UNIVERSIDAD DE TECNOLOGIA

Nombrado en honor a K. E. Ts I O L K O V S K O G O

Departamento: Química General, Física y Química de Materiales Compuestos

ENSAYO

Disciplina: Concepto de Ciencias Naturales Modernas

Tema:imagen fisica del mundo

Alumno: Kakorin Pavel Dmítrievich

Grupo: 6MEN-1DB-242

Supervisor: Kachalina A. L.

Moscú, 2012

imagen fisica del mundo

El concepto de la imagen física del mundo.

Al conocer el mundo que lo rodea, una persona crea en su mente un cierto modelo: una imagen del mundo. En cada etapa de su desarrollo, la humanidad tiene una idea diferente del mundo en el que vive. Por lo tanto, en la historia de la humanidad ha habido varias imágenes del mundo: mitológicas, religiosas, científicas, etc. Además, como ya se señaló, cada ciencia individual también puede formar su propia imagen del mundo (física, química, biológica, etc.). Sin embargo, de toda la variedad de imágenes del mundo que existen en la ciencia moderna, la idea más amplia la da la imagen científica general del mundo, que describe la naturaleza, la sociedad y el hombre.

La imagen científica del mundo se forma sobre la base de los logros de las ciencias naturales, sociales y humanas, pero su fundamento, sin duda, es la ciencia natural. La importancia de las ciencias naturales en la formación de una imagen científica del mundo es tan grande que a menudo la imagen científica del mundo se reduce a la ciencia natural, cuyo contenido es la imagen del mundo de las ciencias naturales individuales.

La imagen del mundo de las ciencias naturales es un conocimiento sistematizado y confiable de la naturaleza, formado históricamente en el curso del desarrollo de las ciencias naturales. Esta imagen del mundo incluye el conocimiento obtenido de todas las ciencias naturales, incluidas sus ideas y teorías fundamentales. Al mismo tiempo, la historia de la ciencia muestra que la mayor parte del contenido de las ciencias naturales es predominantemente conocimiento físico. Fue la física la que fue y sigue siendo la ciencia natural más desarrollada y sistematizada. La contribución de otras ciencias naturales a la formación de una imagen científica del mundo fue mucho menor. Por lo tanto, cuando surgió la cosmovisión de la civilización europea, la Nueva Era y la imagen clásica del mundo de las ciencias naturales, fue natural recurrir a la física, sus conceptos y argumentos, que determinaron en gran medida esta imagen. El grado de desarrollo de la física fue tan grande que pudo crear su propia imagen física del mundo, a diferencia de otras ciencias naturales, que solo en el siglo XX. se propusieron esta tarea y pudieron resolverla.

Por lo tanto, comenzando una conversación sobre los conceptos científicos más importantes y significativos de las ciencias naturales modernas, la comenzaremos con la física y la imagen del mundo creada por esta ciencia.

La física es una ciencia que estudia las leyes más simples y al mismo tiempo más generales de la naturaleza, las propiedades y estructura de la materia y las leyes de su movimiento. En cualquier fenómeno, la física busca algo que lo una con todos los demás fenómenos naturales. Por lo tanto, los conceptos y leyes de la física son fundamentales, es decir, son fundamentales para toda ciencia.

La misma palabra "física" proviene del griego - naturaleza. Esta ciencia surgió en la antigüedad y originalmente abarcaba todo el cuerpo de conocimientos sobre los fenómenos naturales. En otras palabras, entonces la física era idéntica a todas las ciencias naturales. Solo en la era helenística, con la diferenciación del conocimiento y los métodos de investigación, las ciencias naturales separadas, incluida la física, surgieron de la ciencia general de la naturaleza.

En esencia, la física es una ciencia experimental: sus leyes se basan en hechos establecidos por la experiencia. Este ha sido el caso desde la Nueva Era. Pero, además de la física experimental, existe también la física teórica, cuyo propósito es formular las leyes de la naturaleza. La física experimental y la teórica no pueden existir la una sin la otra.

De acuerdo con la diversidad de los objetos físicos estudiados, niveles de organización y formas de movimiento, la física moderna se divide en una serie de disciplinas, de una forma u otra relacionadas entre sí. Dependiendo de los objetos físicos que se estudien, la física se divide en física de partículas elementales, física nuclear, física de átomos y moléculas, gases y líquidos, sólidos y plasmas. Según el criterio de los niveles de organización de la materia, se distinguen la física de los micro, macro y mega-mundos. De acuerdo con la naturaleza de los procesos, fenómenos y formas de movimiento (interacción) estudiados, existen fenómenos mecánicos, electromagnéticos, cuánticos y gravitatorios, procesos térmicos y termodinámicos y las áreas correspondientes de la física: mecánica, electrodinámica, física cuántica, teoría de la gravedad. , termodinámica y física estadística.

Además, la física moderna contiene un pequeño número de teorías fundamentales que cubren todas las secciones del conocimiento físico. Estas teorías son una colección de los conocimientos más importantes sobre la naturaleza de los procesos y fenómenos físicos, un reflejo aproximado, pero el más completo, de varias formas del movimiento de la materia en la naturaleza.

concepto "Imagen física del mundo* se ha utilizado en las ciencias naturales durante mucho tiempo, pero solo recientemente se ha considerado no solo como el resultado del desarrollo del conocimiento físico, sino también como un tipo especial e independiente de conocimiento: el conocimiento teórico más general en física, un sistema de conceptos, principios e hipótesis que sirven de base inicial para la construcción de teorías. La imagen física del mundo, por un lado, generaliza todos los conocimientos obtenidos previamente sobre la naturaleza, y por otro lado, introduce nuevas ideas filosóficas en la física y los conceptos, principios e hipótesis determinados por ellos, que no existían antes y que cambiar radicalmente los fundamentos del conocimiento teórico físico. En otras palabras, la imagen física del mundo se considera como un modelo físico de la naturaleza, que incluye ideas físicas y filosóficas fundamentales, teorías físicas, los conceptos, principios y métodos de cognición más generales correspondientes a una determinada etapa histórica en el desarrollo de la física.

El desarrollo de la física misma está directamente relacionado con la imagen física del mundo, ya que es un proceso de formación y cambio de sus diversos tipos. El constante desarrollo y reemplazo de algunas imágenes del mundo por otras, que reflejan más adecuadamente la estructura y propiedades de la materia, es el proceso de desarrollo de la imagen física del mundo mismo. La base para la selección de tipos individuales de la imagen física del mundo es un cambio cualitativo en las ideas físicas fundamentales que son la base de la teoría física y nuestras ideas sobre la estructura de la materia y las formas de su existencia. Con un cambio en la imagen física del mundo, comienza una nueva etapa en el desarrollo de la física con un sistema diferente de conceptos iniciales, principios, hipótesis y estilo de pensamiento, con diferentes requisitos epistemológicos. La transición de una etapa a otra marca un salto cualitativo, una revolución en la física, consistente en el colapso de la vieja imagen del mundo y el surgimiento de una nueva.

Dentro de cada etapa separada, el desarrollo de la física procede de forma evolutiva, sin cambiar los cimientos de la imagen del mundo. Consiste en darse cuenta de las posibilidades de construir nuevas teorías incrustadas en una imagen dada del mundo. Al mismo tiempo, puede evolucionar, completarse, permaneciendo dentro del marco de ciertas ideas físicas específicas sobre el mundo. Cuando los conceptos clave de la imagen del mundo cambian, se produce una revolución en la física. Su resultado es la aparición de una nueva imagen física del mundo.

La explicación de los fenómenos naturales desde el punto de vista de la física se basa en conceptos y principios físicos fundamentales. Los conceptos más generales y fundamentales de la descripción física de la naturaleza incluyen la materia, el movimiento, la interacción física, el espacio y el tiempo, las relaciones de causa y efecto, el lugar y el papel del hombre en el mundo.

El más importante de ellos es el concepto de materia. Por lo tanto, las revoluciones en física siempre están asociadas con un cambio en las ideas sobre la estructura de la materia. Esto ha sucedido dos veces en la historia de la física moderna. En el siglo 19 se hizo el tránsito de los establecidos al siglo XVII. ideas atomísticas, corpusculares sobre la materia al campo (continuum). En el siglo XX. Las representaciones continuas han sido reemplazadas por las cuánticas modernas. Por lo tanto, podemos hablar de tres imágenes físicas del mundo que se reemplazan secuencialmente entre sí.

La primera imagen física del mundo en la historia de las ciencias naturales fue la imagen mecánica del mundo, dentro de la cual los fenómenos electromagnéticos no podían explicarse y, por lo tanto, se complementó con la imagen electromagnética del mundo. Sin embargo, numerosos fenómenos físicos inexplicables descubiertos a fines del siglo XIX mostraron las limitaciones de la imagen electromagnética del mundo, lo que condujo al surgimiento de la imagen del campo cuántico del mundo.

Imagen mecánica del mundo.

La formación de una imagen mecánica del mundo tuvo lugar bajo la influencia de ideas materialistas metafísicas sobre la materia y las formas de su existencia. Se basó en las ideas y leyes de la mecánica, que en el siglo XVII. fue la rama más desarrollada de la física. De hecho, fue la mecánica la primera teoría física básica. Las ideas, principios y teorías de la mecánica eran una colección de los conocimientos más esenciales sobre las leyes físicas, que reflejaban más plenamente los procesos físicos de la naturaleza. En un sentido amplio, la mecánica estudia el movimiento mecánico de los cuerpos materiales y la interacción resultante entre ellos. Bajo el movimiento mecánico entendemos el cambio en el tiempo de la posición relativa de los cuerpos o partículas en el espacio. Ejemplos de movimiento mecánico en la naturaleza son el movimiento de los cuerpos celestes, las fluctuaciones en la corteza terrestre, las corrientes de aire y mar, etc. Las interacciones que ocurren en el proceso de movimiento mecánico son aquellas acciones de los cuerpos entre sí, como resultado de lo cual hay un cambio en la velocidad de movimiento de estos cuerpos en el espacio o su deformación.

