UNIVERSITÉ DE TECHNOLOGIE

Nommé d'après K. E. Ts I O L K O V S K O G O

Département : Chimie générale, physique et chimie des matériaux composites

ABSTRAIT

Discipline: Concept des sciences naturelles modernes

Sujet:Image physique du monde

Étudiant: Kakorine Pavel Dmitrievitch

Groupe: 6MEN-1DB-242

Superviseur: Kachalina A.L.

Moscou, 2012

Image physique du monde

Le concept de l'image physique du monde

Apprentissage le monde, une personne crée dans sa conscience un certain modèle - une image du monde. À chaque étape de son développement, l’humanité imagine différemment le monde dans lequel elle vit. Par conséquent, dans l'histoire de l'humanité, il y a eu diverses images du monde : mythologique, religieuse, scientifique, etc. De plus, comme déjà noté, chaque science individuelle peut également former sa propre image du monde (physique, chimique, biologique). , etc.). Cependant, parmi toute la diversité des images du monde qui existent dans science moderne, l'image la plus large est donnée par l'image scientifique générale du monde, qui décrit la nature, la société et l'homme.

L'image scientifique du monde se forme sur la base des réalisations naturelles, sociales et sciences humaines, cependant, son fondement est sans aucun doute la science naturelle. L'importance des sciences naturelles dans la formation d'une image scientifique du monde est si grande que souvent l'image scientifique du monde est réduite à une image des sciences naturelles, dont le contenu est constitué d'images du monde des sciences naturelles individuelles. .

L'image scientifique naturelle du monde est une connaissance systématisée et fiable sur la nature, historiquement formée au cours du développement des sciences naturelles. Cette image du monde comprend les connaissances issues de toutes les sciences naturelles, y compris leurs idées et théories fondamentales. Dans le même temps, l’histoire des sciences montre que l’essentiel du contenu des sciences naturelles consiste principalement en connaissances physiques. C'est la physique qui a été et reste la science naturelle la plus développée et la plus systématisée. La contribution des autres sciences naturelles à la formation de l’image scientifique du monde était bien moindre. Par conséquent, lorsque la vision du monde est apparue civilisation européenne, Les temps modernes et l'image classique des sciences naturelles du monde prenaient forme, il était naturel de se tourner vers la physique, ses concepts et ses arguments, qui déterminaient en grande partie cette image. Le degré de développement de la physique était si grand qu'elle était capable de créer sa propre image physique du monde, contrairement aux autres sciences naturelles, qui ne l'ont été qu'au 20e siècle. se sont fixé cette tâche et ont pu la résoudre.

Par conséquent, lorsque nous entamerons une conversation sur les concepts scientifiques les plus importants et les plus significatifs des sciences naturelles modernes, nous la commencerons par la physique et l'image du monde créée par cette science.

La physique est une science qui étudie le plus simple et en même temps le plus modèles généraux nature, propriétés et structure de la matière et les lois de son mouvement. Dans tout phénomène, la physique recherche ce qui l’unit à tous les autres phénomènes naturels. Par conséquent, les concepts et les lois de la physique sont fondamentaux, c'est-à-dire sont fondamentaux pour toutes les sciences naturelles.

Le mot « physique » lui-même vient du grec – nature. Cette science est née dans l’Antiquité et couvrait initialement l’ensemble des connaissances sur les phénomènes naturels. En d’autres termes, la physique était alors identique à toutes les sciences naturelles. Ce n'est qu'à l'époque hellénistique, que les méthodes de connaissance et de recherche se sont différenciées de science générale sur la nature, des séparés se sont démarqués sciences naturelles, y compris la physique.

À la base, la physique est une science expérimentale : ses lois sont fondées sur des faits établis expérimentalement. C’est ainsi que les choses sont devenues depuis le Nouvel Âge. Mais outre la physique expérimentale, il existe également la physique théorique dont le but est de formuler les lois de la nature. Expérimental et physique théorique ne peuvent exister les uns sans les autres.

Conformément à la variété des objets physiques étudiés, des niveaux d'organisation et des formes de mouvement, la physique moderne est divisée en un certain nombre de disciplines, d'une manière ou d'une autre liées les unes aux autres. Selon les objets physiques étudiés, la physique se divise en physique des particules élémentaires, physique nucléaire, physique des atomes et molécules, des gaz et liquides, des solides et du plasma. Selon le critère des niveaux d'organisation de la matière, on distingue la physique des micro-, macro- et méga-mondes. Selon la nature des processus, phénomènes et formes de mouvement (interaction) étudiés, on distingue les phénomènes mécaniques, électromagnétiques, quantiques et gravitationnels, les processus thermiques et thermodynamiques et les domaines de la physique correspondants : mécanique, électrodynamique, physique quantique, théorie de gravité, thermodynamique et physique statistique.

De plus, la physique moderne contient un petit nombre de théories fondamentales couvrant toutes les sections connaissance physique. Ces théories représentent un ensemble de connaissances les plus importantes sur la nature des processus et phénomènes physiques, un reflet approximatif mais très complet des diverses formes de mouvement de la matière dans la nature.

Concept « image physique du monde* est utilisé dans les sciences naturelles depuis longtemps, mais seulement dans Dernièrement il a commencé à être considéré non seulement comme le résultat du développement des connaissances physiques, mais aussi comme un type particulier de connaissances indépendant - les connaissances théoriques les plus générales en physique, un système de concepts, de principes et d'hypothèses qui servent de base initiale à construire des théories. L'image physique du monde, d'une part, généralise toutes les connaissances précédemment acquises sur la nature et, d'autre part, introduit dans la physique de nouvelles idées philosophiques et les concepts, principes et hypothèses déterminés par elles, qui n'existaient pas auparavant et qui changer radicalement les fondements de la connaissance théorique physique. En d'autres termes, l'image physique du monde est considérée comme un modèle physique de la nature, qui comprend des idées physiques et philosophiques fondamentales, des théories physiques, les concepts, principes et méthodes de cognition les plus généraux correspondant à une certaine étape historique dans le développement de la physique.

Le développement de la physique elle-même est directement lié à l’image physique du monde, puisqu’il représente un processus de formation et de changement de ses différents types. Le développement constant et le remplacement de certaines images du monde par d'autres, reflétant plus adéquatement la structure et les propriétés de la matière, est le processus de développement de l'image physique du monde lui-même. La base pour identifier les types individuels de l'image physique du monde est un changement qualitatif des idées physiques fondamentales, qui constituent la base de la théorie physique et de nos idées sur la structure de la matière et les formes de son existence. Avec un changement dans l'image physique du monde, une nouvelle étape dans le développement de la physique commence avec un système différent de concepts, principes, hypothèses et styles de pensée initiaux, avec des prémisses épistémologiques différentes. Le passage d'une étape à une autre marque un saut qualitatif, une révolution en physique, consistant en l'effondrement de l'ancienne image du monde et l'émergence d'une nouvelle.

Au sein de chaque étape, le développement de la physique suit un chemin évolutif, sans modifier les fondements de l'image du monde. Elle consiste à prendre conscience des possibilités de construction de nouvelles théories inhérentes à une image donnée du monde. En même temps, il peut évoluer, se compléter, tout en restant dans le cadre de certaines idées physiques précises sur le monde. Lorsque les concepts clés de l’image du monde changent, une révolution se produit en physique. Son résultat est l’émergence d’une nouvelle image physique du monde.

L'explication des phénomènes naturels du point de vue de la physique repose sur des concepts et principes physiques fondamentaux. Aux concepts fondamentaux les plus généraux description physique La nature comprend la matière, le mouvement, l'interaction physique, l'espace et le temps, les relations de cause à effet, la place et le rôle de l'homme dans le monde.

Le plus important d’entre eux est la notion de matière. Par conséquent, les révolutions en physique sont toujours associées à des changements dans les idées sur la structure de la matière. Dans l’histoire de la physique moderne, cela s’est produit deux fois. Dans le 19ème siècle une transition a été faite des établis au 17ème siècle. concepts atomistiques et corpusculaires de la matière à ceux du champ (continuum). Au 20ème siècle les concepts de continuum ont été remplacés par des concepts quantiques modernes. On peut donc parler de trois images physiques du monde qui se remplacent successivement.

La première image physique du monde dans l'histoire des sciences naturelles était une image mécanique du monde, dans laquelle les phénomènes électromagnétiques ne pouvaient pas être expliqués, et elle était donc complétée par une image électromagnétique du monde. Cependant, de nombreux phénomènes physiques inexplicables découverts à la fin du XIXe siècle ont montré les limites de l'image électromagnétique du monde, ce qui a conduit à l'émergence d'une image du monde quantique.

Image mécanique du monde

La formation d'une image mécanique du monde s'est produite sous l'influence d'idées matérialistes métaphysiques sur la matière et les formes de son existence. Il était basé sur les idées et les lois de la mécanique, qui existaient au XVIIe siècle. était la branche la plus développée de la physique. En fait, c'était la mécanique qui passait en premier théorie physique fondamentale. Les idées, principes et théories de la mécanique représentaient la totalité des connaissances les plus essentielles sur les lois physiques, reflétées le plus pleinement processus physiques dans la nature. Au sens large, la mécanique étudie le mouvement mécanique des corps matériels et l'interaction qui se produit entre eux. Le mouvement mécanique est compris comme un changement dans la position relative des corps ou des particules dans l'espace au fil du temps. Exemples mouvement mécanique dans la nature, il y a du mouvement corps célestes, fluctuations la croûte terrestre, courants aériens et marins, etc. Les interactions qui se produisent au cours du mouvement mécanique représentent les actions des corps les uns sur les autres, à la suite desquelles se produit une modification de la vitesse de déplacement de ces corps dans l'espace ou leur déformation.

