòðèñòñêîé ñèñòåìû ìèðà. Íà÷àë ñ ïîïûòîê óñîâåðøåíñòâîâàòü ãåîöåíòðè÷åñêóþ ñèñòåìó ìèðà, èçëîæåííóþ â “Àëüìàãåñòå” Ïòîëîìåÿ. Ìíîãî÷èñëåííûå ðàáîòû â ýòîì íàïðàâëåíèè ñâîäèëèñü ê áîëåå òî÷íîìó îïðåäåëåíèþ ýëåìåíòîâ òåõ äèôåðåíòîâ è ýïèöèêëîâ, ïîñðåäñòâîì êîòîðûõ Ïòîëîìåé ïðåäñòàâèë äâèæåíèÿ íåáåñíûõ òåë.

Êîïåðíèê, ïîíÿâ çàâèñèìîñòü ìåæäó âèäèìûìè äâèæåíèÿìè ïëàíåò è Ñîëíöà, õîðîøî èçâåñòíóþ åùå Ïòîëîìåþ, íà ýòîé îñíîâå ïîñòðîèë ãåëèîöåíòðè÷åñêóþ ñèñòåìó ìèðà. Áëàãîäàðÿ åé ïðàâèëüíîå îáúÿñíåíèå ïîëó÷èë ðÿä íåïîíÿòíûõ ðàíåå çàêîíîìåðíîñòåé äâèæåíèÿ ïëàíåò. Òàáëèöû, ñîñòàâëåííûå Êîïåðíèêîì, íàøëè áîëüøîå çíà÷åíèå â ðàçâèòèè ìîðåïëàâàíèÿ. Ðåçóëüòàòû òðóäà áûëè îáîáùåíû Êîïåðíèêîì â ñî÷èíåíèè “Îá îáðàùåíèè íåáåñíûõ ñôåð”. Çäåñü îí ñîõðàíÿåò ïðåäñòàâëåíèå î êîíå÷íîé Âñåëåííîé, îãðàíè÷åííîé ñôåðîé íåïîäâèæíûõ çâåçä. Ôèëîñîôñêîå çíà÷åíèå ãåëèîöåíòðè÷åñêîé ñèñòåìû ñîñòîÿëî â òîì, ÷òî Çåìëÿ, ñ÷èòàâøàÿñÿ ðàíüøå öåíòðîì ìèðà, íèçâîäèëàñü äî ïîëîæåíèÿ îäíîé èç ïëàíåò. Âîçíèêëà íîâàÿ èäåÿ - èäåÿ î åäèíñòâå ìèðà, î òîì, ÷òî “íåáî” è “çåìëÿ” ïîä÷èíÿþòñÿ îäíèì è òåì æå çàêîíàì. Ðåâîëþöèîííûé õàðàêòåð âçãëÿäîâ Êîïåðíèêà áûë ïîíÿò êàòîëè÷åñêîé öåðêîâüþ ëèøü ïîñëå òîãî, êàê Ãàëèëåé è äðóãèå ðàçâèëè ôèëîñîôñêèå ñëåäñòâèÿ åãî ó÷åíèÿ.  1619 ãîäó äåêðåòîì èíêâèçèöèè êíèãà Êîïåðíèêà “âïðåäü äî èñïðàâëåíèÿ” áûëà âíåñåíà â “Èíäåêñ çàïðåùåííûõ êíèã” è îñòàâàëàñü ïîä çàïðåòîì äî 1828 ãîäà [2].

Ãåëèîöåíòðè÷åñêàÿ ñèñòåìà Êîïåðíèêà ñàìà îòíþäü íå ÿâèëàñü îêîí÷àòåëüíûì ðåøåíèåì âîïðîñà î ìèðîçäàíèè.  ïðîöåññå äàëüíåéøåãî ðàçâèòèÿ îíà â êà÷åñòâå ñîñòàâíîé ÷àñòè âîøëà ñíà÷àëà â ñèñòåìó Ãåðøåëÿ î Ãàëàêòèêå, à çàòåì â ñèñòåìó î ðàñøèðÿþùåéñÿ Ìåòàãàëàêòèêèå. Ñèñòåìà Êîïåðíèêà ÿâèëàñü îïèñàíèåì Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû, ñèñòåìà Ãåðøåëÿ - íàøåé Ãàëàêòèêè.