Los conceptos más importantes de la mecánica como teoría física fundamental se han convertido en un punto material: un cuerpo, cuya forma y tamaño no son esenciales en este problema; cuerpo absolutamente rígido - un cuerpo, cuya distancia entre los puntos permanece sin cambios, y su deformación puede despreciarse. Ambos tipos de cuerpos materiales se caracterizan por los siguientes conceptos: masa: una medida de la cantidad de materia; peso - la fuerza con la que el cuerpo actúa sobre el soporte. La masa siempre permanece constante, pero el peso puede cambiar. Estos conceptos se expresan a través de las siguientes magnitudes físicas: coordenadas, impulsos, energía, fuerza.

La base de la imagen mecánica del mundo era el atomismo, una teoría que consideraba el mundo entero, incluido el hombre, como una colección de una gran cantidad de partículas materiales indivisibles: los átomos. Se movían a través del espacio y el tiempo de acuerdo con algunas leyes de la mecánica. La materia es una sustancia que consta de las partículas en movimiento (átomos) más pequeñas, indivisibles y absolutamente sólidas. Esta es la idea corpuscular de la materia.

Las leyes de la mecánica, que regulaban tanto el movimiento de los átomos como el movimiento de cualquier cuerpo material, se consideraban las leyes fundamentales del universo. Por tanto, el concepto clave de la imagen mecánica del mundo era el concepto de movimiento, entendido como movimiento mecánico. Los cuerpos tienen una propiedad interna innata de moverse uniforme y rectilíneamente, y las desviaciones de este movimiento están asociadas con la acción de una fuerza externa (inercia) sobre el cuerpo. La única forma de movimiento es el movimiento mecánico, es decir, cambio en la posición del cuerpo en el espacio a lo largo del tiempo. Cualquier movimiento puede representarse como la suma de los desplazamientos espaciales. El movimiento se explicaba sobre la base de las tres leyes de Newton. Todos los estados del movimiento mecánico de los cuerpos con respecto al tiempo resultan ser básicamente los mismos, ya que se considera que el tiempo es reversible. Las leyes de las formas superiores de movimiento de la materia deben reducirse a las leyes de su forma más simple: el movimiento mecánico.

La imagen mecánica del mundo reducía toda la variedad de interacciones únicamente a la gravitatoria, lo que significaba la presencia de fuerzas de atracción entre cualesquiera cuerpos; la magnitud de estas fuerzas estaba determinada por la ley de la gravitación universal. Por tanto, conociendo la masa de un cuerpo y la fuerza de la gravedad, es posible determinar la masa de otro cuerpo. Las fuerzas gravitatorias son universales, es decir, actúan siempre y entre cualesquiera cuerpos e imparten la misma aceleración a cualesquiera cuerpos.

Resolviendo el problema de la interacción de los cuerpos, Newton propuso el principio de acción de largo alcance. Según este principio, la interacción entre los cuerpos se produce instantáneamente a cualquier distancia, sin intermediarios materiales, es decir. el ambiente intermedio no participa en la transferencia de interacción.

El concepto de interacción de largo alcance está estrechamente relacionado con la comprensión del espacio y el tiempo como medios especiales que contienen cuerpos que interactúan. Newton propuso el concepto de espacio absoluto y tiempo absoluto. El espacio absoluto se representó como una gran "caja negra", un receptáculo universal para todos los cuerpos materiales de la naturaleza. Pero incluso si todos estos cuerpos desaparecieran repentinamente, el espacio absoluto aún permanecería. De manera similar, en la imagen de un río que fluye, se representó el tiempo absoluto. Se convirtió en la duración universal de todos los procesos en el Universo. Tanto el espacio absoluto como el tiempo absoluto existen de forma completamente independiente de la materia. Así, el espacio, el tiempo y la materia representan tres entidades independientes entre sí.

Así, de acuerdo con la imagen mecánica del mundo, el Universo era un mecanismo que funcionaba bien y operaba de acuerdo con las leyes de la estricta necesidad, en las que todos los objetos y fenómenos están interconectados por relaciones rígidas de causa y efecto. En tal mundo no hay accidentes, ella fue completamente excluida de la imagen del mundo. Random fue solo eso, las razones por las cuales aún no las conocíamos. Pero como el mundo es racional y el hombre está dotado de razón, al final puede obtener un conocimiento completo y exhaustivo del ser. Tal determinismo rígido encontró su expresión en forma de leyes dinámicas.

La vida y la mente en la imagen mecánica del mundo no tenían detalles cualitativos. Una persona en esta imagen del mundo se consideraba como un cuerpo natural en una serie de otros cuerpos y, por lo tanto, permanecía inexplicable en sus cualidades "inmateriales". Por lo tanto, la presencia del hombre en el mundo no cambió nada. Si una vez una persona desapareciera de la faz de la tierra, el mundo continuaría existiendo como si nada hubiera pasado. De hecho, la ciencia natural clásica no buscaba comprender al hombre. Se entendió que el mundo natural, en el que no hay nada humano, puede describirse objetivamente, y tal descripción será una copia exacta de la realidad. Considerar a una persona como uno de los engranajes de una máquina bien engrasada la eliminaba automáticamente de esta imagen del mundo.

Basado en la imagen mecánica del mundo en el siglo XVIII - principios del XIX. se desarrollaron la mecánica terrestre, celeste y molecular. El desarrollo tecnológico avanzó a un ritmo rápido. Esto condujo a la absolutización de la imagen mecánica del mundo, y comenzó a ser considerada como universal.

El desarrollo de la imagen mecánica del mundo se debió principalmente al desarrollo de la mecánica. El éxito de la mecánica de Newton contribuyó en gran medida a la absolutización de las ideas de Newton, que se expresó en los intentos de reducir toda la diversidad de los fenómenos naturales a la forma mecánica del movimiento de la materia. Este punto de vista se llama materialismo mecanicista (mecanicismo). Sin embargo, el desarrollo de la física mostró la inconsistencia de tal metodología, ya que resultó imposible describir los fenómenos térmicos, eléctricos y magnéticos utilizando las leyes de la mecánica, así como el movimiento de los átomos y moléculas de estos fenómenos físicos. Como resultado, en el siglo XIX en la física hubo una crisis, lo que testificó que la física necesitaba un cambio significativo en su visión del mundo.

Al evaluar la imagen mecánica del mundo como una de las etapas en el desarrollo de la imagen física del mundo, debe tenerse en cuenta que con el desarrollo de la ciencia, las principales disposiciones de la imagen mecánica del mundo no se descartaron simplemente. . El desarrollo de la ciencia sólo reveló la naturaleza relativa de la imagen mecánica del mundo. No fue la imagen mecánica del mundo en sí lo que resultó ser insostenible, sino su idea filosófica inicial: el mecanismo. En las profundidades de la imagen mecánica del mundo, los elementos de una nueva imagen - electromagnética - del mundo comenzaron a tomar forma.

Imagen electromagnética del mundo.

A lo largo del siglo XIX continuaron los intentos de explicar los fenómenos electromagnéticos dentro del marco de la imagen mecánica del mundo. Pero esto resultó ser imposible: los fenómenos electromagnéticos eran demasiado diferentes de los procesos mecánicos. La mayor contribución a la formación de la imagen electromagnética del mundo fue realizada por los trabajos de M. Faraday y J. Maxwell. Después de que Maxwell creó la teoría del campo electromagnético, se hizo posible hablar sobre la apariencia imagen electromagnética del mundo.

Maxwell desarrolló su teoría sobre la base del fenómeno de la inducción electromagnética descubierto por Faraday. Al realizar experimentos con una aguja magnética, tratando de explicar la naturaleza de los fenómenos eléctricos y magnéticos, Faraday llegó a la conclusión de que la rotación de la aguja magnética no se debe a las cargas eléctricas que se encuentran en el conductor, sino a un estado especial del medio ambiente. que surgió en la ubicación de la aguja magnética. Esto significó que el medio que rodea al conductor juega un papel activo en la interacción de la corriente con la aguja magnética. En este sentido, introdujo el concepto de campo como un conjunto de líneas de fuerza magnéticas que penetran en el espacio y son capaces de determinar y dirigir (inducir) una corriente eléctrica. Este descubrimiento llevó a Faraday a la idea de la necesidad de reemplazar las ideas corpusculares sobre la materia por otras nuevas continuas, continuas.

La teoría del campo electromagnético de Maxwell se reduce al hecho de que un campo magnético cambiante crea no solo en los cuerpos circundantes, sino también en el vacío un campo eléctrico de vórtice que, a su vez, provoca la aparición de un campo magnético. Entonces se introdujo una nueva realidad en la física: campo electromagnetico.

cobrar, campo de fuerza -

electromagnético.

Sólo las ideas sobre la materia han cambiado drásticamente: las ideas corpusculares han dado paso a ideas continuas (de campo). A partir de ahora, la totalidad de los átomos indivisibles dejó de ser finita; se introdujo una nueva realidad: campo electromagnetico. La teoría del campo electromagnético de Maxwell marcó el comienzo de una nueva etapa en la física. De acuerdo con esta teoría, el mundo comenzó a representarse como un único sistema electrodinámico construido a partir de partículas cargadas eléctricamente que interactúan a través de un campo electromagnético.

Los conceptos más importantes de la nueva teoría son: cobrar, que puede ser positivo o negativo; campo de fuerza - la fuerza que actuaría sobre un cuerpo que lleva una unidad de carga si estuviera en el punto en cuestión.

Cuando las cargas eléctricas se mueven entre sí, aparece una fuerza magnética adicional. Por lo tanto, la fuerza total que combina las fuerzas eléctrica y magnética se llama electromagnético. Se cree que las fuerzas eléctricas (campo) corresponden a cargas en reposo, las fuerzas magnéticas (campo) - a cargas en movimiento. Toda la variedad de estas fuerzas y cargas se describe mediante un sistema de ecuaciones de la electrodinámica clásica, conocido como ecuaciones de Maxwell.

La esencia de las ecuaciones de la electrodinámica clásica se reduce a la ley de Coulomb, que es completamente equivalente a la ley de la gravitación universal de Newton, así como a afirmaciones sobre

que las líneas de fuerza magnéticas son continuas y no tienen principio ni fin; no hay cargas magnéticas; el campo eléctrico es creado por un campo magnético alterno; El campo magnético puede ser generado tanto por una corriente eléctrica como por un campo eléctrico alterno.