Les concepts les plus importants de la mécanique en tant que théorie physique fondamentale sont le point matériel - un corps dont les formes et les dimensions ne sont pas significatives dans ce problème ; Un corps absolument rigide est un corps dont la distance entre les points reste inchangée et dont la déformation peut être négligée. Les deux types de corps matériels sont caractérisés à l'aide de les notions suivantes: masse - une mesure de la quantité de substance ; le poids est la force avec laquelle le corps agit sur le support. La masse reste toujours constante, mais le poids peut changer. Ces concepts s'expriment à travers les grandeurs physiques suivantes : coordonnées, impulsions, énergie, force.

La base de l'image mécanique du monde était l'atomisme - une théorie qui considérait le monde entier, y compris les humains, comme un ensemble d'un grand nombre de particules matérielles indivisibles - les atomes. Ils se déplaçaient dans l’espace et dans le temps selon quelques lois de la mécanique. La matière est une substance constituée de minuscules particules en mouvement (atomes) indivisibles et absolument solides. C'est l'idée corpusculaire de la matière.

Les lois de la mécanique, qui régissaient à la fois le mouvement des atomes et celui de tout corps matériel, étaient considérées comme les lois fondamentales de l'univers. C'est pourquoi concept clé L'image mécanique du monde était le concept de mouvement, compris comme un mouvement mécanique. Les corps ont une propriété innée interne de se déplacer de manière uniforme et rectiligne, et les écarts par rapport à ce mouvement sont associés à l'action d'une force externe (inertie) sur le corps. La seule forme de mouvement est le mouvement mécanique, c'est-à-dire changement de position du corps dans l’espace au fil du temps. Tout mouvement peut être représenté comme une somme de mouvements spatiaux. Le mouvement a été expliqué sur la base des trois lois de Newton. Tous les états de mouvement mécanique des corps par rapport au temps s'avèrent fondamentalement les mêmes, puisque le temps est considéré comme réversible. Les motifs sont plus formes hautes les mouvements de la matière doivent être réduits aux lois de sa forme la plus simple : le mouvement mécanique.

L'image mécanique du monde réduisait toute la variété des interactions aux seules interactions gravitationnelles, ce qui signifiait la présence de forces d'attraction entre tous les corps ; l'ampleur de ces forces était déterminée par la loi gravité universelle. Par conséquent, connaissant la masse d’un corps et la force de gravité, vous pouvez déterminer la masse d’un autre corps. Les forces gravitationnelles sont universelles, c'est-à-dire ils agissent toujours et entre tous les corps et communiquent la même accélération à tous les corps.

Résolvant le problème de l'interaction des corps, Newton proposa le principe de l'action à longue portée. Selon ce principe, l'interaction entre les corps se produit instantanément à n'importe quelle distance, sans intermédiaires matériels, c'est-à-dire le milieu intermédiaire ne participe pas à la transmission de l'interaction.

Le concept d’action à longue portée est étroitement lié à la compréhension de l’espace et du temps en tant qu’environnements spéciaux contenant des corps en interaction. Newton a proposé le concept d'espace absolu et de temps absolu. L’espace absolu a été imaginé comme une grande « boîte noire », un contenant universel de tous les corps matériels de la nature. Mais même si tous ces corps disparaissaient soudainement, l’espace absolu demeurerait. De même, à l’image d’une rivière qui coule, le temps absolu était représenté. C’est devenu la durée universelle de tous les processus de l’Univers. L’espace absolu et le temps absolu existent de manière totalement indépendante de la matière. Ainsi, l’espace, le temps et la matière représentent trois entités indépendantes les unes des autres.

Ainsi, conformément à l'image mécanique du monde, l'Univers était un mécanisme bien huilé fonctionnant selon les lois de la stricte nécessité, dans lequel tous les objets et phénomènes sont interconnectés par des relations de cause à effet strictes. Dans un tel monde, il n'y a pas d'accidents, elle était complètement exclue de l'image du monde. La seule chose qui était aléatoire était la raison pour laquelle nous ne connaissions pas encore. Mais puisque le monde est rationnel et que l’homme est doté de raison, il peut finalement acquérir une connaissance complète et exhaustive de l’existence. Un tel déterminisme rigide trouvait son expression sous la forme de lois dynamiques.

La vie et l'esprit dans l'image mécanique du monde n'avaient aucune spécificité qualitative. L’homme dans cette image du monde était considéré comme un corps naturel parmi d’autres corps, et restait donc inexplicable dans ses qualités « immatérielles ». Par conséquent, la présence d’une personne au monde n’a rien changé. Si une personne disparaissait un jour de la surface de la terre, le monde continuerait d’exister comme si de rien n’était. En fait, les sciences naturelles classiques ne cherchaient pas à comprendre l’homme. On a supposé que le monde naturel, dans lequel il n'y a rien d'humain, pouvait être décrit objectivement, et qu'une telle description serait une copie exacte de la réalité. Considérer l’homme comme l’un des rouages d’une machine bien huilée l’éliminait automatiquement de cette image du monde.

Basé sur l'image mécanique du monde du XVIIIe au début du XIXe siècle. la mécanique terrestre, céleste et moléculaire a été développée. La technologie se développait à un rythme rapide. Cela a conduit à l’absolutisation de l’image mécanique du monde, et elle a commencé à être considérée comme universelle.

L’évolution de l’image mécanique du monde était principalement due au développement de la mécanique. Le succès de la mécanique newtonienne a grandement contribué à l'absolutisation des concepts newtoniens, qui s'est exprimé dans des tentatives visant à réduire toute la diversité des phénomènes naturels à la forme mécanique du mouvement de la matière. Ce point de vue est appelé matérialisme mécaniste (mécanisme). Cependant, le développement de la physique a montré l'incohérence d'une telle méthodologie, puisqu'il s'est avéré impossible de décrire les phénomènes thermiques, électriques et magnétiques à l'aide des lois de la mécanique, ainsi que le mouvement des atomes et des molécules de ces phénomènes physiques. En conséquence, au 19ème siècle. une crise s'est produite en physique, ce qui a indiqué que la physique avait besoin d'un changement significatif dans sa vision du monde.

Lors de l'évaluation de l'image mécanique du monde comme l'une des étapes du développement de l'image physique du monde, il convient de garder à l'esprit qu'avec le développement de la science, les principales dispositions de l'image mécanique du monde n'ont pas été simplement jeté. Le développement de la science n’a fait que révéler la nature relative de l’image mécanique du monde. Ce n'est pas l'image mécanique du monde elle-même qui s'est avérée intenable, mais son idée philosophique originale : le mécanisme. Dans les profondeurs de l'image mécanique du monde, des éléments d'une nouvelle image - électromagnétique - du monde ont commencé à prendre forme.

Image électromagnétique du monde

Tout au long du 19ème siècle. Les tentatives se sont poursuivies pour expliquer les phénomènes électromagnétiques dans le cadre d'une image mécanique du monde. Mais cela s’est avéré impossible : les phénomènes électromagnétiques étaient trop différents des processus mécaniques. La plus grande contribution à la formation de l'image électromagnétique du monde a été apportée par les travaux de M. Faraday et J. Maxwell. Après que Maxwell ait créé la théorie du champ électromagnétique, il est devenu possible de parler de l'émergence image électromagnétique du monde.

Maxwell a développé sa théorie basée sur le phénomène d'induction électromagnétique découvert par Faraday. En menant des expériences avec une aiguille magnétique, essayant d'expliquer la nature des phénomènes électriques et magnétiques, Faraday est arrivé à la conclusion que la rotation de l'aiguille magnétique n'est pas causée par les charges électriques présentes dans le conducteur, mais par un état particulier. environnement, qui est apparu à l'emplacement de l'aiguille magnétique. Cela signifie que l'environnement entourant le conducteur joue un rôle actif dans l'interaction du courant avec l'aiguille magnétique. À cet égard, il a introduit le concept de champ comme un ensemble de lignes de force magnétiques qui imprègnent l'espace et sont capables de déterminer et de diriger (induire) le courant électrique. Cette découverte a conduit Faraday à l'idée de la nécessité de remplacer les idées corpusculaires sur la matière par de nouvelles idées continues et continues.

La théorie du champ électromagnétique de Maxwell se résume au fait qu'un champ magnétique changeant crée non seulement dans les corps environnants, mais également dans le vide un champ électrique vortex, qui, à son tour, provoque l'apparition d'un champ magnétique. C'est ainsi qu'une nouvelle réalité a été introduite dans la physique - Champ électromagnétique.

charge, intensité de champ -

électromagnétique

Seules les idées sur la matière ont radicalement changé : les idées corpusculaires ont cédé la place à des idées continuelles (de terrain). Désormais, la totalité des atomes indivisibles a cessé d'être finie ; une nouvelle réalité a été introduite : Champ électromagnétique. La théorie du champ électromagnétique de Maxwell a marqué le début d'une nouvelle étape dans la physique. Conformément à cette théorie, le monde a commencé à apparaître comme un système électrodynamique unique, construit à partir de particules chargées électriquement interagissant via un champ électromagnétique.

Les concepts les plus importants de la nouvelle théorie sont : charge, qui peut être positif ou négatif ; intensité de champ - la force qui agirait sur un corps porteur d'une charge unitaire s'il se trouvait au point en question.

Lorsque les charges électriques se déplacent les unes par rapport aux autres, une force magnétique supplémentaire est créée. Par conséquent, la force totale combinant les forces électriques et magnétiques est appelée électromagnétique On pense que les forces électriques (champ) correspondent aux charges au repos, les forces magnétiques (champ) aux charges en mouvement. L'ensemble de ces forces et charges est décrit par un système d'équations de l'électrodynamique classique, connues sous le nom d'équations de Maxwell.

L'essence des équations de l'électrodynamique classique se résume à la loi de Coulomb, qui est tout à fait équivalente à la loi de la gravitation universelle de Newton, ainsi qu'aux déclarations sur

que les lignes de force magnétiques sont continues et n’ont ni début ni fin ; les charges magnétiques n'existent pas ; le champ électrique est créé par un champ magnétique alternatif ; Un champ magnétique peut être créé soit par un courant électrique, soit par un champ électrique alternatif.