Ó÷åíèå Êîïåðíèêà ïîëó÷èëî ñâîå äàëüíåéøåå îáîñíîâàíèå â ýêñïåðèìåíòàëüíîé ôèçèêå Ãàëèëåÿ, çàâåðøèâøåéñÿ ñîçäàíèåì íüþòîíîâñêîé ìåõàíèêè, îáúåäèíèâøåé åäèíûìè çàêîíàìè äâèæåíèÿ ïåðåìåùåíèå íåáåñíûõ òåë è çåìíûõ îáúåêòîâ.

Áûë ýòîò ìèð ãëóáîêîé òüìîé îêóòàí.

Äà áóäåò ñâåò! È âîò ÿâèëñÿ Íüþòîí.

Âåðøèíîé íàó÷íîãî òâîð÷åñòâà Íüþòîíà ÿâëÿþòñÿ “Íà÷àëà”, â êîòîðûõ Íüþòîí îáîáùèë ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå åãî ïðåäøåñòâåííèêàìè è ñâîè ñîáñòâåííûå èññëåäîâàíèÿ è ñîçäàë âïåðâûå åäèíóþ ñòðîéíóþ ñèñòåìó çåìíîé è íåáåñíîé ìåõàíèêè, êîòîðàÿ ëåãëà â îñíîâó âñåé êëàññè÷åñêîé ôèçèêè. Çäåñü Íüþòîí äàë îïðåäåëåíèÿ èñõîäíûõ ïîíÿòèé - êîëè÷åñòâà ìàòåðèè, ýêâèâàëåíòíîãî ìàññå, ïëîòíîñòè; êîëè÷åñòâà äâèæåíèÿ, ýêâèâàëåíòíîãî èìïóëüñó, è ðàçëè÷íûõ âèäîâ ñèëû. Ôîðìóëèðóÿ ïîíÿòèå êîëè÷åñòâà ìàòåðèè, Íüþòîí èñõîäèë èç ïðåäñòàâëåíèÿ î òîì, ÷òî àòîìû ñîñòîÿò èç íåêîé åäèíîé ïåðâè÷íîé ìàòåðèè; ïëîòíîñòü Íüþòîí ïîíèìàë êàê ñòåïåíü çàïîëíåíèÿ åäèíèöû îáúåìà òåëà ïåðâè÷íîé ìàòåðèåé.

Íüþòîí ðàññìàòðèâàë äâèæåíèå òåë ïîä äåéñòâèåì öåíòðàëüíûõ ñèë è äîêàçàë, ÷òî òðàåêòîðèÿìè òàêèõ äâèæåíèé ÿâëÿþòñÿ êîíè÷åñêèå ñå÷åíèÿ (ýëëèïñ, ãèïåðáîëà, ïàðàáîëà). Îí èçëîæèë ñâîå ó÷åíèå î âñåìèðíîì òÿãîòåíèè, ñäåëàë çàêëþ÷åíèå, ÷òî âñå ïëàíåòû ïðèòÿãèâàþòñÿ ê Ñîëíöó, à ñïóòíèêè - ê ïëàíåòàì ñ ñèëîé, îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíîé êâàäðàòó ðàññòîÿíèÿ è ðàçðàáîòàë òåîðèþ äâèæåíèÿ íåáåñíûõ òåë. Íüþòîí ïîêàçàë, ÷òî èç çàêîíà âñåìèðíîãî òÿãîòåíèÿ âûòåêàþò çàêîíû Êåïëåðà è âàæíåéøèå îòñòóïëåíèÿ îò íèõ. Êåïëåð, èçó÷àÿ äâèæåíèå ïëàíåò Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû, ñôîðìóëèðîâàë ñâîè çíàìåíèòûå ïðîñòûå çàêîíû. Ïðîñòûå ïîòîìó, ÷òî âñå ìíîãîîáðàçèå äâèæåíèé âñåõ ïëàíåò ñâåëîñü ê òðåì àðèôìåòè÷åñêèì ñîîòíîøåíèÿì. Íî âîçíèê âîïðîñ: îòêóäà âçÿëèñü ýòè ñîîòíîøåíèÿ? Îòâåò íà ýòîò âîïðîñ äàë Íüþòîí ñîçäàíèåì íüþòîíîâñêîé ìåõàíèêè è ôîðìóëèðîâêîé çàêîíà âñåìèðíîãî òÿãîòåíèÿ. Åñëè áû ðåçóëüòàòîì äåÿòåëüíîñòè Íüþòîíà áûëî òîëüêî îáúÿñíåíèå çàêîíîâ Êåïëåðà, òî, ïî ñóùåñòâó, íèêàêîãî óïðîùåíèÿ íå ïðîèçîøëî áû. Òðè çàêîíà çàìåíèëèñü áû îäíèì, èç êîòîðîãî îíè âåñüìà ñëîæíî âûâîäÿòñÿ. Íî ìåõàíèêà Íüþòîíà îáúÿñíÿëà îãðàíè÷åííîå êîëè÷åñòâî ÿâëåíèé äëÿ ìåõàíè÷åñêîé êàðòèíû Âñåëåííîé. Òàê îí îáúÿñíèë îñîáåííîñòè äâèæåíèÿ Ëóíû, ðàññìîòðåë çàäà÷è ïðèòÿæåíèÿ ñïëîøíûõ ìàññ, òåîðèè ïðèëèâîâ è îòëèâîâ, ïðåäëîæèë òåîðèþ ôèãóðû Çåìëè [2].

