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 «стрелу 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.
1 Развитие представлений о свете
Ньютон поставил очень важный и сложный вопрос: «Не являются ли лучи света очень мелкими частицами, испускаемыми светящимися телами?»[1] Утвердительный ответ на этот вопрос лежит в основе корпускулярной теории света (<лат. corpuscula - частица). Эта теория была безоговорочно принята последователями Ньютона и стала господствующей в оптике 18-го века, однако многие ученые с ней не соглашались. Ведь она не могла объяснить такие явления как интерференция и дифракция света, которые легко объяснялись на основе волновых представлений о природе света. К чести Ньютона, в ответ на поставленный вопрос он не был категоричен, и в теории света он хотел объединить корпускулярные и волновые (континуальные) представления. В этом проявилось величие Ньютона. Действительно, если 19-й век оказался триумфом волновой теории света, то в 20-м веке вновь была показана необходимость сохранить представление о свете как о потоке частиц – фотонов. Современная физика установила двойственную (корпускулярно-волновую природу света).
Ньютону принадлежат и другие гениальные идеи. Первая – о возможном превращении тел в свет и обратно. Ньютон писал: «Превращение тел в свет и света в тела соответствует ходу природы, которая как бы услаждается превращениями». В 1933-1934 гг. были впервые открыты факты превращения электрона и его античастицы – позитрона в гамма-кванты (фотоны), а также рождение электрона и позитрона при взаимодействии фотона с зараженными частицами. Вторая идея – о влиянии тел на распространение света. «Не действуют ли тела на свет и не изгибают ли этим действием его лучей? – спрашивал Ньютон. Этот эффект был предсказан общей теорией относительности (ОТО) А. Эйнштейна в 1916 г. и подтвержден в 1919 г. во время солнечного затмения.
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.
[1] Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. - М.: Юнити, 2004. с. 385.
[2] Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. - М.: Юнити, 2004. с. 389.
[3] Горбачев В.В. Современное естествознание на пороге XXI века//Физика и механика на пороге XXI века. - М.: Изд-во МГУП «Мир книги», 1998. с. 254.
[4] Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. - Новосибирск, 1997. с. 325.
[5] Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания. - М.: ЮНИТИ, 1997. с. 132.
[6] Пахомов Б.Я. Становление современной физической картины мира. - М., Наука, 1995. с. 215.
[7] Планк М. Единство физической картины Мира. - М.: Наука, 1986. с. 45.
[8] Галилей Г. Избранные труды в 2-х томах. - М.: Наука, 1984. с. 52.
[9] Гейзенберг В. Философия и физика. Часть и целое. - М.: Мир, 1989.с. 118.
[10] Шредингер Э. Новые пути в физике. Статьи и речи. - М.: Наука, 1991. с. 25.
[11] Бор Н. Атомная физика и человеческое знание. - М.: Мир, 1988.