Морозова Елена Германовна , кандидат химических наук Введение в естествознание (учебное пособие) Рецензент: кандидат геолого-минералогических наук, священник Константин Буфеев Учебное пособие представ

Страница 16 из 57

А самих «видов столько, сколько их создано Творцом», — писал он в своей знаменитой «Системе природы» [15]. Тщательное экспериментальное изучение окружающего мира явилось основой успехов всех выдающихся ученых опи­сываемого периода, который относится к истокам современ­ной науки. Ньютон подверг критике картезианство, в част­ности, декартову гипотезу «вихрей», основанную на умозри­тельных представлениях о мироздании. В 40-х годах XVII в. французским ученым Репе Декартом (1596-1650)

была сде­лана попытка объяснения движения. (Система научных и фи­лософских взглядов Декарта получила название картезианства, поскольку Декарт подписывал свои сочинения латинизирован­ной формой своей фамилии — Картезиус). Декарт полагал, что мировое пространство заполнено особым легким подвиж­ным веществом, способным образовывать гигантские вихри.

Вихревые потоки, окружая все небесные тела, увлекают их и приводят в движение все планеты. Центрами других, мень­ших вихрей, вращающихся вокруг Солнца, являются плане­ты. Планетные вихри вовлекают в круговое движение спут­ники этих планет. Так, вихрь, окружающий Землю, приводи! в движение вокруг Земли ее спутник — Луну. Причем в каж­дом вихре тело, находящееся ближе к центру, вращается вок­руг него быстрее, чем более далекое.

Этим Декарт объяснял тот факт, что чем ближе планеты к Солнцу, тем короче периоды их обращения вокруг него (всего 88 дней для Меркурия, 225 дней для Венеры, 365 дней для Земли и т. д.). Что касается эллиптического движения планет по уже известным законам Кеплера, то Декарт не смог ясно этого объяснить. Он гово­рил, что под действием давления соседних вихрей и вслед­ствие других причин вихри принимают сплюснутую или эл­липтическую форму.

Таким образом, теория вихрей Декар­та фактически не могла объяснить движение планет по законам Кеплера. Космологическая гипотеза Декарта ока­залась несостоятельной и была отвергнута последующим развитием науки. Рене Декарт вошел в науку благодаря своим исследова­ниям в области математического анализа и теории научных знаний. Главный упрек Ньютона в адрес картезианцев (пос­ледователей Декарта)

сводился к тому, что они не обраща­лись в должной мере к опыту, конструировали «гипотезы», «об­манчивые предположения» для объяснения природных явле­ний. «Гипотез не измышляю» — таков был девиз Ньютона. Идеи Ньютона, опиравшиеся на математическую физику и эксперимент, определили направление развития естествозна­ния на многие десятилетия вперед.

Успехи опытного изуче­ния окружающего мира в конце XVIII и начале XIX вв. приве­ли к переоценке мыслительных возможностей человека и воз­можностей научного метода. Примером может служить упомянутая выше теория вихрей Декарта. В естествознании появляется также тенденция, к умозрительному распростра­нению некоторых механистических закономерностей и образа человеческого мышления от простого к сложному на облас­ти, не исследованные человеком и скрытые от него Творцом.

Например создание теорий, подобных теории эволюции, где человек строит гипотезы о происхождении жизни и уподобля­ет Природу или действия Творца (теистическая эволюция) сво­ему образу мышления от простого к сложному (от амебы к человеку). Подобная тенденция в науке получила название диалектизации естествознания. Глава 3 ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ Утверждение понятия поля в естествознании Как очередное подтверждение ньютоновского подхода к вопросу об устройстве мира было первоначально вос­принято физиками открытие, которое сделал французский военный инженер, впоследствии член Парижской Академии наук Шарль Огюст Кулон (1736-1806).

Оказалось, что, положительный и отрицательный электрические заряды притягиваются друг к другу прямо пропорционально величине зарядов и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Создавалось впечатление о новой демонстрации права закона всемирного тяготения служить своего рода образцом, универсальным ответом на любые задачи. Лишь впоследствии стало ясно: впервые появился в науке один из законов электромагнетизма.