Íàçâàíèå, êîòîðîå ïîëó÷èëà Íüþòîíîâñêàÿ ìåõàíèêà - êëàññè÷åñêàÿ.  ïîñëåäñòâèè îíà íå òîëüêî íå ïîøàòíóëàñü, íî è ñòàëà åùå áîëåå äîñòîâåðíîé.  äàëüíåéøåì îïðåäåëèëèñü ïðåäåëû ïðèìåíèìîñòè ìåõàíèêè Íüþòîíà.

Îäíèì èç îñíîâîïîëîæíèêîâ ôèçè÷åñêîé õèìèè áûë Ì. Â. Ë î ì î í î ñ î â (1711-1765) - ïåðâûé ðóññêèé ó÷åíûé - åñòåñòâîèñïûòàòåëü ìèðîâîãî çíà÷åíèÿ. Îí ðåøèë íàïèñàòü òðàêòàò, îáúåäèíèâøèé â îäíî ñòðîéíîå öåëîå âñþ ôèçèêó è õèìèþ íà îñíîâå àòîìíî-ìîëåêóëÿðíûõ ïðåäñòàâëåíèé - áîëüøóþ “êîðïóñêóëÿðíóþ ôèëîñîôèþ”. Åìó íå óäàëîñü îñóùåñòâèòü ïîëíîñòüþ òî, ÷òî îí õîòåë, íî áîëüøàÿ ÷àñòü åãî ôèçè÷åñêèõ òðóäîâ ýòî ïîäãîòîâèòåëüíûå ìàòåðèàëû ê ýòîé ðàáîòå. Ïî ìíåíèþ Ëîìîíîñîâà ïî âñåì ñâîéñòâàì âåùåñòâà ñ ïîìîùüþ ïðåäñòàâëåíèÿ î ðàçëè÷íûõ ÷èñòî ìåõàíè÷åñêèõ äâèæåíèÿõ êîðïóñêóë, â ñâîþ î÷åðåäü ñîñòîÿùèõ èç àòîìîâ ìîæíî äàòü èñ÷åðïûâàþùåå îáúÿñíåíèå î âåùåñòâå.

“Ðàçìûøëåíèÿ î ïðè÷èíå òåïëîòû è õîëîäà” (1744) – ýòî åãî òðóä, â êîòîðîì îí ïðèøåë ê ïðåäïîëîæåíèþ, ÷òî òåïëîòà îáóñëîâëåíà âðàùàòåëüíûìè äâèæåíèÿìè ÷àñòèö âåùåñòâà. Ïðè ïîïûòêàõ ïîñòðîåíèÿ êèíåòè÷åñêîé òåîðèè ãàçîâ áûëà èñïîëüçîâàíà ýòà ãèïîòåçà â ÕIÕ â.

Ôîðìóëèðîâêó ôèëîñîôñêîãî ïðèíöèïà ñîõðàíåíèÿ ìàòåðèè è äâèæåíèÿ Ëîìîíîñîâ ïîëîæèë â îñíîâó ìîëåêóëÿðíî - êèíåòè÷åñêîé òåîðèè: “ Âñå ïåðåìåíû, â íàòóðå âñòðå÷àþùèåñÿ, òàêîãî ñóòü ñîñòîÿíèÿ, ÷òî ñêîëüêî ÷åãî ó îäíîãî òåëà îòíèìåòñÿ, ñòîëüêî ïðèñîâîêóïèòñÿ ê äðóãîìó... ñåé âñåîáùèé åñòåñòâåííûé çàêîí ïðîñòèðàåòñÿ â ñàìè ïðàâèëà äâèæåíèÿ: èáî òåëî, äâèæóùåå ñâîåé ñèëîþ äðóãîå, ñòîëüêî æå îíûÿ ó ñåáÿ òåðÿåò, ñêîëüêî ñîîáùàåò äðóãîìó, êîòîðîå ó íåãî äâèæåíèå ïîëó÷àåò ”.