Les équations de Maxwell sont écrites en termes de théorie des champs, ce qui permet de décrire uniformément les phénomènes électromagnétiques stationnaires et non stationnaires et de relier les changements spatiaux et temporels des champs électriques et magnétiques. Ces équations ont des solutions qui décrivent les ondes électromagnétiques se propageant à la vitesse de la lumière. À partir d'eux, il est possible d'obtenir des solutions pour l'ensemble de toutes les ondes pouvant se propager dans n'importe quelle direction dans l'espace.

Ainsi, de nouvelles visions physiques et philosophiques sur la matière, l'espace, le temps et les forces ont été avancées, ce qui a largement modifié l'image mécanique précédente du monde. Bien entendu, on ne peut pas dire que ces changements aient été radicaux, puisqu'ils ont été réalisés dans le cadre de la science classique. Par conséquent, la nouvelle image électromagnétique du monde peut être considérée comme intermédiaire, combinant à la fois de nouvelles idées et d’anciennes idées mécanistes sur le monde.

la limite de divisibilité de la matière. En tant que tel, un seul champ infini absolument continu avec des centres de points de force a été accepté - des charges électriques et des mouvements d'ondes à l'intérieur. Selon l'image électromagnétique du monde, la matière existe sous deux formes : la substance et le champ. Ils sont strictement séparés et leur transformation l'un dans l'autre est impossible. La principale est le champ, ce qui signifie que la propriété principale de la matière est la continuité par opposition à la discrétion. Le champ électromagnétique se propage sous forme d’ondes électromagnétiques transversales à la vitesse de la lumière, capturant constamment de nouvelles zones de l’espace. Le remplissage de l'espace par un champ électromagnétique ne peut être décrit sur la base des lois de Newton, car la mécanique ne comprend pas ce mécanisme. En électromagnétisme, une modification d’une entité (champ magnétique) entraîne l’apparition d’une autre entité (champ électrique). Ces deux entités forment ensemble un champ électromagnétique. En mécanique, un phénomène matériel ne dépend pas du changement d’un autre et, ensemble, ils ne créent pas une seule entité.

La notion de mouvement s'est également élargie. Il a commencé à être compris non seulement comme un simple mouvement mécanique, mais aussi comme la propagation de vibrations dans un champ. En conséquence, les lois mécaniques de Newton ont cédé la place aux lois électrodynamiques de Maxwell.

Une nouvelle image du monde exigeait une nouvelle solution au problème interaction physique. Le principe d'action à longue portée de Newton a été remplacé par le principe d'action à courte portée de Faraday, selon lequel toute interaction est transmise par le champ d'un point à un point en continu et à une vitesse finie.

Le concept newtonien d'espace absolu et de temps absolu ne correspondait pas aux nouveaux concepts de champ de la matière, car les champs n'ont pas de limites clairement définies et se chevauchent. De plus, les champs sont une matière absolument continue, il n'y a donc tout simplement pas d'espace vide. De même, le temps doit être inextricablement lié aux processus qui se déroulent sur le terrain. Il était clair que l’espace et le temps ne peuvent être considérés comme des entités indépendantes de la matière. Mais l’inertie de la pensée et la force de l’habitude furent si grandes que les scientifiques préférèrent longtemps croire à l’existence d’un espace et d’un temps absolus.

Initialement, dans la compréhension de l’espace et du temps, l’image électromagnétique du monde était basée sur la croyance que l’espace vide absolu est rempli de l’éther du monde. Les scientifiques ont tenté de relier un cadre de référence absolu à l’éther immobile. Dans le même temps, pour expliquer de nombreux phénomènes matériels, il était nécessaire d'attribuer à l'éther des propriétés inhabituelles, souvent contradictoires. Cependant, la création de la théorie de la relativité restreinte a contraint les scientifiques à abandonner l'idée de l'éther, puisque cette théorie était basée sur la relativité de la longueur, du temps et de la masse, c'est-à-dire de leur dépendance au cadre de référence. Donc seulement au début du 20ème siècle. Le concept absolu d'espace et de temps a cédé la place au concept relationnel d'espace et de temps, selon lequel l'espace, le temps et la matière n'existent qu'ensemble, complètement dépendants l'un de l'autre. Dans ce cas, l’espace et le temps sont des propriétés des corps matériels.

L'image électromagnétique du monde a provoqué une véritable révolution en physique. Il était basé sur les idées de continuité de la matière, de champ électrique matériel, d'inséparabilité de la matière et du mouvement, de la connexion de l'espace et du temps entre eux et avec la matière en mouvement. Une nouvelle compréhension de l’essence de la matière a confronté les scientifiques à la nécessité de réviser et de réévaluer ces qualités fondamentales de la matière.

Les lois de l'électrodynamique, comme les lois de la mécanique classique, prédéterminaient toujours sans ambiguïté les événements qu'elles décrivaient, c'est pourquoi ils ont essayé d'exclure le hasard de l'image physique du monde. Cependant, au milieu du XIXe siècle. Pour la première fois, une théorie physique fondamentale d'un nouveau type est apparue, basée sur la théorie des probabilités. C'était la théorie cinétique des gaz, ou mécanique statistique. Le hasard et la probabilité ont finalement trouvé leur place en physique et se sont reflétés sous la forme de lois dites statistiques. Certes, jusqu’à présent, les physiciens n’ont pas abandonné l’espoir de trouver derrière les caractéristiques probabilistes des lois claires et sans ambiguïté similaires aux lois de Newton et ont considéré la théorie nouvellement créée comme une option intermédiaire, une mesure temporaire. Néanmoins, les progrès étaient évidents : le concept de probabilité entra dans le tableau électromagnétique du monde.

L'idée de la place et du rôle de l'homme dans l'Univers n'a pas changé dans l'image électromagnétique du monde. Son apparence n’était considérée que comme un caprice de la nature. Ces points de vue se sont encore renforcés après l’avènement de la théorie de l’évolution de Darwin. Les idées sur la spécificité qualitative de la vie et de l’esprit ont trouvé avec beaucoup de difficulté leur chemin dans la vision scientifique du monde.

L’image électromagnétique du monde expliquait un large éventail de phénomènes physiques qui étaient incompréhensibles du point de vue de l’image mécanique précédente du monde. Cependant, son développement ultérieur a montré qu’il est limité. le problème principalétait que la compréhension continue de la matière n'était pas cohérente avec les faits expérimentaux confirmant le caractère discret de ses nombreuses propriétés - charge, rayonnement, action. Le problème de la relation entre champ et charge restait également en suspens : il n'était pas possible d'expliquer la stabilité des atomes et leurs spectres, ni le rayonnement d'un corps complètement noir. Tout cela témoigne de la nature relative de l'image électromagnétique du monde et de la nécessité de la remplacer par une nouvelle image physique du monde. Par conséquent, elle a été remplacée par une nouvelle image du monde, celle du champ quantique, combinant la discrétion de l’image mécanique du monde et la continuité de l’image électromagnétique du monde.

Section 1. Image scientifique mécanique du monde……………………..3-5

Section 2. Image scientifique électromagnétique du monde..……………….6-8

Section 3 Image scientifique quantique-relativiste du monde…………..9-10

Conclusions…………………………………………………………………………………11-13

Littérature……………………………………………………………....14

Section 1 . Image scientifique mécanique du monde.

Dans l'histoire des sciences, les images scientifiques du monde ne sont pas restées inchangées, mais se sont remplacées les unes les autres, nous pouvons donc parler de l'évolution des images scientifiques du monde. La plus évidente est l'évolution des images physiques du monde : philosophiques naturelles - jusqu'aux XVIe-XVIIe siècles, mécanistes - jusqu'à la seconde moitié du XIXe siècle, thermodynamiques (dans le cadre de la théorie mécaniste) au XIXe siècle, relativistes et mécanique quantique au 20e siècle.

L'image mécanique du monde s'est formée sous l'influence d'idées matérialistes sur la matière et les formes de son existence. Les idées fondamentales de cette image du monde sont l’atomisme classique, remontant à Démocrite, et ce qu’on appelle le mécanisme. La formation même du tableau mécanique est à juste titre associée au nom de Galileo Galilei, qui fut le premier à utiliser la méthode expérimentale pour étudier la nature, ainsi que les mesures des grandeurs étudiées et le traitement mathématique ultérieur des résultats. Cette méthode était fondamentalement différente de la méthode philosophique naturelle existante, dans laquelle a priori (

Les lois du mouvement planétaire découvertes par Johannes Kepler, à leur tour, indiquaient qu'il n'y avait pas de différence fondamentale entre les mouvements des corps terrestres et célestes (comme le croyait Aristote), puisqu'ils obéissaient tous à certaines lois naturelles.

Le cœur de l'image mécanique du monde est la mécanique newtonienne (mécanique classique). La formation de la mécanique classique et l'image mécanique du monde qui en découle s'est produite dans 2 directions :

1) généralisation des résultats obtenus précédemment et, surtout, des lois de chute libre des corps découvertes par Galilée, ainsi que des lois du mouvement planétaire formulées par Kepler ;

2) créer des méthodes d'analyse quantitative du mouvement mécanique en général.

Dans la première moitié du XIXe siècle. Outre la mécanique théorique, on distingue également la mécanique appliquée (technique), qui a obtenu un grand succès dans la résolution de problèmes appliqués. Tout cela a conduit à l’idée de la toute-puissance de la mécanique et au désir de créer une théorie de la chaleur et de l’électricité également basée sur des concepts mécaniques. Cette idée a été exprimée le plus clairement en 1847 par le physicien Hermann Helmholtz dans son rapport « Sur la conservation de la force » : « La tâche ultime des sciences physiques est de

Les phénomènes naturels peuvent être réduits à des forces attractives et répulsives constantes, dont l’ampleur dépend de la distance.