Las ecuaciones de Maxwell están escritas en términos de teoría de campos, lo que permite describir fenómenos electromagnéticos estacionarios y no estacionarios de manera uniforme, relacionar cambios espaciales y temporales en campos eléctricos y magnéticos. Estas ecuaciones tienen soluciones que describen ondas electromagnéticas que se propagan a la velocidad de la luz. De ellos se pueden obtener soluciones para la totalidad de todas las ondas que pueden propagarse en cualquier dirección en el espacio.

Así, se propusieron nuevos puntos de vista físicos y filosóficos sobre la materia, el espacio, el tiempo y las fuerzas, que cambiaron en gran medida la imagen mecánica anterior del mundo. Por supuesto, no se puede decir que estos cambios fueran cardinales, ya que se produjeron en el marco de la ciencia clásica. Por lo tanto, la nueva imagen electromagnética del mundo puede considerarse intermedia, combinando tanto nuevas ideas como viejas ideas mecanicistas sobre el mundo.

Sólo las ideas sobre la materia han cambiado drásticamente: las ideas corpusculares han dado paso a ideas continuas (de campo). A partir de ahora, la totalidad de los átomos indivisibles dejó de ser finita.

límite de divisibilidad de la materia. Como tal, se tomó un solo campo infinito absolutamente continuo con centros de puntos de poder: cargas eléctricas y movimientos ondulatorios. Según la imagen electromagnética del mundo, la materia existe en dos formas: materia y campo. Están estrictamente separados, y su transformación entre sí es imposible. El principal es el campo, lo que significa que la principal propiedad de la materia es la continuidad en oposición a la discreción. El campo electromagnético se propaga en forma de ondas electromagnéticas transversales a la velocidad de la luz, capturando constantemente nuevas áreas del espacio. El llenado del espacio con un campo electromagnético no puede describirse sobre la base de las leyes de Newton, ya que la mecánica no comprende este mecanismo. En electromagnetismo, un cambio en una entidad (campo magnético) conduce a la aparición de otra entidad (campo eléctrico). Ambas entidades juntas forman un campo electromagnético. En mecánica, un fenómeno material no depende del cambio de otro, y juntos no crean una sola entidad.

El concepto de movimiento también se ha ampliado. Empezó a entenderse no solo como un simple movimiento mecánico, sino también como la propagación de oscilaciones en el campo. En consecuencia, las leyes de la mecánica de Newton dieron paso a las leyes de la electrodinámica de Maxwell.

La nueva imagen del mundo requería una nueva solución al problema de la interacción física. El principio newtoniano de acción de largo alcance fue reemplazado por el principio de Faraday de acción de corto alcance, que establecía que cualquier interacción es transmitida por el campo de un punto a otro de forma continua y con una velocidad finita.

El concepto de Newton de espacio absoluto y tiempo absoluto no se ajustaba a los nuevos conceptos de campo de la materia, ya que los campos no tienen límites claramente definidos y se superponen entre sí. Además, los campos son materia absolutamente continua, por lo que simplemente no hay espacio vacío. Del mismo modo, el tiempo debe estar indisolublemente ligado a los procesos que tienen lugar en el campo. Estaba claro que el espacio y el tiempo no pueden considerarse entidades independientes de la materia. Pero la inercia del pensamiento y la fuerza de la costumbre eran tan grandes que durante mucho tiempo los científicos prefirieron creer en la existencia del espacio absoluto y del tiempo absoluto.

Inicialmente, en la comprensión del espacio y el tiempo, la imagen electromagnética del mundo procedía de la creencia de que el espacio vacío absoluto está lleno del éter del mundo. Con el éter inmóvil, los científicos intentaron conectar el marco de referencia absoluto. Al mismo tiempo, para explicar muchos fenómenos materiales, había que atribuir al éter propiedades inusuales, a menudo contradictorias entre sí. Sin embargo, la creación de la teoría especial de la relatividad obligó a los científicos a abandonar la idea del éter, ya que esta teoría procedía de la relatividad de la longitud, el tiempo y la masa, es decir, de su dependencia del sistema de referencia. Por lo tanto, solo a principios del siglo XX. el concepto absoluto de espacio y tiempo dio paso al concepto relacional (relativo) de espacio y tiempo, según el cual el espacio, el tiempo y la materia existen solo juntos, completamente dependientes el uno del otro. Al mismo tiempo, el espacio y el tiempo son propiedades de los cuerpos materiales.

La imagen electromagnética del mundo ha hecho una verdadera revolución en la física. Se basaba en las ideas de la continuidad de la materia, el campo eléctrico material, la continuidad de la materia y el movimiento, la conexión del espacio y el tiempo entre sí y con la materia en movimiento. La nueva comprensión de la esencia de la materia ha puesto a los científicos ante la necesidad de revisar y reevaluar estas cualidades fundamentales de la materia.

Las leyes de la electrodinámica, como las leyes de la mecánica clásica, aún predeterminaban inequívocamente los eventos que describían, por lo que intentaron excluir la aleatoriedad de la imagen física del mundo. Sin embargo, a mediados del siglo XIX. Por primera vez apareció una teoría física fundamental de un nuevo tipo, que se basaba en la teoría de la probabilidad. Era la teoría cinética de los gases, o mecánica estadística. La aleatoriedad, la probabilidad finalmente encontraron su lugar en la física y se reflejaron en la forma de las llamadas leyes estadísticas. Es cierto que hasta ahora los físicos no han perdido la esperanza de encontrar leyes claras e inequívocas, similares a las leyes de Newton, detrás de las características probabilísticas, y consideraron la teoría recién creada como una opción intermedia, una medida temporal. Sin embargo, el progreso fue evidente: el concepto de probabilidad entró en la imagen electromagnética del mundo.

La idea del lugar y el papel del hombre en el Universo no cambió en la imagen electromagnética del mundo. Su apariencia fue considerada solo un capricho de la naturaleza. Estos puntos de vista se fortalecieron aún más después del advenimiento de la teoría de la evolución de Darwin. Las ideas sobre los detalles cualitativos de la vida y la mente se abrieron paso con gran dificultad en la cosmovisión científica.

La imagen electromagnética del mundo explicaba una amplia gama de fenómenos físicos que eran incomprensibles desde el punto de vista de la imagen mecánica anterior del mundo. Sin embargo, su desarrollo posterior mostró que tiene un carácter limitado. El principal problema era que la comprensión continua de la materia no estaba de acuerdo con los hechos experimentales que confirmaban la naturaleza discreta de sus muchas propiedades: carga, radiación, acción. El problema de la relación entre campo y carga también quedó sin resolver, no era posible explicar la estabilidad de los átomos y sus espectros, la radiación de un cuerpo absolutamente negro. Todo esto atestiguaba la naturaleza relativa de la imagen electromagnética del mundo y la necesidad de reemplazarla con una nueva imagen física del mundo. Por lo tanto, fue reemplazada por una nueva imagen del mundo, de campo cuántico, que combinaba la discreción de la imagen mecánica del mundo y la continuidad de la imagen electromagnética del mundo.

Sección 1. Imagen científica mecánica del mundo……………………..3-5

Sección 2. Imagen científica electromagnética del mundo ..……………….6-8

Sección 3 Imagen científica cuántico-relativista del mundo…………..9-10

Conclusiones…………………………………………………………………………11-13

Literatura………………………………………………………………....14

Sección 1 . Cuadro científico mecánico del mundo.

En la historia de la ciencia, las imágenes científicas del mundo no se mantuvieron sin cambios, sino que se reemplazaron entre sí, por lo que podemos hablar sobre la evolución de las imágenes científicas del mundo. La evolución de las imágenes físicas del mundo parece ser la más obvia: natural-filosófica - hasta los siglos XVI-XVII, mecanicista - hasta la segunda mitad del siglo XIX, termodinámica (en el marco de la teoría mecanicista) en el siglo XIX. , relativista y mecánico-cuántico en el siglo XX.

La imagen mecánica del mundo se formó bajo la influencia de ideas materialistas sobre la materia y las formas de su existencia. Las ideas fundamentales de esta imagen del Mundo son el atomismo clásico, que se remonta a Demócrito, y el llamado mecanicismo. La misma formación de una imagen mecánica se asocia correctamente con el nombre de Galileo Galilei, quien fue el primero en utilizar el método experimental para el estudio de la naturaleza, junto con las mediciones de las cantidades en estudio y el posterior procesamiento matemático de los resultados. Este método era fundamentalmente diferente del método natural-filosófico existente previamente, en el que a priori (

Las leyes del movimiento planetario descubiertas por Johannes Kepler, a su vez, atestiguaron que no existe una diferencia fundamental entre los movimientos de los cuerpos terrestres y celestes (como creía Aristóteles), ya que todos obedecen a ciertas leyes naturales.

El núcleo de la imagen mecánica del mundo es la mecánica de Newton (mecánica clásica).La formación de la mecánica clásica y la imagen mecánica del mundo basada en ella se llevó a cabo en 2 direcciones:

1) generalizar los resultados obtenidos anteriormente y, sobre todo, las leyes de caída libre de los cuerpos descubiertas por Galileo, así como las leyes del movimiento planetario formuladas por Kepler;

2) crear métodos para el análisis cuantitativo del movimiento mecánico en general.

En la primera mitad del siglo XIX junto a la mecánica teórica, destaca también la mecánica (técnica) aplicada, que ha alcanzado un gran éxito en la resolución de problemas aplicados. Todo esto condujo a la idea de la omnipotencia de la mecánica y al deseo de crear una teoría del calor y la electricidad también sobre la base de conceptos mecánicos. Esta idea fue expresada con mayor claridad en 1847 por el físico Hermann Helmholtz en su informe “Sobre la conservación de la fuerza”: “La tarea última de las ciencias físicas es

los fenómenos naturales pueden reducirse a fuerzas constantes de atracción y repulsión, cuya magnitud depende de la distancia”

Hay muchos conceptos en cualquier teoría física, pero entre ellos están los principales, en los que se manifiesta la especificidad de esta teoría, su base, la esencia de la cosmovisión. Estos conceptos incluyen los llamados conceptos fundamentales, a saber:

Asunto,

Tráfico,

Espacio,

Interacción.

Cada uno de estos conceptos no puede existir sin los otros cuatro.

