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.