Dans toute théorie physique, il existe de nombreux concepts, mais parmi eux, il y en a des fondamentaux dans lesquels se manifestent la spécificité de cette théorie, sa base et son essence idéologique. Ces concepts comprennent les concepts dits fondamentaux, à savoir :

Matière,

Mouvement,

Espace,

Interaction.

Chacun de ces concepts ne peut exister sans les quatre autres.

Les principes les plus importants de l’image mécanique du monde sont :

Le principe de relativité

Principe à longue portée

Le principe de causalité.

Le principe de relativité de Galilée. Le principe de relativité de Galilée stipule que tous les référentiels inertiels (IRS) du point de vue de la mécanique sont complètement égaux (équivalents). Le passage d'une ISO à une autre s'effectue sur la base de transformations galiléennes

Le principe de l'action à longue portée. Dans l'image mécanique du monde, il a été accepté que l'interaction se transmet instantanément et que le milieu intermédiaire ne participe pas à la transmission de l'interaction. Cette position s'appelait le principe de l'action à longue portée.

Le principe de causalité. Comme cela a déjà été dit, dans l'image mécanique du monde, toute la diversité des phénomènes naturels est transférée à la forme mécanique du mouvement de la matière (matérialisme mécaniste, mécanisme). En revanche, on sait qu’il n’existe pas de phénomènes sans cause, qu’il est toujours possible (en principe) de distinguer la cause de l’effet. La cause et l’effet sont interconnectés et s’influencent mutuellement. L’effet d’une cause peut être la cause d’un autre effet. Cette idée a été développée par le mathématicien Laplace, affirmant ce qui suit : « Tout phénomène existant est lié à son prédécesseur sur la base du principe évident qu'il ne peut survenir sans une cause productrice. L’opinion contraire est une illusion de l’esprit. ceux. Laplace croyait que toutes les connexions entre les phénomènes s'effectuaient sur la base de lois sans ambiguïté. Cette doctrine de la conditionnalité d'un phénomène par un autre, de leur connexion naturelle sans ambiguïté, est entrée en physique sous le nom de déterminisme dit de Laplace (déterminisme - prédétermination).

Section 2. Image électromagnétique du monde.

La plus grande contribution à la formation de cette idée du monde a été apportée par les travaux de M. Faraday et D. Maxwell. Après que ce dernier ait créé la théorie du champ électromagnétique basée sur le phénomène d'induction électromagnétique découvert par Faraday, il est devenu possible de parler de l'émergence d'une image électromagnétique du monde.

La théorie du champ électromagnétique de Maxwell a marqué le début d'une nouvelle étape dans la physique. Conformément à cela, le monde a commencé à apparaître comme un système électrodynamique unique, construit à partir de particules chargées électriquement interagissant à travers un champ électromagnétique.

Les concepts les plus importants de la nouvelle théorie sont : la charge, qui peut être positive ou négative ; l'intensité de champ est la force qui agirait sur un corps porteur d'une charge unitaire s'il était situé au point en question.

Lorsque les charges électriques se déplacent les unes par rapport aux autres, une force magnétique supplémentaire est créée. Par conséquent, la force totale qui combine les forces électriques (charges au repos) et magnétiques (charges en mouvement) est appelée électromagnétique. Toute la diversité de ces forces et charges est décrite par le système d'équations de l'électrodynamique classique. Celles-ci sont connues sous le nom d’équations de Maxwell. Il s'agit de la loi de C. Coulomb, qui est tout à fait équivalente à la loi de la gravitation universelle de Newton ; les lignes de force magnétiques sont continues et n'ont ni début ni fin, les charges magnétiques n'existent pas ; le champ électrique est créé par un champ magnétique alternatif ; Un champ magnétique peut être créé soit par un courant électrique, soit par un champ électrique alternatif.

Ainsi, de nouvelles visions physiques et philosophiques sur la matière, l'espace, le temps et les forces ont été avancées, ce qui a largement modifié l'image mécanique précédente du monde. Mais on ne peut pas dire que ces changements aient été radicaux, puisqu'ils ont été réalisés dans le cadre de la science classique. Par conséquent, la nouvelle image électromagnétique du monde peut être considérée comme intermédiaire, combinant à la fois de nouvelles idées et d’anciennes idées mécanistes sur le monde.

L’image électromagnétique du monde exigeait une nouvelle solution au problème de l’interaction physique. Le principe d'action à longue portée de Newton a été remplacé par le principe d'action à courte portée de Faraday, selon lequel toute interaction est transmise par le champ d'un point à un autre, de manière continue et à une vitesse finie.

Ils essayaient encore d’exclure le hasard de l’image physique du monde. Mais au milieu du XIXe siècle. Pour la première fois, une théorie physique fondamentale d'un nouveau type est apparue, basée sur la théorie des probabilités. C'était la théorie cinétique des gaz, ou mécanique statistique. Le hasard et la probabilité ont finalement trouvé leur place en physique et se sont reflétés sous la forme de lois dites statistiques. Certes, jusqu’à présent, les physiciens n’ont pas abandonné l’espoir de trouver derrière les caractéristiques probabilistes des lois claires et sans ambiguïté similaires aux lois de Newton et ont considéré la théorie nouvellement créée comme une option intermédiaire, une mesure temporaire. Néanmoins, les progrès étaient évidents : le concept de probabilité entra dans le tableau électromagnétique du monde.

L'idée de la place et du rôle de l'homme dans l'Univers n'a pas changé dans l'image électromagnétique du monde. Son apparence n’était considérée que comme un caprice de la nature.

L'image électromagnétique du monde expliquait un large éventail de phénomènes physiques qui étaient incompréhensibles du point de vue de l'ancienne conception mécanique du monde. Cependant, son développement ultérieur a montré qu'il est de nature relative. Elle a donc été remplacée par une nouvelle image du monde, celle du champ quantique, qui combinait la discrétion de l'image mécanique du monde et la continuité de l'image électromagnétique du monde.

Section 3. Image du champ quantique du monde. L'image moderne du champ quantique du monde est basée sur une nouvelle théorie physique - mécanique quantique, décrivant l'état et le mouvement des microparticules (particules élémentaires, atomes, molécules, noyaux atomiques) et de leurs systèmes, ainsi que la connexion des grandeurs caractérisant les particules et les systèmes avec les grandeurs physiques directement mesurées expérimentalement. Les lois de la mécanique quantique constituent la base de l’étude de la structure de la matière. Ils permettent de clarifier la structure des atomes, d'établir la nature des liaisons chimiques, d'expliquer le système périodique des éléments et d'étudier les propriétés des particules élémentaires.

Conformément à l'image du champ quantique du monde, tout microobjet ayant des propriétés ondulatoires et corpusculaires n'a pas de trajectoire de mouvement spécifique et ne peut pas avoir certaines coordonnées et vitesses (impulsion). En mécanique quantique, contrairement à la physique classique, le comportement de chaque microparticule est soumis à des lois statistiques plutôt que dynamiques.

L'image générale de la réalité dans l'image du monde quantique est pour ainsi dire bidimensionnelle : d'une part, elle comprend les caractéristiques de l'objet étudié, et d'autre part, les conditions d'observation dans lesquelles la certitude de ces caractéristiques dépend. Cela signifie que l'image de la réalité dans physique moderne n'est pas seulement une image d'un objet, mais aussi une image du processus de sa cognition.

Finies les idées sur l’immuabilité de la matière, sur la possibilité d’atteindre la limite ultime de sa divisibilité.

L'idée de mouvement change radicalement, ce qui ne devient qu'un cas particulier d'interactions physiques fondamentales, dont il existe quatre types connus : gravitationnelle, électromagnétique, forte et faible.

La spécificité des concepts de régularité et de causalité des champs quantiques est qu'ils apparaissent toujours sous une forme probabiliste, sous la forme de lois dites statistiques, qui contribuent à un niveau plus profond de connaissance des lois naturelles. Ainsi, il s’est avéré que le monde est basé sur le hasard et la probabilité.

En outre, la nouvelle image du monde comprenait pour la première fois un observateur, de la présence duquel dépendaient les résultats de la recherche obtenus. De plus, le principe dit anthropique a été formulé, selon lequel notre monde n'est ce qu'il est que grâce à l'existence de l'homme. Désormais, l’émergence de l’homme est considérée comme un résultat naturel de l’évolution de l’Univers.

Conclusions.

Chacune des images du monde considérées interprète des concepts ; importent l’espace et le temps de différentes manières.

Selon image mécanique du monde - il s'agit d'une substance constituée des particules en mouvement les plus petites, indivisibles et absolument solides - les atomes, c'est-à-dire Le MCM a adopté des concepts discrets (discrets - « discontinus ») ou, en d'autres termes, des concepts corpusculaires de la matière. C'est pourquoi les concepts les plus importants en mécanique étaient les concepts de point matériel et de corps absolument rigide (un point matériel est un corps dont les dimensions peuvent être négligées dans les conditions d'un problème donné ; un corps absolument rigide est un système de matériaux points dont la distance reste toujours inchangée).

Espace. Rappelons qu'Aristote niait l'existence de l'espace vide, reliant l'espace, le temps et le mouvement. Atomistes des XVIIIe-XIXe siècles. au contraire, ils ont reconnu les atomes et l'espace vide dans lequel les atomes se déplacent. Newton, cependant, considérait deux types d'espace :

· relatif, auquel on se familiarise en mesurant les relations spatiales entre les corps ;

· absolu, qui par essence est indépendant de tout ce qui est extérieur et reste toujours le même et immobile ; ceux. l'espace absolu est un conteneur vide de corps, il n'est pas associé au temps et ses propriétés ne dépendent pas de la présence ou de l'absence d'objets matériels. L'espace en mécanique newtonienne est

Par la suite, A. Einstein, analysant les concepts d'espace absolu et de temps absolu, écrit : « Si la matière disparaissait, il ne resterait que l'espace et le temps (une sorte de scène sur laquelle se jouent les phénomènes physiques). » Dans ce cas, l'espace et le temps ne contiennent pas de « marqueurs » particuliers à partir desquels on pourrait compter et répondre aux questions « Où ? et quand?" Par conséquent, pour étudier les objets matériels qui s'y trouvent, il est nécessaire d'introduire un système de référence (système de coordonnées et horloge). Un système de référence rigidement connecté à l’espace absolu est appelé inertiel. L'espace en mécanique newtonienne est :

Tridimensionnel (la position de n'importe quel point peut être décrite par trois coordonnées),

Continu

Sans fin

Isotrope (les propriétés de l'espace ne dépendent pas de la direction).