 1827 ãîäó àíãëèéñêèé áîòàíèê Áðîóí îòêðûë áðîóíîâñêîå äâèæåíèå - áåñïîðÿäî÷íîå äâèæåíèå ìàëûõ ÷àñòèö, âçâåøåííûõ â æèäêîñòè èëè ãàçå. Åãî çàêîíîìåðíîñòè ñëóæàò íàãëÿäíûì ïîäòâåðæäåíèåì îñíîâíûõ ïîëîæåíèé ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêîé òåîðèè. Âçâåøåííûå ÷àñòèöû, âèäèìûå òîëüêî ïîä ìèêðîñêîïîì, äâèæóòñÿ íåçàâèñèìî äðóã îò äðóãà è îïèñûâàþò ñëîæíûå çèãçàãîîáðàçíûå òðàåêòîðèè. Áðîóíîâñêîå äâèæåíèå íå îñëàáåâàåò ñî âðåìåíåì è íå çàâèñèò îò õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ ñðåäû. Äâèæåíèå ðàñòåò ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû ñðåäû è ñî ñíèæåíèåì åå âÿçêîñòè è ðàçìåðîâ ÷àñòèö.

Íà îñíîâå ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêîé òåîðèè, ñîãëàñíî êîòîðîìó ìîëåêóëû æèäêîñòè èëè ãàçà íàõîäÿòñÿ â ïîñòîÿííîì òåïëîâîì äâèæåíèè, ïðè÷åì èìïóëüñû ðàçëè÷íûõ ìîëåêóë íåîäèíàêîâû ïî âåëè÷èíå è íàïðàâëåíèþ â 1905-1906 ãîäàõ Ýéíøòåéíîì áûëî äàíî ïîñëåäîâàòåëüíîå îáúÿñíåíèå áðîóíîâñêîãî äâèæåíèÿ. Óäàðû, èñïûòûâàåìûå ÷àñòèöåé, íå áóäóò êîìïåíñèðîâàòüñÿ, åñëè ïîâåðõíîñòü ÷àñòèöû, ïîìåùåííîé â òàêóþ ñðåäó, ìàëà. Òàêèì îáðàçîì, â ðåçóëüòàòå “áîìáàðäèðîâêè” ìîëåêóëàìè áðîóíîâñêàÿ ÷àñòèöà ïðèõîäèò â áåñïîðÿäî÷íîå äâèæåíèå. Îíà ìåíÿåò íàïðàâëåíèå ñâîåé ñêîðîñòè ñâîåé ñêîðîñòè ïðèìåðíî 10 ¹⁴ ðàç â ñåêóíäó, à òàêæå ñâîþ âåëè÷èíó.

Àíãëèéñêèé õèìèê è ôèçèê Ôàðàäåé (1791-1867) îòêðûë çàêîíû ýëåêòðîëèçà - âåñêèé äîâîä, ñëóæàùèé â ïîëüçó äèñêðåòíîñòè âåùåñòâà è ýëåêòðè÷åñòâà.

 ðåçóëüòàòå ýêñïåðèìåíòîâ ïåðâûå ðåçóëüòàòû, èç êîòîðûõ ìîæíî áûëî ñäåëàòü âûâîä î ñëîæíîé ñòðóêòóðå àòîìîâ è î íàëè÷èè âíóòðè àòîìîâ ýëåêòðè÷åñêèõ çàðÿäîâ áûëè ïîëó÷åíû Ôàðàäååì â 1833 ãîäó.

Óòâåðæäåíèå Ôàðàäåÿ çàêëþ÷àåòñÿ â òîì , ÷òî “ ìàòåðèÿ ïðèñóòñòâóåò âåçäå è íåò ïðîìåæóòî÷íîãî ïðîñòðàíñòâà, íå çàíÿòîãî åþ ”.

 1860 ãîäó ðóññêèé õèìèê Ìåíäåëååâ è åùå 6 ðóññêèõ õèìèêîâ ó÷àñòâîâàëè â Ìåæäóíàðîäíîì êîíãðåññå õèìèêîâ â Êàðëñðóý. Íà êîòîðîì áûëè ñòðîãî ðàçãðàíè÷åíû ïîíÿòèÿ: àòîì, ìîëåêóëà, íå ðàçëè÷àâøèåñÿ äî ýòîãî, ÷òî ñîçäàâàëî ìàññó áåñïîðÿäêîâ.