Los principios más importantes de la imagen mecánica del mundo son:

El principio de la relatividad

El principio de la distancia.

Principio de causalidad.

Principio de relatividad de Galileo. El principio de relatividad de Galileo establece que todos los sistemas de referencia inercial (ISR) desde el punto de vista de la mecánica son absolutamente iguales (equivalentes). El paso de una ISO a otra se realiza en base a transformaciones galileanas

Principio de largo alcance. En la imagen mecánica del mundo, se asumió que la interacción se transmite instantáneamente y que el medio intermedio no participa en la transmisión de la interacción. Esta posición se llamó el principio de acción de largo alcance.

Principio de causalidad. Como ya se mencionó, en la imagen mecánica del mundo, toda la variedad de fenómenos naturales a la forma mecánica del movimiento de la materia (materialismo mecanicista, mecanicismo). Por otro lado, se sabe que no hay fenómenos sin causa, que siempre es posible (en principio) distinguir causa y efecto. La causa y el efecto están interconectados y se influyen mutuamente. El efecto de una causa puede ser la causa de otro efecto. Esta idea fue desarrollada por el matemático Laplace, afirmando lo siguiente: “Todo fenómeno que ocurre está conectado con el anterior sobre la base del principio obvio de que no puede surgir sin una causa productora. La opinión contraria es una ilusión de la mente.” aquellos. Laplace creía que todas las conexiones entre los fenómenos se llevan a cabo sobre la base de leyes inequívocas. Esta doctrina de la condicionalidad de un fenómeno por otro, sobre su conexión regular inequívoca, entró en la física como el llamado determinismo laplaciano (el determinismo es predestinación).

Sección 2. Imagen electromagnética del mundo..

La mayor contribución a la formación de esta idea del mundo la hicieron los trabajos de M. Faraday y D. Maxwell. Después de la creación por parte de este último sobre la base del fenómeno de la inducción electromagnética descubierta por Faraday, la teoría del campo electromagnético, se pudo hablar sobre la aparición de una imagen electromagnética del mundo.

La teoría del campo electromagnético de Maxwell marcó el comienzo de una nueva etapa en la física. De acuerdo con él, el mundo comenzó a representarse como un único sistema electrodinámico construido a partir de partículas cargadas eléctricamente que interactúan a través de un campo electromagnético.

Los conceptos más importantes de la nueva teoría son: carga, que puede ser tanto positiva como negativa; fuerza de campo - la fuerza que actuaría sobre un cuerpo que lleva una unidad de carga si estuviera en el punto bajo consideración.

Cuando las cargas eléctricas se mueven entre sí, aparece una fuerza magnética adicional. Por lo tanto, la fuerza total que combina las fuerzas eléctricas (cargas en reposo) y magnéticas (cargas en movimiento) se llama electromagnética. Toda la variedad de estas fuerzas y cargas se describe mediante un sistema de ecuaciones de la electrodinámica clásica. Se conocen como ecuaciones de Maxwell. Esta es la ley de Sh. Coulomb, que es completamente equivalente a la ley de gravitación universal de Newton; las líneas de fuerza magnéticas son continuas y no tienen principio ni fin, las cargas magnéticas no existen; el campo eléctrico es creado por un campo magnético alterno; El campo magnético puede ser generado tanto por una corriente eléctrica como por un campo eléctrico alterno.

Así, se propusieron nuevos puntos de vista físicos y filosóficos sobre la materia, el espacio, el tiempo y las fuerzas, que cambiaron en gran medida la imagen mecánica anterior del mundo. Pero no se puede decir que estos cambios fueran cardinales, ya que se realizaron en el marco de la ciencia clásica. Por lo tanto, la nueva imagen electromagnética del mundo puede considerarse intermedia, combinando tanto nuevas ideas como viejas ideas mecanicistas sobre el mundo.

El concepto de movimiento también se ha ampliado. Empezó a entenderse no solo como un simple movimiento mecánico, sino también como la propagación de oscilaciones en el campo. En consecuencia, las leyes de la mecánica de Newton dieron paso a las leyes de la electrodinámica de Maxwell.

La imagen electromagnética del mundo requería una nueva solución al problema de la interacción física. El principio newtoniano de acción de largo alcance fue reemplazado por el principio de Faraday de acción de corto alcance, que establecía que cualquier interacción se transmite por el campo de un punto a otro, de forma continua y con una velocidad finita.

Todavía se intentaba excluir la aleatoriedad de la imagen física del mundo. Pero a mediados del siglo XIX. Por primera vez apareció una teoría física fundamental de un nuevo tipo, que se basaba en la teoría de la probabilidad. Era la teoría cinética de los gases, o mecánica estadística. La aleatoriedad, la probabilidad finalmente encontraron su lugar en la física y se reflejaron en la forma de las llamadas leyes estadísticas. Es cierto que hasta ahora los físicos no han perdido la esperanza de encontrar leyes claras e inequívocas, similares a las leyes de Newton, detrás de las características probabilísticas, y consideraron la teoría recién creada como una opción intermedia, una medida temporal. Sin embargo, el progreso fue evidente: el concepto de probabilidad entró en la imagen electromagnética del mundo.

La idea del lugar y el papel del hombre en el Universo no cambió en la imagen electromagnética del mundo. Su apariencia fue considerada solo un capricho de la naturaleza.

La imagen electromagnética del mundo explicaba una amplia gama de fenómenos físicos que eran incomprensibles desde el punto de vista de la anterior concepción mecánica del mundo. Sin embargo, su desarrollo posterior mostró que tiene un carácter relativo. Por lo tanto, fue reemplazada por una nueva imagen del mundo, de campo cuántico, que combinaba la discreción de la imagen mecánica del mundo y la continuidad de la imagen electromagnética del mundo.

Sección 3. Imagen de campo cuántico del mundo. La imagen moderna del campo cuántico del mundo se basa en una nueva teoría física: la mecánica cuántica, que describe el estado y el movimiento de las micropartículas (partículas elementales, átomos, moléculas, núcleos atómicos) y sus sistemas, así como la relación de cantidades. caracterizar partículas y sistemas con cantidades físicas, directamente medibles por la experiencia. Las leyes de la mecánica cuántica forman la base para estudiar la estructura de la materia. Nos permiten conocer la estructura de los átomos, establecer la naturaleza del enlace químico, explicar el sistema periódico de los elementos, estudiar las propiedades de las partículas elementales.

De acuerdo con la imagen del mundo del campo cuántico, cualquier microobjeto, que tenga propiedades ondulatorias y corpusculares, no tiene una determinada trayectoria de movimiento y no puede tener ciertas coordenadas y velocidad (momentum). En la mecánica cuántica, a diferencia de la física clásica, el comportamiento de cada micropartícula obedece a leyes no dinámicas, sino estadísticas.

La imagen general de la realidad en la imagen del campo cuántico del mundo es, por así decirlo, bidimensional: por un lado, incluye las características del objeto bajo estudio y, por otro lado, las condiciones de observación en las que se encuentra. depende la certeza de estas características. Esto significa que la imagen de la realidad en la física moderna no es solo una imagen de un objeto, sino también una imagen del proceso de su cognición.

Atrás quedaron las ideas de la inmutabilidad de la materia, de la posibilidad de llegar al límite final de su divisibilidad.

Está cambiando radicalmente el concepto de movimiento, que pasa a ser sólo un caso especial de las interacciones físicas fundamentales, de las que se conocen cuatro tipos: gravitatoria, electromagnética, fuerte y débil.

La especificidad de las ideas de campo cuántico sobre patrones y causalidad es que siempre aparecen en forma probabilística, en forma de las llamadas leyes estadísticas, que contribuyen a un nivel más profundo de conocimiento de las leyes naturales. Por lo tanto, resultó que el mundo se basa en el azar, la probabilidad.

Además, la nueva imagen del mundo incluía por primera vez un observador, de cuya presencia dependían los resultados de la investigación. Además, se formuló el llamado principio antrópico, que establece que nuestro mundo es como es sólo gracias a la existencia del hombre. A partir de ahora, la aparición del hombre se considera un resultado natural de la evolución del universo.

Conclusiones.

Cada uno de los cuadros considerados del mundo interpreta conceptos; importa el espacio y el tiempo de diferentes maneras.

De acuerdo a imagen mecanica del mundo - esta es una sustancia que consiste en las partículas móviles más pequeñas, más indivisibles y absolutamente sólidas: átomos, es decir, En el MKM se adoptaron ideas discretas (discretas - "discontinuas") o, en otras palabras, ideas corpusculares sobre la materia. Es por eso que los conceptos más importantes en mecánica fueron los conceptos de punto material y cuerpo absolutamente rígido (un punto material es un cuerpo cuyas dimensiones pueden despreciarse bajo las condiciones de un problema dado, un cuerpo absolutamente rígido es un sistema de puntos, la distancia entre los cuales siempre permanece sin cambios).

Espacio. Recordemos que Aristóteles negó la existencia del espacio vacío, vinculando espacio, tiempo y movimiento. Atomistas 18-19 siglos por el contrario, reconocieron los átomos y el espacio vacío en el que se mueven los átomos. Newton, sin embargo, consideró dos tipos de espacio:

· relativo, con el que las personas se familiarizan midiendo la relación espacial entre los cuerpos;

El absoluto, que por su misma esencia es independiente de todo lo externo y permanece siempre igual e inamovible; aquellos. el espacio absoluto es un receptáculo vacío de cuerpos, no está conectado con el tiempo y sus propiedades no dependen de la presencia o ausencia de objetos materiales en él. El espacio en la mecánica newtoniana es

Posteriormente, A. Einstein, analizando los conceptos de espacio absoluto y tiempo absoluto, escribió: "Si la materia desapareciera, solo quedaría el espacio y el tiempo (una especie de escenario en el que se desarrollan los fenómenos físicos)". En este caso, el espacio y el tiempo no contienen ninguna "marca" especial a partir de la cual uno pueda contar y responder a las preguntas "¿Dónde?" ¿y cuando?" Por tanto, para estudiar los objetos materiales en ellos, es necesario introducir un sistema de referencia (sistema de coordenadas y reloj). El marco de referencia rígidamente conectado con el espacio absoluto se llama inercial. El espacio en mecánica newtoniana es:

Tridimensional (la posición de cualquier punto se puede describir mediante tres coordenadas),

Continuo

sin fin

Isotrópico (las propiedades del espacio no dependen de la dirección).