Les relations spatiales dans MCM sont décrites par la géométrie euclidienne.

Temps Newton considérait deux types de temps, semblables à l’espace : relatif et absolu. Les gens apprennent le temps relatif au cours du processus de mesure, et le temps absolu (vrai, mathématique) par lui-même et dans son essence, sans aucune relation avec quoi que ce soit d'extérieur, s'écoule uniformément et est autrement appelé durée. Ainsi, le temps de Newton est semblable à l’espace – un conteneur vide d’événements qui ne dépend de rien. Le temps s'écoule dans une direction : du passé vers le futur.

À son tour, dans image du monde quantique Les idées sur la relativité de l'espace et du temps et leur dépendance à la matière sont enfin établies. Ils cessent d'être indépendants les uns des autres et, selon la théorie de la relativité, se fondent en un seul espace-temps à quatre dimensions, qui n'existe pas en dehors des corps matériels.

DANS image électromagnétique du monde les idées sur la matière ont radicalement changé.

Ils sont strictement séparés et leur transformation l'un dans l'autre est impossible. La principale est le champ, ce qui signifie que la propriété principale de la matière est la continuité par opposition à la discrétion.

Littérature.

1) Sadokhin A.P. Concepts des sciences naturelles modernes : Didacticiel. M. : Oméga-L, 2008. -239 p.

2) Lipovko P.O. Concepts des sciences naturelles modernes. Manuel pour les universités. Rostov n/d : Phoenix, 2004. - 512 p.

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L'image électromagnétique du monde repose en général non seulement sur la doctrine de l'électromagnétisme, mais également sur les réalisations dans d'autres domaines des sciences naturelles, telles que la découverte de l'électron, la création d'un modèle nucléaire de l'atome, la création de le tableau périodique des éléments de D.I. Mendeleïev et bien d'autres. Le concept électromagnétique incluait également quelques idées de la théorie de la relativité et de la mécanique quantique.

Les principales caractéristiques de l’image électromagnétique du monde peuvent être brièvement définies comme suit :

La matière existe sous deux formes : sous forme de matière et sous forme de champ (le champ gravitationnel et le champ électromagnétique sont connus). Ces types de matières sont strictement séparés. La transformation d'un champ en matière, de matière dans un champ, est impossible ;

L'interaction électromagnétique détermine la grande majorité des phénomènes naturels (à l'exception de ceux liés à la gravité) - respectivement électriques et magnétiques, ainsi qu'optiques, chimiques, thermiques et mécaniques. Ainsi, par exemple, le noyau atomique est considéré comme constitué de protons et de doublets - des composés neutres d'un proton et d'un électron, ce qui réduit toutes les forces agissant dans la matière aux forces électromagnétiques ;

L'électron et le proton se distinguent comme les composants élémentaires de la matière. La stabilité de ces particules explique la stabilité de la matière et de l'univers dans son ensemble. Le quantum du champ électromagnétique est le photon. L'idée du dualisme onde-particule est en cours de développement, « liant » les propriétés ondulatoires et corpusculaires (quantiques) ;

La prédominance de relations de cause à effet sans ambiguïté ; les modèles probabilistes ne sont pas reconnus comme fondamentaux ; ils ne concernent que des groupes de particules (par exemple, des molécules), et chacune des particules obéit individuellement aux lois de la mécanique de Newton.

L’image électromagnétique du monde représente un pas en avant significatif dans la compréhension du monde. Beaucoup de ses dispositions et détails font désormais partie du concept moderne de l’univers des sciences naturelles.

Références pour le chapitre 2

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

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8. Matveev A. N. Électrodynamique et théorie de la relativité. - M. : Lycée, 1964.

9. Tatur T. A. Fondements de la théorie des champs électromagnétiques. - M. : Lycée, 1989.

10. Tamm I. E. Fondements de la théorie de l'électricité. - M. : Nauka, 1976.

11. Filonovich S. R. Destin droit classique. -M.; Sciences, 1990.

Questions et devoirs pour le chapitre 2

1. Utilisez la littérature recommandée pour vous familiariser avec les principales découvertes dans le domaine de l'électromagnétisme et de l'optique des XYII-XX siècles, avec les biographies et les réalisations scientifiques de scientifiques exceptionnels : A. Ampère, G. Hertz, X. Huygens, G Lorenz, J. Maxwell, G. Kirchhoff, S. Coulomb, G. Ohm, M. Faraday, O. Fresnel, H. Oersted.

2. Répétez les manuels pour lycée et d'autres sujets de littérature consacrés aux phénomènes électriques et magnétiques.

3. Par écrit classeur formuler les concepts de charge électrique, de champ électromagnétique, d'intensité de champ électrique, d'induction magnétique, d'intensité et de densité de courant, de densité de charge volumétrique.

4. Expliquez l'essence de l'inséparabilité des champs magnétiques et électriques. Est-il juste de considérer le champ électrique séparément à cet égard ?

5. Formuler la loi de Coulomb Calculer la force de l'interaction coulombienne entre un proton et un électron dans un atome d'hydrogène. Comparez la valeur de cette force avec la force d'attraction gravitationnelle de ces particules. Comment tester expérimentalement la loi de Coulomb sans mesurer les charges ?

6. Réfléchissez à la façon dont un champ magnétique peut être utilisé pour séparer les particules chargées positivement et négativement qui se déplacent ensemble.

7. À la suite de Faraday, réfléchissez à des expériences possibles pour détecter l'induction électromagnétique. Essayez de reproduire une des expériences.

8. Résumez la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique ; écrivez votre raisonnement.

9. Lequel signification physique a la règle de Lenz ? Que se passe-t-il si la loi de l’induction électromagnétique est remplacée par « + » ?

10. Comment se manifeste l'asymétrie des champs électriques et magnétiques ?

11. Donnez des arguments prouvant que la lumière est constituée d'ondes électromagnétiques.

12. Obtenir des formules reliant les caractéristiques d'une onde électromagnétique - fréquence v et longueur d'onde λ , période T, numéro d'onde k.

13. Essayez de déterminer le type de polarisation des ondes véhiculant le signal de télévision, sachant que l'emplacement des vibrateurs récepteurs antennes de télévision associée à la polarisation des ondes électromagnétiques émises par les antennes émettrices.

14. Essayez de comprendre le « plan » de la nature, qui a déterminé la gamme de lumière visible pour la vision humaine. Quelle image verrions-nous dans la gamme, par exemple, des micro-ondes ? Dans le domaine des rayons X ?

15. Pourquoi les sources naturelles émettent-elles toujours des ondes lumineuses incohérentes ?

16. À quoi devrait ressembler un réseau de diffraction pour les ondes radio d’un mètre ?

17. Quelles sont les limites de l’image électromagnétique du monde ?

18. On sait que l'électrodynamique classique a été créée comme une généralisation de nombreux phénomènes naturels, expériences et prémisses théoriques. Essayez de faire le chemin inverse et, à partir des lois générales de l'électromagnétisme, expliquez tout phénomène électromagnétique spécifique (par exemple, l'apparition de la foudre, l'effet du courant électrique sur une aiguille magnétique, etc.)

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"UNIVERSITÉ FÉDÉRALE DE KAZAN (VOLGA)"

Département : « Finance et Comptabilité »

Essai

sur le thème : « Image électromagnétique du monde »

dans la discipline : « Concepts des sciences naturelles modernes »

Naberejnye Tchelny, 2016.

1. Image électromagnétique du monde

2. Développement du concept de terrain de description des propriétés de la matière

3. Concepts d'action à longue et à courte portée

4. Discrétion et continuité de la matière

5. L'essence de la théorie électromagnétique de Maxwell

6. Principales caractéristiques d'EMCM

1. Image électromagnétique du monde

Au XIXe siècle, les sciences naturelles ont accumulé un énorme matériel empirique qui devait être repensé et généralisé. De nombreux résultats de la recherche faits scientifiques ne correspondait pas tout à fait aux idées mécaniques établies sur le monde qui nous entoure. Dans la seconde moitié du XIXe siècle, sur la base de recherches dans le domaine de l'électromagnétisme, une nouvelle image physique du monde s'est formée : l'image électromagnétique du monde (EMPW).

Les recherches menées par les scientifiques exceptionnels M. Faraday et J. Maxwell, G. Hertz ont joué un rôle décisif dans sa formation.

M. Faraday, abandonnant le concept d'action à longue portée (porteur d'interaction), introduit le concept de champ physique, qui joue un rôle important dans le développement ultérieur de la science et de la technologie (radiocommunications, télévision, etc.). J. Maxwell développe la théorie du champ électromagnétique et G. Hertz découvre expérimentalement les ondes électromagnétiques.

Dans EMKM, le monde entier est rempli d’éther électromagnétique, qui peut se trouver dans différents états. Les champs physiques ont été interprétés comme des états de l'éther. L'éther est un milieu de propagation des ondes électromagnétiques et notamment de la lumière.

La matière est considérée comme continue. Toutes les lois de la nature se réduisent aux équations de J. Maxwell, qui décrivent une substance continue : la nature ne fait pas de sauts. La matière est constituée de particules chargées électriquement qui interagissent les unes avec les autres via des champs.

Tous les phénomènes mécaniques, électriques, magnétiques, chimiques, thermiques et optiques connus sont expliqués sur la base des interactions électromagnétiques.