Ìåíäåëååâ, ÷èòàÿ êóðñ íåîðãàíè÷åñêîé õèìèè â Ïåòåðáóðãñêîì óíèâåðñèòåòå íå íàøåë íè îäíîãî ó÷åáíîãî ïîñîáèÿ, êîòîðîå ìîã áû èñïîëüçîâàòü â êà÷åñòâå îñíîâû ïðåïîäàâàíèÿ, íà÷àë ïèñàòü ñâîé êëàññè÷åñêèé òðóä “Îñíîâû õèìèè”. Ïî åãî ñëîâàì “ ...òóò ìíîãî ñàìîñòîÿòåëüíîãî... , à ãëàâíîå - ïåðèîäè÷íîñòü ýëåìåíòîâ ”.

 1869 ãîäó îí ñîñòàâèë òàáëèöó “Îïûò ñèñòåìû ýëåìåíòîâ, îñíîâàííûé íà èõ àòîìíîì âåñå è õèìè÷åñêîì ñõîäñòâå”. Ìåíäåëååâ èñïðàâèë àòîìíûå âåñà íåêîòîðûõ èçâåñòíûõ ýëåìåíòîâ, ïðåäñêàçàë ñóùåñòâîâàíèå è ñâîéñòâà åùå íåèçâåñòíûõ ýëåìåíòîâ è âñå ýòî íà îñíîâå ïåðèîäè÷åñêîãî çàêîíà.

“ Ïåðèîäè÷åñêîìó çàêîíó áóäóùåå íå ãðîçèò ðàçðóøåíèåì, à òîëüêî íàäñòðîéêè è ðàçâèòèå îáåùàåò ”, - èìåííî òàê âèäåë åãî áóäóùåå Ìåíäåëååâ.

4. И дея планетарной модели атома.

Правильные представления о строении атома были сделаны не сразу. Первый результативный эксперимент, который свидетельствовал о сложности атомов и о существовании у них внутренней структуры электрической природы, был выполнен Фарадеем. По результатам опытов по электролизу различных солей и иных соединений появилось утверждение о том, что электрические заряды содержатся в атомах всех элементов. Но все-таки оставалось выяснить, в чем же заключается электричество, и представляет ли оно непрерывную субстанцию или в природе существуют неделимые “атомы электричества”.

Можно было предположить, что в природе имеется “атом количества электричества”, одинаковый в атомах всех элементов, учитывая, что при электролизе одинаковое количество атомов любого одновалентного элемента всегда переносит одно и то же количество электричества. Этот заряд назвали элементарным, а в 1891 году ирландский физик Дж. Стоней предложил название электрон.

Доказательство реальности существования электронов, получились в результате экспериментов, выполненных в 1899 году английским физиком Дж. Томсоном. Модель его атома выглядела как положительно заряженная жидкость, в которой плавали отрицательные электроны. В течение 12 лет эта модель считалась достаточно правдоподобной, пока в 1911 году из опытов Резерфорда, не получилась планетарная модель атома. Нильс Бор сформулировал основные положения теории атома. Это произошло на рубеже ХХ века и послужило величайшим переворотом в физике.

В это время перед лицом новых фактов великие принципы классической физики обнаружили свою несостоятельность. Физики открыли новую неизведанную область - микромир.

Это нанесло крушительный удар по привычным представлениям, тем более что в конце ХIХ века даже выдающиеся физики были убеждены в том, что основные законы природы раскрыты, и осталось только с помощью них объяснить различные явления и процессы. Потому как фундаментальные подтверждения здесь находили и основные принципы классической механики Ньютона, электродинамики Максвелла и др. разделы физики.

Никто не догадался, что, например, с уменьшением массы тел или увеличением их скорости законы Ньютона, казавшиеся само собой разумеющимися, могут стать нереализуемыми.

Но оказалось, что атомы со временем разрушаются. Странные свойства обнаружил электрон, масса которого росла со скоростью. Масса, основная характеристика тела, считавшаяся со времен Ньютона неизменной, оказалась зависящей от скорости. Хотя массу рассматривали в качестве меры количества вещества, содержащегося в теле.

Но все это лишь послужило поводом для развития новых теорий ХХ века - теории относительности и квантовой механики. Классическая физика оказалась частным, или, точнее, предельным случаем теории относительности при скоростях, гораздо меньших по значению скорости света.

Список литературы