Las relaciones espaciales en MKM se describen mediante la geometría de Euclides.

Tiempo Newton consideró dos tipos de tiempo, similares al espacio: relativo y absoluto. La gente aprende el tiempo relativo en el proceso de las mediciones, y el tiempo absoluto (verdadero tiempo matemático) en sí mismo y en su esencia, sin ninguna relación con nada externo, fluye uniformemente y se llama duración. Así, el tiempo de Newton, al igual que el espacio, es un receptáculo vacío de acontecimientos que no depende de nada. El tiempo fluye en una dirección: del pasado al futuro.

A su vez, en imagen de campo cuántico del mundo finalmente se afirman las ideas sobre la relatividad del espacio y el tiempo, su dependencia de la materia. Dejan de ser independientes entre sí y, según la teoría de la relatividad, se fusionan en un único espacio-tiempo de cuatro dimensiones que no existe fuera de los cuerpos materiales.

A imagen electromagnética del mundo cambió fundamentalmente el concepto de materia ..

Están estrictamente separados, y su transformación entre sí es imposible. El principal es el campo, lo que significa que la principal propiedad de la materia es la continuidad en oposición a la discreción.

La imagen electromagnética del mundo ha hecho una verdadera revolución en la física. Se basaba en las ideas de la continuidad de la materia, el campo eléctrico material, la continuidad de la materia y el movimiento, la conexión del espacio y el tiempo entre sí y con la materia en movimiento. La nueva comprensión de la esencia de la materia ha puesto a los científicos ante la necesidad de revisar y reevaluar estas cualidades fundamentales de la materia.

Literatura.

1) Sadokhin A.P. Conceptos de las ciencias naturales modernas: libro de texto. M.: Omega-L, 2008. -239 p.

2) Lipovko P.O. Conceptos de las ciencias naturales modernas. Libro de texto para escuelas secundarias. Rostov n / a: Phoenix, 2004. - 512 p.

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La imagen electromagnética del mundo generalmente se basa no solo en la doctrina del electromagnetismo, sino también en logros en otras áreas de las ciencias naturales, como el descubrimiento del electrón, la creación de un modelo nuclear del átomo, la creación del sistema periódico de elementos por D.I. Mendeleev y muchos otros / El concepto electromagnético también incluía algunas ideas de la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica.

Las principales características de la imagen electromagnética del mundo se pueden definir brevemente de la siguiente manera:

La materia existe en dos formas: en forma de materia y en forma de campo (se conocen los campos gravitacional y electromagnético). Estos tipos de materia están estrictamente separados. La transformación de un campo en materia, las sustancias en un campo son imposibles;

La interacción electromagnética determina la mayoría absoluta de los fenómenos de la Naturaleza (excepto los relacionados con la gravitación), tanto eléctricos y magnéticos, respectivamente, como ópticos, químicos, térmicos y mecánicos. Entonces, por ejemplo, se supone que el núcleo atómico consiste en protones y los llamados dobletes, compuestos neutros de un protón y un electrón, que reducen todas las fuerzas que actúan en la materia a las electromagnéticas;

Los constituyentes elementales de la materia son el electrón y el protón. La estabilidad de estas partículas explica la estabilidad de la materia y del universo como un todo. El cuanto del campo electromagnético es un fotón. Se está desarrollando la idea del dualismo corpuscular-onda, "vinculando" propiedades ondulatorias y corpusculares (cuánticas);

El predominio de relaciones causales inequívocas; los patrones probabilísticos no se reconocen como fundamentales; se refieren sólo a colectivos de partículas (por ejemplo, moléculas), y cada una de las partículas obedece individualmente a las leyes de la mecánica newtoniana.

La imagen electromagnética del mundo representó un importante paso adelante en el conocimiento del mundo. Muchas de sus disposiciones y detalles se han convertido en parte del concepto del universo de las ciencias naturales modernas.

Literatura para el Capítulo 2

1. Borovoy A, A. et al. Las leyes del electromagnetismo. - M.: Nauka, 1970.

2. E. N. Butikov, Óptica. - M.: Nauka, 1987.

Z. De Groot S, Sutthorpe L., Electrodinámica. - M.: Nauka, 1982.

4. M. I. Kaganov y V. M. Tsukernik, La naturaleza del magnetismo. - M.: Nauka, 1982.

5. Kalashnikov S. G. Electricidad. - M.: Nauka, 1977.

6. Kartsev VL Aventuras de grandes ecuaciones. - M.: Saber, 1986.

7. Landsberg G. S. Óptica. - M.: Nauka, 1976.

8. A. N. Matveev, Electrodinámica y Teoría de la Relatividad. - M.: Vyssh.shk., 1964.

9. T. A. Tatur, Fundamentos de la teoría del campo electromagnético. - M.: Vyssh.shk., 1989.

10. Tamm I. E. Fundamentos de la teoría de la electricidad. - M.: Nauka, 1976.

11. Filonovich S. R. El destino de la ley clásica. - M.; Ciencia, 1990.

Preguntas y tareas para el capítulo 2

1. Familiarícese con la literatura recomendada con los principales descubrimientos en el campo del electromagnetismo y la óptica en los siglos XYII-XX, con las biografías y logros científicos de destacados científicos: A. Ampère, G. Hertz, X. Huygens, G. Lorentz, J. Maxwell, G. Kirchhoff, Sch. Coulomb, G. Ohm, M. Faraday, O. Fresnel, X. Oersted.

2. Revisar los temas sobre fenómenos eléctricos y magnéticos de los libros de texto de la escuela secundaria y otra literatura.

3. Por escrito en un libro de trabajo, formule los conceptos de carga eléctrica, campo electromagnético, fuerza de campo eléctrico, inducción magnética, fuerza y ​​densidad de corriente, densidad de carga volumétrica.

4. Explique cuál es la esencia de la inseparabilidad de los campos magnético y eléctrico. ¿Es justo considerar por separado el campo eléctrico a este respecto?

5. Formular la ley de Coulomb Calcular la fuerza de interacción de Coulomb entre un protón y un electrón en un átomo de hidrógeno. Compare el valor de esta fuerza con la atracción gravitacional de estas partículas. ¿Cómo se puede probar experimentalmente la ley de Coulomb sin medir las cargas?

6. Piensa en cómo puedes usar un campo magnético para separar partículas con carga positiva y negativa que se mueven juntas.

7. Piense después de Faraday en posibles experimentos para detectar la inducción electromagnética. Intenta reproducir uno de los experimentos.

8. Generalizar la ley de inducción electromagnética de Faraday; escribe tu razonamiento.

9. ¿Cuál es el significado físico de la regla de Lenz? ¿Qué sucederá si la ley de inducción electromagnética se reemplaza por "+"?

10. ¿Qué es la asimetría de los campos eléctrico y magnético?

11. Dar argumentos que demuestren que la luz son ondas electromagnéticas.

12. Obtener fórmulas que relacionen las características de una onda electromagnética - frecuencia v y longitud de onda λ , período T, número de onda k.

13. Trate de determinar el tipo de polarización de las ondas que transportan la señal de televisión, sabiendo que la ubicación de los vibradores de las antenas receptoras de televisión está relacionada con la polarización de las ondas electromagnéticas emitidas por las antenas transmisoras.

14. Trate de entender el "diseño" de la Naturaleza, que determinó el rango de luz visible para la visión humana. ¿Qué imagen veríamos en la gama, por ejemplo, microondas? ¿En el rango de rayos X?

15. ¿Por qué las fuentes naturales siempre emiten ondas de luz incoherentes?

16. ¿Cómo debería ser una rejilla de difracción para las ondas de radio VHF?

17. ¿Cuál es la limitación de la imagen electromagnética del mundo?

18. Es sabido que la electrodinámica clásica se creó como una generalización de numerosos fenómenos de la Naturaleza, experimentos y premisas teóricas. Intenta ir en sentido contrario y, basándote en las leyes generales del electromagnetismo, explica algún fenómeno electromagnético específico (por ejemplo, la aparición de un rayo, el efecto de la corriente eléctrica sobre una aguja magnética, etc.)

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MINISTERIO DE EDUCACIÓN Y CIENCIA DE LA FEDERACIÓN DE RUSIA

INSTITUTO NABEREZHNOCHELNINSKY (SUCURSAL) DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA AUTÓNOMA DEL ESTADO FEDERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR PROFESIONAL

"UNIVERSIDAD FEDERAL DE KAZÁN (VOLGA)"

Departamento: "Finanzas y Contabilidad"

resumen

sobre el tema: "Imagen electromagnética del mundo"

disciplina: "Conceptos de las ciencias naturales modernas"

Naberezhnye Chelny, 2016.

1. Imagen electromagnética del mundo.

2. Desarrollo del concepto de campo para describir las propiedades de la materia.

3. Conceptos de largo y corto alcance

4. Discreción y continuidad de la materia

5. La esencia de la teoría electromagnética de Maxwell

6. Principales características de EMCM

1. Imagen electromagnética del mundo.

En el siglo XIX, las ciencias naturales acumularon una gran cantidad de material empírico que necesita ser repensado y generalizado. Muchos de los hechos científicos obtenidos como resultado de la investigación no encajaban del todo en las ideas mecánicas establecidas sobre el mundo que nos rodea. En la segunda mitad del siglo XIX, sobre la base de la investigación en el campo del electromagnetismo, se formó una nueva imagen física del mundo: la imagen electromagnética del mundo (EMCM).

Los estudios realizados por los destacados científicos M. Faraday y J. Maxwell, G. Hertz jugaron un papel decisivo en su formación.

M. Faraday, abandonando el concepto de acción de largo alcance (portador de interacción), introduce el concepto de campo físico, que desempeña un papel importante en el desarrollo posterior de la ciencia y la tecnología (comunicación por radio, televisión, etc.). J. Maxwell desarrolla la teoría del campo electromagnético y G. Hertz descubre experimentalmente las ondas electromagnéticas.