Des tentatives sont faites pour réduire la description mécanique des phénomènes à une description basée sur la théorie du champ électromagnétique. Le traitement des phénomènes basés sur l'électromagnétisme semble élégant et complet. Toute la diversité des phénomènes naturels est réduite à quelques relations mathématiquement strictes, quoique très complexes.

Le concept de l'éther (en tant que porteur de lumière et d'ondes électromagnétiques) évolue lentement - jusqu'à l'abandon complet du concept même d'éther.

Les idées des scientifiques sur l’espace et le temps évoluent. Les premiers travaux d'A. Einstein sur la théorie de la relativité sont apparus. DANS travaux scientifiques de nouvelles visions sur la nature de la gravité émergent, différentes de celles qui se sont développées dans l'image mécanique du monde.

L'univers semble revêtir des caractéristiques complètement nouvelles. Les scientifiques découvrent la « diffusion » des galaxies. L'EMKM s'étend, se clarifie et s'approfondit. Les scientifiques construisent de plus en plus de nouveaux modèles de l’atome, essayant de découvrir lequel est le plus proche de la vérité.

Le modèle planétaire de l'atome créé par E. Rutherford est devenu le plus beau et le plus précis. Mais c'est elle qui est devenue Point de départ avec l'émergence de visions complètement nouvelles sur la structure du monde qui nous entoure.

Déjà à la fin du XIXe et au début du XXe siècle, les données expérimentales obtenues lors de l'étude du micro et du mégamonde s'écartaient fortement des prédictions des théories des sciences naturelles existantes et nécessitaient le développement de nouvelles théories, plus précises et plus adaptées à l'essence de de nombreux phénomènes mystérieux.

Malgré cela, l'image électromagnétique du monde nous a apporté beaucoup de choses sans lesquelles nous ne pouvons imaginer Vie moderne: méthodes d'obtention et d'utilisation énergie électrique, par exemple, l'éclairage et le chauffage électriques, les communications électromagnétiques modernes (radio, téléphone, télévision). Sans communications radio, par exemple, l’existence d’États modernes, le fonctionnement des transports et de la production, et même la communication quotidienne entre les hommes, sont impensables.

2. Développement du concept de terrain de description des propriétés de la matière

la continuité de la discrétion électromagnétique est importante

Dans la vision classique, comme indiqué ci-dessus, on distingue deux types de matière : la substance et le champ. Le premier d’entre eux comprend les atomes, les molécules et tous les corps construits à partir d’eux, dont la structure et la forme sont très diverses. Un champ est une forme particulière de matière (parfois appelée champ physique). A ce jour, plusieurs types de champs sont connus : les champs électromagnétiques et gravitationnels, le champ des forces nucléaires, ainsi que les champs d'ondes (quantiques) correspondant à diverses particules élémentaires.

Limitons-nous à considérer le champ électromagnétique. C'est pour décrire les phénomènes électromagnétiques que l'éminent physicien autodidacte anglais Michael Faraday (1791-1867) a travaillé dans les années 30 du 19e siècle. a introduit pour la première fois la notion de champ.

La science des propriétés et des modèles de comportement type spécial matière - le champ électromagnétique, à travers lequel se produit l'interaction entre des corps chargés électriquement, est appelé électrodynamique.

Parmi les quatre types d'interactions fondamentales - gravitationnelle, électromagnétique, forte et faible - l'interaction électromagnétique occupe la première place en termes d'ampleur et de variété de manifestations. DANS Vie courante et en technologie on rencontre le plus souvent divers types interactions électromagnétiques : forces élastiques, frottements, force de nos muscles et de ceux de divers animaux, etc.

L'interaction électromagnétique nous permet de voir les divers objets et corps qui nous entourent, puisque la lumière est l'une des formes du champ électromagnétique. La vie elle-même est impensable sans les forces de la nature électromagnétique. Les êtres vivants et même les humains, comme le montrent les vols des cosmonautes, sont capables de rester longtemps en état d'apesanteur, lorsque les forces de gravité universelle ne se manifestent pas sensiblement. Mais si l’action des forces électromagnétiques cessait un instant, la vie disparaîtrait immédiatement. La structure de la coque atomique, la cohésion des atomes en molécules ( liaison chimique) et la formation de corps de formes diverses à partir de la matière sont déterminées exclusivement par l'interaction électromagnétique.

A conduit à la création de la théorie des champs électromagnétiques longue chaine découvertes aléatoires et recherches systématiques et minutieuses, commençant par la découverte de la capacité de l'ambre frotté sur la soie à attirer des objets légers et se terminant par l'idée proposée par le grand scientifique anglais James Clerk Maxwell sur la génération d'un champ magnétique par un courant électrique alternatif champ.

Ce n'est qu'après que Maxwell ait créé la théorie du champ électromagnétique, dans la seconde moitié du XIXe siècle, qu'une utilisation pratique phénomènes électromagnétiques. L'invention de la radio par le physicien et électromécanicien russe A.S. Popov (1859-1906) - l'une des premières applications importantes des principes de la nouvelle théorie électromagnétique. Lors du développement de la théorie des champs électromagnétiques, la recherche scientifique a été précédée pour la première fois applications techniques. Si la machine à vapeur a été construite bien avant la création de la théorie des processus thermiques, il n'a été possible de construire un moteur électrique ou un récepteur radio qu'après la découverte et l'étude des lois de l'électrodynamique.

De nombreuses applications pratiques des phénomènes électromagnétiques ont sans aucun doute contribué à une transformation significative du domaine de l'activité humaine et au développement de la civilisation.

3. Concepts à longue et à courte portée

L'établissement du concept de champ a été grandement facilité par le désir de comprendre la nature à longue portée des forces électriques et gravitationnelles. Immédiatement après la découverte par I. Newton de la loi de la gravitation universelle, puis, environ cent ans plus tard, de la loi de Coulomb, qui décrit l'interaction des corps chargés, des questions d'ordre plus philosophique se sont posées : pourquoi corps physiques, ayant une masse, agissent les uns sur les autres à des distances, même énormes, à travers l'espace vide, et pourquoi les corps chargés interagissent-ils même à travers un milieu électriquement neutre ? Avant l’introduction du concept de terrain, il n’existait pas de réponses satisfaisantes à ces questions.

Pendant longtemps, on a cru que l'interaction entre les corps pouvait s'effectuer directement à travers l'espace vide, qui ne participe pas à ce processus. Le transfert d'interaction se produit instantanément. Cette hypothèse est l’essence même du concept d’action à long terme. I. Newton lui-même considérait ce type d'interaction entre les corps comme incroyable, voire impossible.

Le fondateur du concept d'action à longue portée est le mathématicien, physicien et philosophe français René Descartes. De nombreux scientifiques ont adhéré à ce concept jusqu'à la fin du XIXe siècle.

Des études expérimentales sur les phénomènes électromagnétiques ont montré un écart entre le concept d'action à longue portée et l'expérience physique. De plus, ce concept entre en conflit avec le postulat de la théorie de la relativité restreinte, selon laquelle la vitesse de transmission des interactions entre les corps est limitée et ne doit pas dépasser la vitesse de la lumière dans le vide.

Il a été prouvé que l'interaction de corps chargés électriquement n'est pas instantanée et que le mouvement d'une particule chargée entraîne une modification des forces agissant sur d'autres particules, non pas au même moment, mais seulement après un temps fini. Chaque particule chargée électriquement crée un champ électromagnétique qui agit sur d’autres particules chargées, c’est-à-dire que l’interaction est transmise par un « intermédiaire » : le champ électromagnétique. La vitesse de propagation du champ électromagnétique est égale à la vitesse de la lumière dans le vide, soit environ 300 000 km/s. C'est l'essence du nouveau concept - le concept d'interaction à courte portée, qui s'étend non seulement aux interactions électromagnétiques, mais également à d'autres types d'interactions. Selon le concept d'interaction à courte portée, l'interaction entre les corps s'effectue à travers certains champs (par exemple, la gravité à travers un champ gravitationnel) répartis en continu dans l'espace.

4. Discrétion et continuité de la matière

Qu'est-ce qu'un champ physique ? Est-il possible de le visualiser à l’aide d’images simples et accessibles à notre compréhension ? Quel est le rapport avec les idées sur les particules de matière ?

L'idée la plus simple d'un champ est donnée par un milieu continu, par exemple de l'eau, remplissant une certaine zone de l'espace (ou la totalité de l'espace). Cet environnement peut avoir différents points, par exemple, une densité ou une température différente, se déplacent différemment. Exactement spécifique propriété physique L'environnement, différent en différents points et accessible pour les mesures, détermine physiquement le champ. A cet égard, on distingue un champ de température, un champ de vitesse, un champ de force, etc.

En termes philosophiques, la division du monde en corps et particules, d'une part, et en un milieu continu, un champ et un espace vide, d'autre part, correspond à l'identification de deux propriétés extrêmes du monde : sa discrétion et sa continuité.

La discrétion (ou discontinuité) signifie « granularité », la divisibilité finale de la structure et de l'état spatio-temporels d'un objet ou d'un objet, ses propriétés et formes de mouvement (sauts), tandis que la continuité exprime l'unité, l'intégrité et l'indivisibilité de l'objet, le fait même de son existence stable. Pour le continu, il n’y a pas de frontières du divisible.

En mathématiques, ces catégories philosophiques correspondent à un ensemble discret de nombres naturels et à un ensemble continu (continuum) de nombres réels. Pour une description spatio-temporelle précise des propriétés d’un milieu (et d’un champ) continu, une branche spéciale des mathématiques a été développée.

Les propriétés discrètes et continues du monde dans le cadre de la physique classique apparaissent initialement comme opposées les unes aux autres, séparées et indépendantes les unes des autres, bien qu'en général elles complètent l'idée générale du monde. Et seul le développement de la notion de champ, principalement pour décrire les phénomènes électromagnétiques, a permis d'en comprendre l'unité dialectique. Dans la théorie quantique moderne, cette unité des opposés du discret et du continu a trouvé une justification physique et mathématique plus profonde dans le concept de dualité onde-particule.

