Методические особенности формирования электромагнитной картины мира

Методические  особенности формирования электромагнитной картины мира

Электромагнитная картина  мира начала формироваться во второй половине XIX в. на основе исследований в области электромагнетизма. Основную роль здесь сыграли исследования М. Фарадея и Д. Максвелла, которые  ввели понятие физического поля. В процессе формирования этого понятия  на смену механической модели эфира  пришла электромагнитная модель: электрическое, магнитное и электромагнитные поля трактовались первоначально как  разные "состояния" эфира. Впоследствии необходимость в эфире отпала. Пришло понимание того, что электромагнитное поле само есть определенный вид материи  и для его распространения  не требуется какая-то особая среда.

Английский химик и  физик Майкл Фарадей (1791-1867) ввел в науку понятие электромагнитного  поля. Ему удалось показать опытным  путем, что между магнетизмом  и электричеством существует прямая динамическая связь. Тем самым он впервые объединил электричество  и магне¬тизм, признал их одной и той же силой природы. В резуль¬тате в естествознании начало утверждаться понимание того, что кроме вещества, в природе существует еще и поле.

Математическую разработку идей Фарадея предпринял выдающийся английский ученый Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879). Его основной работой, заключавшей  в себе математическую теорию электромагнитного  поля, явился «Трактат об электричестве  и магнетизме», изданный в 1873 году. Введение Фарадеем понятия электромагнитного  поля и математическое определение  его законов, данное в уравнениях Максвелла, явились самыми крупными собы¬тиями в физике со времен Галилея и Ньютона.

Но потребовались новые  результаты, чтобы теория Максвелла  стала достоянием физики. Решающую роль в победе максвелловской теории сыграл немецкий физик Генрих Рудольф Герц (1857-1894). Именно ему по поручению Гельмгольца (Герц был его любимым учеником) довелось проверить экспериментально теоретические выводы Макс¬велла. В 1886 году Герц продемонстрировал «беспроволоч¬ное распространение» электромагнитных волн. Он смог также доказать принципиальную тождественность полу¬ченных им электромагнитных переменных полей и свето¬вых волн.

Электромагнитная картина  мира продолжала формироваться в  течение трех десятилетий XX в.

Основные ее черты, следующие.

1. Согласно этой картине мира материя существует в двух видах - веществе и поле, между которыми имеется непроходимая грань: вещество не превращается в поле и наоборот.
2. Известны два вида поля - электромагнитное и гравитационное, соответственно - два вида фундаментальных взаимодействий.
3. Поля, в отличие от вещества, непрерывно распределяются в пространстве.
4. Электромагнитное взаимодействие объясняет не только электрические и магнитные явления, но и другие оптические, химические, тепловые.
5. Теперь все стремятся свести к электромагнетизму. Вне сферы господства электромагнетизма остается лишь тяготение.
6. В качестве элементарных "кирпичиков", из которых состоит вся материя, рассматриваются три частицы - электрон, протон и фотон. Фотоны - кванты электромагнитного поля. Корпускулярно-волновой дуализм "примиряет" волновую природу поля с корпускулярной, т.е. при рассмотрении электромагнитного поля используются, наряду с волновыми, и корпускулярные (фотонные) представления. Элементарные "кирпичики" вещества - электроны и протоны.
7. Вещество состоит из молекул, молекулы из атомов, атом имеет массивное ядро и электронную оболочку. Ядро состоит из протонов. Силы, действующие в веществе, сводились к электромагнитным. Эти силы отвечают за межмолекулярные связи и связи между атомами в молекуле; они удерживают электроны атомной оболочки вблизи ядра; они же обеспечивают прочность атомного ядра (что оказалось неверным). Электрон и протон - стабильные частицы, поэтому атомы и их ядра тоже стабильны.

Картина, на первый взгляд, выглядела  безупречно. Но в эти рамки не вписывались такие, как считалось тогда, "мелочи", как, например, радиоактивность и др. Скоро выяснилось, что эти "мелочи" являются принципиальными. Именно они и привели к "краху" электромагнитной картины мира.

Электромагнитная картина  мира представляла огромный шаг вперед в познании мира. Многие ее детали сохранились  и в современной естественнонаучной картине мира: понятие физического  поля, электромагнитная природа сил, отвечающих за различные явления  в веществе (но не в самих атомах), ядерная модель атома, дуализм (двойственность) корпускулярных и волновых свойств материи и др. Но и в этой картине мира также господствуют однозначные причинно-следственные связи, все таким же образом жестко предопределено.

Работы в области электромагнетизма  положили нача¬ло крушению механистической картины мира. С тех пор механистические представления о мире были существенно поколеблены. Ведь любые попытки распрост¬ранить механические принципы на электрические и магнитные явления оказались несостоятельными. Поэтому естествознание вынуждено было в конце концов отказать¬ся от признания особой, универсальной роли механики. Механистическая картина мира начала сходить с истори¬ческой сцены, уступая место новому пониманию физичес¬кой реальности.