En EMCM todo el mundo está lleno de éter electromagnético, que puede estar en diferentes estados. Los campos físicos se interpretaron como estados del éter. El éter es un medio de propagación de las ondas electromagnéticas y, en particular, de la luz.

La materia se considera continua. Todas las leyes de la naturaleza se reducen a las ecuaciones de J. Maxwell, que describen una sustancia continua: la naturaleza no da saltos. La sustancia consiste en partículas cargadas eléctricamente que interactúan entre sí a través de campos.

Todos los fenómenos mecánicos, eléctricos, magnéticos, químicos, térmicos y ópticos conocidos se explican sobre la base de interacciones electromagnéticas.

Se están haciendo intentos para reducir la descripción mecánica de los fenómenos a una descripción basada en la teoría del campo electromagnético. La interpretación de los fenómenos basada en el electromagnetismo parece elegante y completa. Toda la variedad de fenómenos naturales se reduce a unas pocas relaciones matemáticamente rigurosas, aunque muy complejas.

El concepto de éter (como portador de luz y ondas electromagnéticas) está evolucionando lentamente, hasta un rechazo total al final del concepto mismo de éter.

Las ideas de los científicos sobre el espacio y el tiempo están cambiando. A. Aparecen los primeros trabajos de Einstein sobre la teoría de la relatividad. En los trabajos científicos están surgiendo nuevos puntos de vista sobre la naturaleza de la gravedad, diferentes de los que se desarrollaron en la imagen mecánica del mundo.

El universo, por así decirlo, adquiere características completamente nuevas. Los científicos descubren el "retroceso" de las galaxias. EMCM amplía, afina y profundiza. Los científicos están construyendo cada vez más modelos nuevos del átomo, tratando de averiguar cuál de ellos sigue estando más cerca de la verdad.

El más hermoso y preciso fue el modelo planetario del átomo, creado por E. Rutherford. Pero fue ella quien se convirtió en el punto de partida para el surgimiento de puntos de vista completamente nuevos sobre la estructura del mundo que nos rodea.

Ya a finales del siglo XIX y principios del XX, los datos experimentales obtenidos en el estudio del micro y megamundo estaban en total desacuerdo con las predicciones de las teorías de las ciencias naturales existentes, lo que requería el desarrollo de nuevos, más precisa y adecuada a la esencia de muchos fenómenos misteriosos.

A pesar de esto, la imagen electromagnética del mundo nos ha dado mucho, sin lo cual no podemos imaginar la vida moderna: formas de obtener y usar energía eléctrica, por ejemplo, iluminación y calefacción eléctricas, medios de comunicación electromagnéticos modernos (radio, teléfono, televisión ). Sin la comunicación por radio, por ejemplo, la existencia de los estados modernos, el funcionamiento del transporte y la producción ya no es posible, incluso la comunicación cotidiana entre las personas es impensable.

2. Desarrollo del concepto de campo para describir las propiedades de la materia.

discreción electromagnética continuidad materia

En la visión clásica, como se señaló anteriormente, se distinguen dos tipos de materia: materia y campo. El primero de ellos incluye los átomos, las moléculas y todos los cuerpos construidos a partir de ellos, cuya estructura y forma son muy diversas. Campo: una forma especial de materia (a veces llamada campo físico). Hasta la fecha, se conocen varias variedades de campos: campos electromagnéticos y gravitatorios, el campo de fuerzas nucleares, así como campos ondulatorios (cuánticos) correspondientes a varias partículas elementales.

Nos limitaremos a considerar el campo electromagnético. Fue para la descripción de los fenómenos electromagnéticos que el destacado físico autodidacta inglés Michael Faraday (1791-1867) en los años 30 del siglo XIX. introdujo por primera vez el concepto de campo.

La ciencia de las propiedades y leyes de comportamiento de un tipo especial de materia, un campo electromagnético, a través del cual se lleva a cabo la interacción entre cuerpos cargados eléctricamente, se llama electrodinámica.

Entre los cuatro tipos de interacciones fundamentales (gravitacional, electromagnética, fuerte y débil), la interacción electromagnética ocupa el primer lugar en términos de amplitud y variedad de manifestaciones. En la vida cotidiana y en la tecnología, encontramos con mayor frecuencia varios tipos de interacciones electromagnéticas: fuerzas elásticas, fricción, las fuerzas de nuestros músculos y los músculos de varios animales, etc.

La interacción electromagnética nos permite ver los diversos objetos y cuerpos que nos rodean, ya que la luz es una de las formas del campo electromagnético. La vida misma es inconcebible sin las fuerzas de naturaleza electromagnética. Los seres vivos e incluso el hombre, como demuestran los vuelos de los cosmonautas, son capaces de estar en estado de ingravidez durante mucho tiempo, cuando las fuerzas de la gravitación universal no se manifiestan de forma notoria. Pero si la acción de las fuerzas electromagnéticas cesara por un momento, la vida desaparecería inmediatamente. La estructura de la capa atómica, la adhesión de los átomos a las moléculas (enlace químico) y la formación de cuerpos de diversas formas a partir de la materia están determinados exclusivamente por la interacción electromagnética.

Una larga cadena de descubrimientos accidentales y una meticulosa investigación sistemática llevaron a la creación de la teoría del campo electromagnético, comenzando con el descubrimiento de la capacidad del ámbar frotado sobre la seda para atraer objetos ligeros y terminando con la idea propuesta por el gran científico inglés James Clerk Maxwell. sobre la generación de un campo magnético por un campo eléctrico alterno.

Solo después de la creación de la teoría del campo electromagnético por parte de Maxwell, en la segunda mitad del siglo XIX, comenzó el uso práctico generalizado de los fenómenos electromagnéticos. La invención de la radio por el físico y electromecánico ruso A.S. Popov (1859-1906) - una de las primeras aplicaciones importantes de los principios de la nueva teoría electromagnética. Con el desarrollo de la teoría del campo electromagnético, por primera vez, la investigación científica precedió a las aplicaciones técnicas. Si la máquina de vapor se construyó mucho antes de la creación de la teoría de los procesos térmicos, entonces fue posible diseñar un motor eléctrico o un receptor de radio solo después del descubrimiento y estudio de las leyes de la electrodinámica.

Numerosas aplicaciones prácticas de los fenómenos electromagnéticos sin duda contribuyeron a una transformación significativa de la esfera de la actividad humana y el desarrollo de la civilización.

3. Conceptos de largo y corto alcance

El esfuerzo por darse cuenta de la naturaleza de largo alcance de las fuerzas eléctricas y las fuerzas gravitatorias contribuyó en gran medida a la afirmación del concepto de campo. Inmediatamente después del descubrimiento por parte de I. Newton de la ley de la gravitación universal, y luego, unos cien años más tarde, y la ley de Coulomb, que describe la interacción de los cuerpos cargados, surgieron preguntas de carácter más filosófico: ¿por qué los cuerpos físicos con masa actúan entre sí a distancias, incluso a grandes distancias, a través del espacio vacío, y ¿por qué los cuerpos cargados interactúan incluso a través de un medio eléctricamente neutro? Antes de la introducción del concepto de campo, no había respuestas satisfactorias a estas preguntas.

Durante mucho tiempo se creyó que la interacción entre los cuerpos se puede realizar directamente a través del espacio vacío, que no participa en este proceso. La transferencia de interacción ocurre instantáneamente. Esta suposición es la esencia del concepto de acción de largo alcance. El propio I. Newton consideraba increíble e incluso imposible este tipo de interacción de los cuerpos.

El fundador del concepto de acción de largo alcance es el matemático, físico y filósofo francés René Descartes. Muchos científicos se adhirieron a este concepto hasta finales del siglo XIX.

Los estudios experimentales de los fenómenos electromagnéticos han mostrado una discrepancia entre el concepto de acción de largo alcance y la experiencia física. Además, este concepto está en conflicto con el postulado de la teoría especial de la relatividad, según el cual la velocidad de transmisión de las interacciones del cuerpo es limitada y no debe exceder la velocidad de la luz en el vacío.

Se demostró que la interacción de cuerpos cargados eléctricamente no es instantánea y que el movimiento de una partícula cargada provoca un cambio en las fuerzas que actúan sobre otras partículas, no en el mismo momento, sino solo después de un tiempo finito. Cada partícula cargada eléctricamente crea un campo electromagnético que actúa sobre otras partículas cargadas, es decir, la interacción se transmite a través de un "intermediario": un campo electromagnético. La velocidad de propagación de un campo electromagnético es igual a la velocidad de la luz en el vacío, aproximadamente 300 000 km/s. Esta es la esencia del nuevo concepto: el concepto de interacción de corto alcance, que se extiende no solo a la electromagnética, sino también a otros tipos de interacciones. De acuerdo con el concepto de interacción de corto alcance, la interacción entre cuerpos se lleva a cabo por medio de ciertos campos (por ejemplo, la gravitación, por medio de un campo gravitatorio), distribuidos continuamente en el espacio.

4. Discreción y continuidad de la materia.

¿Qué es un campo físico? ¿Es posible visualizarlo con la ayuda de imágenes simples y accesibles a nuestro entendimiento? ¿Cómo se relaciona con las ideas sobre las partículas de la materia?

La representación más simple de un campo está dada por un medio continuo, como el agua, que llena una determinada región del espacio (o todo el espacio en general). Este medio puede tener en diferentes puntos, por ejemplo, diferente densidad o temperatura, moverse de manera diferente. Es una propiedad física específica del medio, diferente en diferentes puntos y disponible para mediciones, que determina físicamente el campo. A este respecto, se distinguen un campo de temperatura, un campo de velocidad, un campo de fuerza, etc.

En términos filosóficos, la división del mundo en cuerpos y partículas, por un lado, y un medio continuo, campo y espacio vacío, por el otro, corresponde a la selección de dos propiedades extremas del mundo: su discreción y continuidad.

Discreción (o discontinuidad) significa “granularidad”, la divisibilidad final de la estructura espacio-temporal y el estado de un objeto u objeto, sus propiedades y formas de movimiento (saltos), mientras que la continuidad expresa la unidad, integridad e indivisibilidad de un objeto, el hecho mismo de su existencia estable. Para lo continuo, no hay límites para lo divisible.

