Содержание и сокращенная версия работы
Введение 2
1 Развитие представлений о свете 4
2 Волновые свойства света 8
3 Квантовые свойства света 11
4 Корпускулярно-волновой дуализм 12
Заключение 17
Список литературы 19
Введение
Классическая и релятивистская механика дают ответ на многие вопросы движения больших объектов и с большими скоростями, вплоть до скорости света. Несмотря на отмеченное торжество точных количественных законов классической механики, в том числе и в объяснении движения планет, природа сил тяготения так до сих пор и не выяснена. Как мы неоднократно отмечали, сам Ньютон объяснял как движутся тела, а не почему, и более того, говорил по этому поводу: Гипотез я не измышляю. В релятивистской механике Эйнштейну пришлось несколько изменить закон тяготения в соответствии с принципами теории относительности. Как известно, согласно ОТО расстояние между объектами нельзя преодолеть со скоростью больше скорости света, а согласно классической механике Ньютона это происходит мгновенно. Наличие у света энергии и массы приводит к искривлению световых лучей около массивных тел и сила тяготения изменяется. Но это не дает объяснения тому, что же такое силы тяготения. Эйнштейн пытался связать тяготение через геометрическую механику с искривлением пространства-времени. И классическая, и релятивистская механика формально не возражают против движения и в будущее, и в прошлое и не выделяют лстрелу времени. В этом тоже некая загадка, и это положение приводит к мысли, что мы что-то не учитываем при таком количественном описании движения тел. Природа не все позволила нам пока открыть! И наконец - нельзя не обратить внимания на формальное совпадение законов тяготения по Ньютону и взаимодействия электрических зарядов по Кулону. Естественно возникает предположение, что в этой закономерности также имеется глубокий смысл. Однако, до сих пор никому не удавалось представить тяготение и электричество как два разных проявления одной и той же сущности.
Переходя от рассмотрения характера движения в макромире к явлениям микроскопического масштаба, т.е. порядка размеров атомов и элементарных частиц, можно отметить, что описывать такие явления обычными привычными нам терминами не удается. Это связано, по-видимому, с психологией сознания и человеку трудно найти сопоставления из реальной обыденной жизни с тем, что происходит как в мегамире (релятивистская механика), так и микромире (квантовая механика). Язык людей, выражающий то, что отражается в нашем сознании от восприятия реальных для нас макрообъектов классической механики, вероятно, не подходит для описания событий в микромире, хотя это и объясняется естественным стремлением находить подтверждение выведенных законов на опыте макроскопического уровня. И это понимали сами основатели квантовой механики - можно понять, что происходит в микромире, можно написать даже математические законы, отражающие это, но объяснить эти явления на вербальном уровне очень сложно, а может быть и невозможно. В этом смысле создание квантовой механики является поистине революцией не только в физике, но и в современном естествознании в целом.
Противоречия в объяснении природы микромира привели к рождению квантовой механики. В первую очередь, это вопросы, касающиеся физической природы излучения и вещества, их сходства и различия. Характерным примером определенного противоречия является история света. Таким образом, тема работы является актуальной, так как в настоящее время еще продолжаются дискуссии о природе света и решение этой задачи может помочь открыть новые тайны природы.
Заключение
В истории развития учения о свете сменяли друг друга корпускулярная теория света (Ньютон) и волновая (Р. Гук, Ч. Гюйгенс, Т. Юнг, Ж. Френель), представлявшая свет как механическую волну. В 70-х годах после утверждения теории Максвелла под светом стали понимать электромагнитную волну.
В начале 20-го века на основе экспериментов было неопровержимо доказано, что свет обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами. Было также обнаружено, что в проявлении этих свойств существуют вполне определенные закономерности: чем меньше длина волны, тем сильнее проявляются корпускулярные свойства света.
В 1924 г. французский физик Л. де Бройль выдвинул смелую гипотезу: корпускулярно-волновой дуализм имеет универсальный характер, т.е. все частицы, имеющие конечный импульс Р, обладают волновыми свойствами. Так в физике появилась знаменитая формула де Бройля , где m Ц масса частицы, V Ц ее скорость, h Ц постоянная Планка.
В настоящее время волновые свойства микрочастиц находят широкое применение, например, в электронном микроскопе. Современные электронные микроскопы позволяют видеть молекулы и даже атомы вещества (увеличение в 105-106 раз).
При проявлении у микрообъекта корпускулярных свойств его волновые свойства существуют как потенциальная возможность, способная при определенных условиях перейти в действительность (диалектическое единство корпускулярных и волновых свойств материи).
По современным представлениям квантовый объект Ц это не частица, не волна, и даже не то и не другое одновременно. Квантовый объект Ц это нечто третье, не равное простой сумме свойств частицы и волны. Для выражения свойства квантового объекта у нас в языке просто нет соответствующих понятий. Но, поскольку сведения о микрообъекте, о его характеристиках мы получаем в результате взаимодействия его с прибором (макрообъектом), то и описывать этот микрообъект приходится в классических понятиях, т.е. используя понятия волны и частицы.
Список литературы
1. Астрофизика, кванты и теория относительности. - М.: Мир, 1992.
2. Ахиезер А.И., Рекало М.П. Современна физическая картина Мира. - М.: Знание, 1990.
3. Бор Н. Атомная физика и человеческое знание. - М.: Мир, 1988.
4. Галилей Г. Избранные труды в 2-х томах. - М.: Наука, 1984.
5. Гейзенберг В. Философия и физика. Часть и целое. - М.: Мир, 1989.
6. Герловин И.Л. Основы единой теории всех взаимодействий в веществе. - Л.: Энергоатомиздат, 1990.
7. Гинзбург В.Л. О физике и астрофизике. - М.: Знание, 1990.
8. Горбачев В.В. Современное естествознание на пороге XXI века//Физика и механика на пороге XXI века. - М.: Изд-во МГУП Мир книги, 1998.
9. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. - М.: Инфра-М, 2003.
10. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. - Новосибирск, 1997.
11. Игнатова В.А. Основы современного естествознания. - Тюмень, 1997.
12. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. - М.: Юнити, 2004.
13. Концепции современного естествознания / Под ред. Р.Н. Лавренкова и В.П. Ратникова. - М., 1997
14. Михайловский В.Н., Светов Ю.Н. Мировоззрение и современная научная картина Мира. - М.: Знание, 1987.
15. Пахомов Б.Я. Становление современной физической картины мира. - М., Наука, 1995.
16. Планк М. Единство физической картины Мира. - М.: Наука, 1986.
17. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания. - М.: ЮНИТИ, 1997.
18. Современная картина Мира. Формирование новой парадигмы. - М., 1997.
19. Фейнман Р. Характер физических законов. - М.: Наука, 1989.
20. Фейнман Р. КЭД - странная теория света и вещества. - М.: Наука, 1986.
21. Шредингер Э. Новые пути в физике. Статьи и речи. - М.: Наука, 1991.