Après l’avènement de la théorie quantique des champs, l’idée d’interaction a considérablement changé. Selon cette théorie, tout champ n’est pas continu mais possède une structure discrète. Par exemple, l'interaction électromagnétique dans la théorie quantique des champs est le résultat de l'échange de particules par des photons - les quanta du champ électromagnétique, c'est-à-dire les photons sont porteurs de ce champ. De même, d'autres types d'interactions résultent de l'échange de particules par quanta des champs correspondants. Par exemple, on suppose que les gravitons participent à l’interaction gravitationnelle (leur existence n’a pas encore été confirmée expérimentalement).

Selon le concept de champ, les particules participant à l'interaction créent un état spécial en chaque point de l'espace qui les entoure - un champ de forces, se manifestant par l'influence de la force sur d'autres particules placées en tout point. espace donné. Dans un premier temps, une interprétation mécanique du champ a été proposée comme des contraintes élastiques du milieu hypothétique de l'« éther ». La théorie de la relativité, après avoir rejeté « l’éther » comme milieu élastique spécial, a en même temps donné un sens fondamental au concept de champ comme réalité physique primaire.

Dans la physique quantique moderne, un nouveau type possible de matière peut revendiquer le rôle d'« éther » : le vide physique. Les premières idées à ce sujet ont été données par l'un des créateurs de la théorie quantique des champs, le physicien anglais P. Dirac (la soi-disant « mer de Dirac »). Même si nous ne voyons pas directement le vide (il est transparent au rayonnement électromagnétique et n'offre aucune résistance au mouvement des particules et des corps matériels), il peut quand même apparaître lorsque les mêmes particules ou ondes électromagnétiques (quanta gamma) qui ont suffisamment d'énergie interagir avec lui. Si cette énergie dépasse le double de l'énergie au repos d'un électron, par exemple, alors le quantum gamma, en présence d'une autre particule (noyau atomique), peut, ayant lui-même disparu, donner naissance à une paire électron-positon, comme si « arraché » du vide. Il existe d'autres preuves en faveur du vide physique.

Dans l’histoire de la physique des 300 dernières années, au moins quatre concepts différents d’« éther » ont été proposés : l’espace absolu de Newton, l’éther lumineux de Huygens, l’éther gravitationnel d’Einstein et le vide physique de Dirac. Seul l’avenir dira dans quelle mesure l’intuition des physiciens quant à l’existence d’un milieu particulier dans la nature – le vide physique – sera justifiée.

5. L'essence de la théorie électromagnétique de Maxwell

Dans les années 60 du XIXème siècle. Le physicien anglais Maxwell a développé la théorie de Faraday sur le champ électromagnétique et a créé la théorie du champ électromagnétique. Ce fut la première théorie des champs. Il ne traite que des champs électriques et magnétiques et parvient très bien à expliquer de nombreux phénomènes électromagnétiques. Il est utile de rappeler quelques-unes des idées fondamentales qui sous-tendent cette théorie et les conclusions qui en découlent.

De la loi de Faraday, il résulte que toute modification du flux magnétique couplé au circuit conduit à l'apparition d'une force électromotrice (FEM) d'induction, à la suite de laquelle un courant induit apparaît. Par conséquent, l'apparition d'une force électromotrice d'induction électromagnétique est également possible dans un circuit stationnaire situé dans un champ magnétique alternatif. Cependant, la CEM dans n'importe quel circuit ne se produit que lorsque des forces externes agissent sur les porteurs de courant, c'est-à-dire des forces d'origine non électrostatique. Dès lors, la question se pose naturellement de la nature des forces extérieures dans ce cas. L'expérience montre que de telles forces externes ne sont associées ni à des processus thermiques ni à des processus chimiques dans le circuit ; leur apparition ne peut pas non plus être expliquée par les forces de Lorentz, puisqu'elles n'agissent pas sur des charges stationnaires. Maxwell a émis l'hypothèse que tout champ magnétique alternatif excite un champ électrique dans l'espace environnant, ce qui est à l'origine de l'apparition d'un courant induit dans le circuit. Selon l'idée de Maxwell, le circuit dans lequel apparaît la CEM joue un rôle secondaire, n'étant qu'une sorte de « dispositif » qui détecte ce champ. Le champ électrique excité par un champ magnétique, comme le champ magnétique lui-même, est un vortex.

Selon Maxwell, si un champ magnétique alternatif excite un champ électrique vortex dans l'espace, alors le phénomène inverse devrait exister : tout changement dans le champ électrique devrait provoquer l'apparition d'un champ magnétique vortex dans l'espace environnant. Pour établir des relations quantitatives entre un champ électrique changeant et le champ magnétique qu'il provoque, Maxwell a pris en compte ce que l'on appelle le courant de déplacement, qui a la capacité de créer un champ magnétique dans l'espace environnant. Le courant de déplacement dans le vide n'est pas associé au mouvement des charges, mais est déterminé uniquement par le changement du champ électrique au fil du temps et excite en même temps un champ magnétique - c'est la déclaration fondamentalement nouvelle de Maxwell.

D'après les équations de Maxwell, il s'ensuit que les sources du champ électrique peuvent être soit des charges électriques, soit des champs magnétiques variant dans le temps, et que les champs magnétiques peuvent être excités soit par des charges électriques en mouvement ( courants électriques), ou des champs électriques alternatifs. Les équations de Maxwell ne sont pas symétriques par rapport aux champs électriques et magnétiques. Cela est dû au fait que dans la nature, il existe des charges électriques mais pas de charges magnétiques.

Dans le cas stationnaire, lorsque les champs électriques et magnétiques ne changent pas dans le temps, les sources du champ électrique ne sont que des charges électriques et les sources du champ magnétique ne sont que des courants de conduction. Dans ce cas, les champs électriques et magnétiques sont indépendants les uns des autres, ce qui permet d'étudier séparément les champs électriques et magnétiques permanents.

Les équations de Maxwell sont les équations les plus générales pour les champs électriques et magnétiques dans les milieux au repos. En électromagnétisme, elles jouent le même rôle que les lois de Newton en mécanique. Des équations de Maxwell, il s'ensuit qu'un champ magnétique alternatif est toujours associé au champ électrique qu'il génère, et un champ électrique alternatif au champ magnétique qu'il génère, c'est-à-dire que les champs électrique et magnétique sont inextricablement liés et forment un seul champ électromagnétique.

Seul le principe de relativité d'Einstein est applicable au champ électromagnétique, car le fait que les ondes électromagnétiques se propagent dans le vide dans tous les référentiels avec la même vitesse n'est pas compatible avec le principe de relativité de Galilée.

6. Principales caractéristiques d'EMCM

L'idée initiale principale de l'EMCM est le matérialisme scientifique naturel, et son noyau est la théorie du champ électromagnétique. EMKM était basé sur les idées suivantes :

· Continuité de la matière (continuité),

Matérialité du champ électromagnétique,

· Continuité de la matière et du mouvement,

· La connexion entre l'espace et le temps, entre eux et avec la matière en mouvement.

Matière et mouvement. La matière existe sous deux formes : la substance et le champ. Ils sont strictement séparés et leur transformation l'un dans l'autre est impossible. L'essentiel est le champ, ce qui signifie que la propriété principale de la matière est la continuité (continuité) par opposition à la discrétion.

L'espace et le temps. Dans l’EMCM original, l’espace absolu et vide (comme dans le MCM) était rempli d’éther mondial. Le champ électromagnétique était représenté par les vibrations de l'éther. Ils ont essayé d'associer à l'éther immobile un référentiel absolu, le plus simple, le meilleur. La création de SRT a conduit à l’abandon de l’éther.

Des postulats de la SRT (théorie spéciale de la relativité) découlent la relativité de la longueur, du temps et de la masse, c'est-à-dire leur dépendance au système de référence. Des transformations de Lorentz, dérivées pour la transition d'un ISO (système de référence inertiel (IRS) - un système de référence dans lequel tous les corps libres se déplacent de manière rectiligne et uniforme, ou sont au repos) à un autre, il s'ensuit que l'espace et le temps sont interconnectés et forment un seul monde à quatre dimensions (continuum espace-temps de Minkowski), étant ses projections. Les propriétés du continuum espace-temps (métriques du Monde, sa géométrie) sont déterminées par la distribution et le mouvement de la matière.

Un événement qui se produit avec une certaine particule est caractérisé par le lieu où il s'est produit (c'est-à-dire un ensemble de valeurs x, y, z) et l'heure à laquelle il s'est produit. ("Quoi où quand?"). Dans un espace imaginaire à quatre dimensions, le long des axes duquel sont tracées les coordonnées spatiales x, y, z et le temps t, un événement peut être représenté par un point. Un point représentant un événement dans un espace à 4 dimensions est appelé un point mondial. Au fil du temps, le point du monde correspondant à une particule donnée se déplace dans un espace à 4 dimensions, décrivant une certaine ligne, appelée ligne du monde.

Interaction. Pendant la période de formation et de développement de l'EMCM, la physique a connu deux interactions : gravitationnelle et électromagnétique. Dans le cadre de cette image du Monde, ces deux interactions ont été expliquées à partir de leur concept de « champ ». Cela signifie que les deux interactions sont transmises via un support intermédiaire, c'est-à-dire champs à une vitesse égale à la vitesse de la lumière. Ainsi, le principe d'action à longue portée du MCM a été remplacé par le principe d'action à courte portée. Dans le cadre de l'EMCM, A. Einstein a tenté de développer une théorie unifiée de l'interaction gravitationnelle et électromagnétique. Après la création de la GTR (théorie générale de la relativité), le scientifique a travaillé jusqu'à la fin de sa vie pour créer une théorie unifiée des champs - un travail qui dépassait les forces d'une seule personne. (Aujourd'hui, une théorie des champs a été créée qui comprend trois interactions : électromagnétique, forte et faible. L'inclusion de l'interaction gravitationnelle y reste toujours un problème).