En matemáticas, estas categorías filosóficas corresponden a un conjunto discreto de números naturales ya un conjunto continuo (continuum) de números reales. Para una descripción precisa del espacio-tiempo de las propiedades de un medio (y campo) continuo, se desarrolló una rama especial de las matemáticas.

Las propiedades discretas y continuas del mundo en el marco de la física clásica aparecen inicialmente como opuestas entre sí, separadas e independientes entre sí, aunque en general complementan la idea general del mundo. Y solo el desarrollo del concepto de campo, principalmente para la descripción de los fenómenos electromagnéticos, hizo posible comprender su unidad dialéctica. En la teoría cuántica moderna, esta unidad de los opuestos de lo discreto y lo continuo ha encontrado una justificación física y matemática más profunda en el concepto de dualidad onda-partícula.

Después del advenimiento de la teoría cuántica de campos, el concepto de interacción ha cambiado significativamente. Según esta teoría, cualquier campo no es continuo, sino que tiene una estructura discreta. Por ejemplo, la interacción electromagnética en la teoría cuántica de campos es el resultado del intercambio de partículas por fotones, cuantos del campo electromagnético, es decir, fotones, portadores de este campo. De manera similar, surgen otros tipos de interacción como resultado del intercambio de partículas por cuantos de los campos correspondientes. Por ejemplo, se supone que los gravitones participan en la interacción gravitatoria (su existencia aún no ha sido confirmada experimentalmente).

De acuerdo con el concepto de campo, las partículas que participan en la interacción crean un estado especial en cada punto del espacio que las rodea: un campo de fuerzas, que se manifiesta en el efecto de fuerza sobre otras partículas ubicadas en cualquier punto de este espacio. Inicialmente, se propuso una interpretación mecánica del campo como tensiones elásticas de un hipotético medio "éter". La teoría de la relatividad, al rechazar el "éter" como medio elástico especial, dio al mismo tiempo un significado fundamental al concepto de campo como realidad física primaria.

En la física cuántica moderna, un nuevo tipo posible de materia, el vacío físico, puede reclamar el papel de "éter". Las primeras ideas al respecto las dio uno de los creadores de la teoría cuántica de campos, el físico inglés P. Dirac (el llamado "Mar de Dirac"). Aunque no vemos directamente el vacío (es transparente a la radiación electromagnética y no ofrece ninguna resistencia al movimiento de partículas y cuerpos materiales), aún puede manifestarse cuando las mismas partículas u ondas electromagnéticas (gamma quanta) interactúan con él. , teniendo suficiente energía. Si esta energía excede el doble de la energía en reposo de, por ejemplo, un electrón, entonces un cuanto de rayos gamma, en presencia de otra partícula (núcleo atómico), puede desaparecer y dar lugar a un par electrón-positrón, como si “ extraído” del vacío. Hay otra evidencia a favor del vacío físico.

En la historia de la física durante los últimos 300 años, se han propuesto al menos cuatro conceptos diferentes de "éter": el espacio absoluto de Newton, el éter luminífero de Huygens, el éter gravitacional de Einstein y el vacío físico de Dirac. Cuán justificada la intuición de los físicos sobre la existencia en la naturaleza de un entorno especial: el vacío físico, solo lo mostrará el futuro.

5. La esencia de la teoría electromagnética de Maxwell

En los años 60 del siglo XIX. El físico inglés Maxwell desarrolló la teoría del campo electromagnético de Faraday y creó la teoría del campo electromagnético. Esta fue la primera teoría de campo. Se ocupa únicamente de los campos eléctricos y magnéticos y tiene mucho éxito en la explicación de muchos fenómenos electromagnéticos. Es útil recordar algunas de las ideas principales que subyacen a esta teoría y las conclusiones que se derivan de ella.

De la ley de Faraday se deduce que cualquier cambio en el flujo magnético acoplado al circuito conduce a la aparición de una fuerza electromotriz (EMF) de inducción, como resultado de lo cual aparece una corriente de inducción. Por lo tanto, la aparición de EMF de inducción electromagnética también es posible en un circuito fijo ubicado en un campo magnético alterno. Sin embargo, EMF en cualquier circuito ocurre solo cuando las fuerzas externas actúan sobre los portadores de corriente en él, es decir, fuerzas de origen no electrostático. Por lo tanto, surge naturalmente la pregunta sobre la naturaleza de las fuerzas externas en este caso. La experiencia demuestra que tales fuerzas extrañas no están asociadas con procesos térmicos o químicos en el circuito; su ocurrencia tampoco puede explicarse por las fuerzas de Lorentz, ya que no actúan sobre cargas inmóviles. Maxwell planteó la hipótesis de que cualquier campo magnético alterno excita un campo eléctrico en el espacio circundante, que es la causa de la corriente de inducción en el circuito. Según la visión de Maxwell, el circuito en el que aparece el EMF juega un papel secundario, siendo una especie de único "dispositivo" que detecta este campo. El campo eléctrico excitado por el campo magnético, como el propio campo magnético, es un vórtice.

Según Maxwell, si cualquier campo magnético alterno excita un campo eléctrico de vórtice en el espacio, entonces debe existir el fenómeno opuesto: cualquier cambio en el campo eléctrico debe provocar la aparición de un campo magnético de vórtice en el espacio circundante. Para establecer relaciones cuantitativas entre un campo eléctrico cambiante y el campo magnético que provoca, Maxwell introdujo la llamada corriente de desplazamiento, que tiene la capacidad de crear un campo magnético en el espacio circundante. La corriente de desplazamiento en el vacío no está relacionada con el movimiento de las cargas, sino que está determinada solo por el cambio en el campo eléctrico a lo largo del tiempo y al mismo tiempo excita un campo magnético: esta es la declaración fundamentalmente nueva de Maxwell.

De las ecuaciones de Maxwell se deduce que las fuentes de un campo eléctrico pueden ser cargas eléctricas o campos magnéticos variables en el tiempo, y los campos magnéticos pueden ser excitados por cargas eléctricas en movimiento (corrientes eléctricas) o por campos eléctricos alternos. Las ecuaciones de Maxwell no son simétricas con respecto a los campos eléctricos y magnéticos. Esto se debe a que en la naturaleza existen cargas eléctricas, pero no magnéticas.

En el caso estacionario, cuando los campos eléctrico y magnético no cambian con el tiempo, las fuentes del campo eléctrico son solo cargas eléctricas y las fuentes del campo magnético son solo corrientes de conducción. En este caso, los campos eléctrico y magnético son independientes entre sí, lo que permite estudiar por separado campos eléctricos y magnéticos constantes.

Las ecuaciones de Maxwell son las ecuaciones más generales para campos eléctricos y magnéticos en medios en reposo. En el electromagnetismo juegan el mismo papel que las leyes de Newton en la mecánica. De las ecuaciones de Maxwell se deduce que un campo magnético alterno siempre está asociado con el campo eléctrico generado por él, y un campo eléctrico alterno con el campo magnético generado por él, es decir, los campos eléctrico y magnético están inextricablemente interconectados y forman un solo campo electromagnético. .

Sólo el principio de relatividad de Einstein es aplicable al campo electromagnético, ya que el hecho de que las ondas electromagnéticas se propaguen en el vacío en todos los marcos de referencia con la misma velocidad es incompatible con el principio de relatividad de Galileo.

6. Principales características de EMCM

La principal idea inicial de EMCM es el materialismo de las ciencias naturales, y su núcleo es la teoría del campo electromagnético. EMCM se basó en las siguientes ideas:

Continuidad de la materia (continuidad),

La materialidad del campo electromagnético,

Inseparabilidad de la materia y el movimiento,

· Comunicación del espacio y el tiempo tanto entre sí como con la materia en movimiento.

Materia y movimiento. La materia existe en dos formas: materia y campo. Están estrictamente separados y su transformación entre sí es imposible. El campo es el principal, lo que significa que la propiedad principal de la materia es la continuidad (continuidad) en oposición a la discreción.

Espacio y tiempo. En el EMCM original, el espacio absoluto y vacío (como en el MKM) se llenó con el mundo éter. El campo electromagnético se presentó como vibraciones del éter. Intentaron conectar el sistema de referencia absoluto, el más simple, el mejor, con el éter inmóvil. La creación de SRT llevó al abandono del éter.

De los postulados de la SRT (teoría especial de la relatividad) siguió la relatividad de la longitud, el tiempo y la masa, es decir su dependencia del marco de referencia. De las transformaciones de Lorentz, derivadas de la transición de un IFR (marco de referencia inercial (ISR) - un marco de referencia en el que todos los cuerpos libres se mueven en línea recta y uniformemente, o en reposo) a otro, se sigue que el espacio y el tiempo son interconectados y forman un solo mundo de cuatro dimensiones (el continuo espacio-tiempo de Minkowski), siendo sus proyecciones. Las propiedades del continuo espacio-tiempo (métricas del Mundo, su geometría) están determinadas por la distribución y el movimiento de la materia.

Un evento que le sucede a una determinada partícula se caracteriza por el lugar donde sucedió (es decir, el conjunto de valores x, y, z) y el momento en que sucedió. ("¿Qué, dónde, cuándo?"). En un espacio tetradimensional imaginario, a lo largo de cuyos ejes se trazan las coordenadas espaciales x, y, z y el tiempo t, un evento puede representarse mediante un punto. Un punto que representa un evento en un espacio de 4 dimensiones se llama punto universal. Con el tiempo, el punto del mundo correspondiente a una partícula dada se mueve en un espacio de 4 dimensiones, describiendo una cierta línea, que se llama la línea del mundo.

Interacción. Durante la formación y desarrollo de EMCM, la física conocía dos interacciones: gravitacional y electromagnética. En el marco de esta imagen del Mundo, ambas interacciones fueron explicadas sobre la base de su concepto de "campo". Esto significaba que ambas interacciones se transmiten a través de un medio intermedio, es decir, campo a una velocidad igual a la velocidad de la luz. Por lo tanto, el principio de acción de largo alcance del MKM fue reemplazado por el principio de acción de corto alcance. En el marco de la EMCM, A. Einstein intentó desarrollar una teoría unificada de la interacción gravitacional y electromagnética. Después de la creación de GR (teoría general de la relatividad), el científico hasta el final de su vida trabajó en la creación de una teoría de campo unificado: trabajo más allá de la fuerza de una persona. (Hoy en día, se ha creado una teoría de campo que incluye tres interacciones: electromagnética, fuerte y débil. La inclusión de la interacción gravitatoria en ella sigue siendo un problema).