После Кулона открылась возмо­жность построения математической теории электрических и магнитных явлений. Механическая картина мира знала только один вид материи — вещество, состоящее из частиц, имеющих мас­су. В XIX веке к числу свойств частиц стали прибавлять электрический заряд. И хотя масса, как считалось, была у всех частиц, заряд — только у некоторых, обладание элек­трическим зарядом было признано таким же фундамен­тальным, важнейшим их свойством, как и масса.

Английс­кий химик и физик Майкл Фарадей (1791-1867) ввел в науку понятие электромагнитного поля. Явление электро­магнетизма открыл датский естествоиспытатель X . К. Эр­стед, который впервые заметил магнитное действие элек­трических токов. Продолжая исследования в этом направ­лении, М. Фарадей обнаружил, что временное изменение в магнитных полях создает электрический ток.

Осмысливая свои эксперименты, он ввел понятие «силовые линии». М. Фарадей, обладавший талантом экспериментатора и бо­гатым воображением, с классической ясностью представ­лял себе действие электрических сил от точки к точке в их «силовом поле». На основе своего представления о сило­вых линиях он предположил, что существует глубокое род­ство электричества и света, и хотел построить и экспери­ментально обосновать новую оптику, в которой свет рас­сматривался бы как колебания силового поля.

Эта мысль была необычайно смела для того времени, но она была до­стойна исследователя, который считал, что только тот на­ходит великое, кто исследует маловероятное. М. Фарадей пришел к выводу, что учение об электри­честве и оптика взаимосвязаны и образуют единую об­ласть. Его работы стали исходным пунктом исследова­ний Дж. К. Максвелла, заслуга которого состоит в мате­матической разработке идей М. Фарадея о магнетизме и электричестве. Дж.

Максвелл придал физический смысл математическому понятию «поле сил» и стал рассматри­вать поле как самостоятельную физическую реальность: «Электромагнитное поле — это та часть пространства, которая содержит в себе и окружает тела, находящиеся в электрическом или магнитном состоянии» [16]. Обобщив установленные ранее экспериментальным путем законы электромагнитных явлений (Кулона, Ампера, Био-Савара) и открытое М.

Фарадеем явление электромагнитной индук­ции, Максвелл чисто математическим путем нашел сис­тему дифференциальных уравнений, описывающих элект­ромагнитное поле. Эта система уравнений дает в пределах своей применимости полное описание электромагнитных яв­лений и представляет собой столь же совершенную и логи­чески стройную теорию, как и система ньютоновской механики.

Из уравнений следовал важнейший вывод о воз­можности самостоятельного существования поля не «при­вязанного» к электрическим зарядам. В дифференциальных уравнениях Максвелла вихри электрического и магнитного полей определяются производными по времени не от сво­их, а от чужих полей: электрическое — от магнитного и, наоборот, магнитное — от электрического.

Поэтому если меняется со временем магнитное поле, то существует и переменное электрическое поле, которое в свою очередь ведет к изменению магнитного поля. В результате проис­ходит постоянное изменение векторов напряженности элек­трического и магнитного полей, т. е. возникает переменное электромагнитное поле, которое уже не привязано к заряду, а отрывается от него, самостоятельно существуя и рас­пространяясь в пространстве.

Вычисленная им скорость распространения электромагнитного поля оказалась равна скорости света. Эксперименты английского естествоиспытателя М. Фарадея и теоретические работы английского физика Дж. К. Мак­свелла окончательно разрушили представления ньютоновс­кой физики о дискретном веществе как единственном виде материи и положили начало электромагнитной картине мира.

Единая сущность света и электричества, которую М. Фарадей предположил в 1845 г., а Дж. К. Максвелл теоретичес­ки обосновал в 1862 г., была экспериментально подтвержде­на немецким физиком Г. Герцем в 1888 г. А исходя из этого Максвелл смог заклю­чить, что световые волны представляют собой электро­магнитные волны. R , О 10 20 30 40 50 60см Рис. 2. Установка П. Н.

Лебедева для исследования светового давления на твердые тела В экспериментах Г. Герца в результате искровых разрядов между двумя заря­женными шарами появлялись электромагнитные волны. Ког­да они падали на круговой проволочный виток, то создавали в нем токи, о появлении которых свидетельствовали искры, проскакивающие через разрыв. Г. Герц успешно провел от­ражение этих волн и их интерференцию, т. е.

Претензии к содержанию