Los principios fundamentales de EMCM son el principio de relatividad de Einstein, acción de corto alcance, constancia y límite de la velocidad de la luz, equivalencia de masas inerciales y gravitatorias, causalidad. (No hubo una nueva comprensión de la causalidad en comparación con el MCM. Las relaciones causales y las leyes dinámicas que las expresan se consideraron las principales). Establecer la relación entre masa y energía (E=mc2) fue de gran importancia. La masa se convirtió no solo en una medida de la inercia y la gravedad, sino también en una medida del contenido de energía. Como resultado, dos leyes de conservación, masa y energía, se combinaron en una ley general de conservación de masa y energía.

Un mayor desarrollo de la física mostró que EMCM tiene un carácter limitado. La principal dificultad aquí era que la comprensión del continuo de la materia no estaba de acuerdo con los hechos experimentales que confirmaban la discreción de muchas de sus propiedades: carga, radiación, acción. No fue posible explicar la relación entre el campo y la carga, la estabilidad de los átomos, sus espectros, el fenómeno del efecto fotoeléctrico, la radiación de un cuerpo completamente negro. Todo esto atestiguaba la naturaleza relativa de la EMCM y la necesidad de reemplazarla por una nueva imagen del mundo.

Pronto, el EMCM fue reemplazado por uno nuevo: la imagen del mundo del campo cuántico, que combinaba la discreción del MCM y la continuidad del EMCM.

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Una simple imagen mecánica del mundo resultó ser insostenible. Al estudiar los procesos electromagnéticos, resultó que no obedecen a la mecánica newtoniana. Durante mucho tiempo se creyó que la electricidad y el magnetismo tienen una naturaleza diferente (la electricidad se debe a las cargas eléctricas, el magnetismo es magnético). Ampere demostró lo contrario: la naturaleza de ambos es una. Faraday descubrió la existencia de un campo magnético, que se debe al movimiento de una carga eléctrica. Los cambios en el campo de vórtice conducen a cambios en el campo magnético y viceversa. Maxwell creó una teoría del campo electromagnético: esta es una parte del espacio que incluye cuerpos que se encuentran en un estado eléctrico o magnético. Después de la creación de la electrodinámica, las ideas sobre las fuerzas cambiaron significativamente. Hertz descubrió la existencia de nuevos tipos de ondas, estas ondas son capaces de propagarse en el vacío, luego resultó que estas son ondas electromagnéticas, cada uno de los cuerpos interactuando crea un campo electromagnético que se propaga en el espacio con una velocidad finita. La interacción se lleva a cabo por medio de este campo (teoría de la interacción de corto alcance). Las fuerzas electromagnéticas están muy extendidas en la naturaleza. Actúan en el núcleo atómico, átomo, molécula, entre moléculas individuales en cuerpos macroscópicos. Esto se debe a que todos los átomos contienen partículas cargadas eléctricamente. La acción de las fuerzas electromagnéticas se detecta tanto a distancias muy pequeñas (el núcleo) como a distancias cósmicas (la radiación electromagnética de las estrellas). El desarrollo de la electrodinámica condujo a intentos de construir una imagen electromagnética unificada del mundo. Todos los eventos en el mundo de acuerdo con esta imagen están controlados por las leyes de las interacciones electromagnéticas. Sin embargo, no fue posible reducir todos los procesos de la naturaleza a electromagnéticos. Las ecuaciones de movimiento de partículas y la ley de interacción gravitacional no pueden derivarse de la teoría del campo electromagnético. Además, se descubrieron partículas eléctricamente neutras y nuevos tipos de interacción. La naturaleza resultó ser más complicada de lo que inicialmente se pensó: ni una sola ley de movimiento, ni una sola fuerza es capaz de cubrir toda la variedad de procesos en el mundo.

Imagen cuántico-relativista del mundo

Los requisitos previos para su creación fueron: el descubrimiento del efecto fotoeléctrico, la radiactividad y el microcosmos (el mundo de las partículas elementales). El efecto fotoeléctrico es la emisión de electrones por parte de una sustancia bajo la influencia de una radiación electromagnética (descubierta en 1887 por Hertz). Desde el punto de vista de Maxwell, este fenómeno no podía explicarse, porque según su teoría, el electrón debe acumular la energía de salida (de lo contrario, dedicarle tiempo), pero la experiencia ha demostrado que esto no sucede. Quedó claro que se necesitaban otras teorías. Max Planck propuso una hipótesis cuántica: la luz no se emite continuamente, sino en porciones (cuantos). Sobre la base de esta hipótesis, Einstein creó la teoría cuántica de la luz: la luz es una corriente de cuantos, fotones, con la ayuda de los cuales se explicó el efecto fotoeléctrico: el fotón se emite y se absorbe como un todo, el electrón toma prestada la energía del fotón, por lo que el efecto fotoeléctrico se produce instantáneamente. A finales del siglo XIX, gracias a un feliz accidente, se produjo el descubrimiento de la radiactividad, fenómeno que prueba la compleja composición del núcleo atómico. Recuerde que los rayos X se obtuvieron primero por colisiones de electrones rápidos con la pared de vidrio de un tubo de descarga. Simultáneamente, se observó el resplandor de las paredes del tubo. Becquerel estudió un fenómeno relacionado durante mucho tiempo: la luminiscencia de sustancias previamente irradiadas con luz solar. Tales sustancias incluyen, en particular, sales de uranio, con las que experimentó Becquerel. Y ahora tenía una pregunta: ¿no aparecen los rayos X después de la irradiación de sales de uranio junto con la luz visible? Becquerel envolvió la placa fotográfica en papel negro grueso, colocó granos de sal de uranio encima y la expuso a la luz del sol. Después del revelado, la placa se volvió negra en aquellas áreas donde yacía la sal. En consecuencia, el uranio creaba algún tipo de radiación que, como los rayos X, penetra en los cuerpos opacos y actúa sobre una placa fotográfica. Becquerel pensó que esta radiación se produce bajo la influencia de la luz solar. Pero un día, en febrero de 1896, no pudo realizar otro experimento debido al tiempo nublado. Becquerel volvió a guardar el disco en un cajón, colocando encima una cruz de cobre recubierta de sal de uranio. Habiendo revelado la placa, por si acaso, dos días después, encontró ennegrecimiento en la forma de una sombra distintiva de una cruz. Esto significó que las sales de uranio espontáneamente, sin la influencia de factores externos, crean algún tipo de radiación. Se inició una intensa investigación. Tras el descubrimiento de los elementos radiactivos, se inició la investigación sobre la naturaleza física de su radiación. Además de Becquerel y los Curie, se dedicó a esto. Rutherford. El experimento clásico que permitió detectar la compleja composición de la radiación radiactiva fue el siguiente. La preparación de radio se colocó en el fondo de un canal angosto en un trozo de plomo. Se colocó una placa fotográfica contra el canal. La radiación que emerge del canal se vio afectada por un fuerte campo magnético perpendicular al haz. Toda la configuración se colocó en el vacío. En ausencia de un campo magnético, se encontró una sola mancha oscura en la placa fotográfica después del revelado, exactamente enfrente del canal. En un campo magnético, el haz se divide en tres haces. Los dos componentes del flujo primario se desviaron en direcciones opuestas. Esto indicaba que estas radiaciones tenían cargas eléctricas de signos opuestos. En este caso, la componente negativa de la radiación fue desviada por el campo magnético mucho más que la positiva. El tercer componente no fue desviado por el campo magnético. El componente con carga positiva se llama rayos alfa, el componente con carga negativa se llama rayos beta y el componente neutro se llama rayos gamma. Estos tres tipos de radiación son muy diferentes entre sí en el poder de penetración, es decir, de acuerdo con la intensidad con que son absorbidos por diversas sustancias. Los rayos alfa son los menos penetrantes. Una capa de papel de unos 0,1 mm de espesor ya les resulta opaca. Si cubre un agujero en una placa de plomo con un trozo de papel, no se encontrará ningún punto correspondiente a la radiación alfa en la placa fotográfica. Los rayos beta se absorben mucho menos al atravesar la sustancia. Una placa de aluminio los retrasa por completo solo con un grosor de unos pocos milímetros. Los rayos gamma son los más penetrantes. En cuanto a sus propiedades, los rayos gamma son muy similares a los rayos X, solo que su poder de penetración es mucho mayor que el de los rayos X. Esto sugiere que los rayos gamma son ondas electromagnéticas. Desde el principio, los rayos alfa y beta se consideraron corrientes de partículas cargadas. Fue más fácil experimentar con los rayos beta, ya que se desvían fuertemente tanto en campos magnéticos como eléctricos. Al estudiar la desviación de las partículas beta en campos eléctricos y magnéticos, se encontró que no son más que electrones moviéndose a velocidades muy cercanas a la velocidad de la luz. Resultó más difícil averiguar la naturaleza de las partículas alfa, ya que son desviadas débilmente por campos magnéticos y eléctricos. Rutherford finalmente logró resolver este problema. Midió la relación entre la carga q de una partícula y su masa m a partir de la desviación en un campo magnético. Resultó ser unas dos veces menor que la de un protón: el núcleo de un átomo de hidrógeno. La carga del protón es igual a la elemental, y su masa es muy cercana a la unidad de masa atómica. Por tanto, una partícula alfa tiene una masa igual a dos unidades de masa atómica por carga elemental. Por lo tanto, hay cuatro unidades de masa atómica para dos cargas elementales. El núcleo de helio tiene la misma carga y la misma masa atómica relativa. De esto se sigue que la partícula alfa es el núcleo del átomo de helio (o, en consecuencia, su tiempo, el ion del átomo de helio). No satisfecho con el resultado obtenido, Rutherford probó luego mediante experimentos directos que el helio se forma durante la radiación radiactiva. descomposición alfa. Al recolectar partículas alfa dentro de un tanque especial durante varios días, Rutherford, usando análisis espectrales, se aseguró de que el helio se acumulara en el recipiente (cada partícula alfa capturó dos electrones y se convirtió en un átomo de helio).