Les grands principes de l'EMCM sont le principe de relativité d'Einstein, l'action à courte portée, la constance et la limite de la vitesse de la lumière, l'équivalence des masses inertielles et gravitationnelles, la causalité. (Il n’y a pas eu de nouvelle compréhension de la causalité par rapport au MCM. Les principales étaient considérées comme les relations de cause à effet et les lois dynamiques qui les expriment.) L’établissement de la relation entre la masse et l’énergie (E=mc2) a été d'une grande importance. La masse est devenue non seulement une mesure de l’inertie et de la gravité, mais aussi une mesure du contenu énergétique. En conséquence, deux lois de conservation - la masse et l'énergie - ont été combinées en une seule loi générale de conservation de la masse et de l'énergie.

Le développement ultérieur de la physique a montré que l'EMCM est limité. La principale difficulté ici était que la compréhension continue de la matière n'était pas cohérente avec les faits expérimentaux confirmant le caractère discret de nombre de ses propriétés - charge, rayonnement, action. Il n'a pas été possible d'expliquer la relation entre le champ et la charge, la stabilité des atomes, leurs spectres, le phénomène de l'effet photoélectrique et le rayonnement du corps noir. Tout cela témoigne du caractère relatif de l’EMCM et de la nécessité de le remplacer par une nouvelle image du monde.

Bientôt, l'EMKM a été remplacé par un nouveau - l'image du champ quantique du monde, qui unissait la discrétion du MKM et la continuité de l'EMKM.

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Une simple image mécanique du monde s’est avérée intenable. Lors de l'étude des processus électromagnétiques, il s'est avéré qu'ils n'obéissent pas à la mécanique newtonienne. On a longtemps cru que l’électricité et le magnétisme étaient de natures différentes (l’électricité est provoquée par des charges électriques, le magnétisme est provoqué par des charges magnétiques). Ampère a prouvé le contraire : la nature des deux est la même. Faraday a découvert l'existence d'un champ magnétique provoqué par le mouvement d'une charge électrique. Les modifications du champ vortex entraînent des modifications du champ magnétique et vice versa. Maxwell a créé la théorie électromagnétique : le champ est une partie de l'espace qui comprend des corps dans un état électrique ou magnétique. Après la création de l’électrodynamique, les idées sur les forces ont considérablement changé. Hertz a découvert l'existence de nouveaux types d'ondes, ces ondes sont capables de se propager dans le vide, il a en outre été découvert qu'il s'agit d'ondes électromagnétiques. Chacun des corps en interaction crée un champ électromagnétique qui se propage dans l'espace à une vitesse finie. L'interaction s'effectue à travers ce champ (théorie à courte portée). Les forces électromagnétiques sont extrêmement répandues dans la nature. Ils agissent dans le noyau atomique, l'atome, la molécule, entre les molécules individuelles des corps macroscopiques. Cela se produit parce que tous les atomes contiennent des particules chargées électriquement. L'action des forces électromagnétiques est détectée aussi bien à de très courtes distances (le noyau) qu'à des distances cosmiques (rayonnement électromagnétique des étoiles). Le développement de l’électrodynamique a conduit à des tentatives pour construire une image électromagnétique unifiée du monde. Tous les événements dans le monde, selon cette image, sont régis par les lois des interactions électromagnétiques. Cependant, il n’était pas possible de réduire tous les processus naturels aux processus électromagnétiques. Les équations du mouvement des particules et la loi de l’interaction gravitationnelle ne peuvent être dérivées de la théorie du champ électromagnétique. De plus, des particules électriquement neutres et de nouveaux types d'interactions ont été découverts. La nature s'est avérée plus complexe que prévu initialement : ni une seule loi du mouvement ni une seule force n'est capable de couvrir toute la diversité des processus dans le monde.

Image relativiste quantique du monde

Les conditions préalables à sa création étaient : la découverte de l'effet photoélectrique, de la radioactivité et du micromonde (le monde des particules élémentaires). L'effet photoélectrique est l'émission d'électrons par une substance sous l'influence d'un rayonnement électromagnétique (découvert par Hertz en 1887). Du point de vue de Maxwell, ce phénomène ne pouvait pas être expliqué, car selon sa théorie, l'électron doit accumuler l'énergie de sortie (sinon y consacrer du temps), mais l'expérience a montré que cela ne se produit pas. Il est devenu évident que d’autres théories étaient nécessaires. Max Planck a proposé l'hypothèse quantique selon laquelle la lumière n'est pas émise en continu, mais par portions (quanta). Sur la base de cette hypothèse, Einstein a créé théorie des quanta lumière - la lumière est un flux de quanta, de photons, à l'aide duquel l'effet photoélectrique a été expliqué - le photon est émis et absorbé dans son ensemble, l'électron emprunte l'énergie du photon, donc l'effet photoélectrique se produit instantanément. À la fin du XIXe siècle, grâce à un heureux hasard, a eu lieu la découverte de la radioactivité, un phénomène qui prouve la composition complexe du noyau atomique. Rappelons que les rayons X ont été produits pour la première fois par des collisions d'électrons rapides avec la paroi de verre d'un tube à décharge. Au même moment, une lueur a été observée sur les parois du tube. Becquerel pendant longtemps a étudié un phénomène connexe - la lueur de substances précédemment irradiées lumière du soleil. Ces substances comprennent notamment les sels d'uranium, avec lesquels Becquerel a expérimenté. Il se posait donc une question : les rayons X n'apparaissent-ils pas, avec la lumière visible, après l'irradiation des sels d'uranium ? Becquerel a enveloppé la plaque photographique dans du papier noir épais, a placé des grains de sel d'uranium dessus et l'a exposée à la lumière du soleil. Après développement, la plaque est devenue noire dans les zones où se trouvait le sel. Par conséquent, l’uranium a créé une sorte de rayonnement qui, comme les rayons X, pénètre dans les corps opaques et agit sur la plaque photographique. Becquerel pensait que ce rayonnement était provoqué par les rayons du soleil. Mais un jour, en février 1896, il ne put mener une autre expérience en raison du temps nuageux. Becquerel a mis le disque dans un tiroir, plaçant dessus une croix de cuivre recouverte de sel d'uranium. Après avoir développé la plaque au cas où deux jours plus tard, il y découvrit un noircissement en forme d'ombre distincte de croix. Cela signifie que les sels d'uranium se dissolvent spontanément, sans influence facteurs externes créer une sorte de rayonnement. Des recherches intensives ont commencé. Après la découverte d'éléments radioactifs, les recherches ont commencé nature physique leur rayonnement. En plus de Becquerel et des Curie, il l'a fait. Rutherford. L'expérience classique qui a permis de détecter la composition complexe du rayonnement radioactif était la suivante. La préparation de radium était placée au fond d'un canal étroit dans un morceau de plomb. Une plaque photographique a été placée contre le canal. Le rayonnement émergeant du canal était affecté par un fort champ magnétique perpendiculaire au faisceau. L'ensemble de l'installation a été placé sous vide. En l'absence de champ magnétique, une tache sombre a été détectée sur la plaque photographique après développement, exactement à l'opposé du canal. Dans un champ magnétique, le faisceau se divise en trois faisceaux. Les deux composantes du flux primaire ont été déviées côtés opposés . Cela indiquait que ces radiations avaient des charges électriques de signes opposés. Dans ce cas, la composante négative du rayonnement a été déviée par le champ magnétique, bien plus que la composante positive. Le troisième composant n'a pas été dévié par le champ magnétique. La composante chargée positivement est appelée rayons alpha, la composante chargée négativement est appelée rayons bêta et la composante neutre est appelée rayons gamma. Ces trois types de rayonnements sont très différents les uns des autres par leur capacité de pénétration, c'est-à-dire par l'intensité avec laquelle ils sont absorbés par diverses substances. Les rayons alpha ont le pouvoir de pénétration le plus faible. Une couche de papier d'environ 0,1 mm d'épaisseur leur est déjà opaque. Si vous bouchez un trou dans une plaque de plomb avec un morceau de papier, aucune tache correspondant au rayonnement alpha ne sera trouvée sur la plaque photographique. Beaucoup moins de rayons bêta sont absorbés lors de leur passage à travers la matière. La plaque d'aluminium ne les arrête complètement qu'avec une épaisseur de quelques millimètres. Les rayons gamma ont le plus grand pouvoir pénétrant. Dans leurs propriétés, les rayons gamma sont très similaires aux rayons X, mais leur pouvoir de pénétration est bien supérieur à celui des rayons X. Cela suggère que les rayons gamma sont des ondes électromagnétiques. Dès le début, les rayons alpha et bêta ont été considérés comme des flux de particules chargées. Il a été plus simple d’expérimenter avec les rayons bêta, car ils sont fortement déviés par les champs magnétiques et électriques. En étudiant la déviation des particules bêta dans les champs électriques et magnétiques, il a été constaté qu'elles ne sont rien d'autre que des électrons se déplaçant à des vitesses très proches de la vitesse de la lumière. Il s'est avéré plus difficile de connaître la nature des particules alpha, car elles sont faiblement déviées par les champs magnétiques et électriques. Rutherford réussit finalement à résoudre ce problème. Il a mesuré le rapport entre la charge q d'une particule et sa masse m par sa déviation dans un champ magnétique. Il s’est avéré qu’il était environ deux fois plus petit que celui d’un proton, le noyau d’un atome d’hydrogène. La charge d'un proton est égale à celle élémentaire et sa masse est très proche de l'unité de masse atomique. Par conséquent, une particule alpha a une masse par charge élémentaire égale à deux unités de masse atomique. Il existe donc quatre unités de masse atomique pour deux charges élémentaires. Le noyau d’hélium a la même charge et la même masse atomique relative. Il s'ensuit que la particule alpha est le noyau d'un atome d'hélium (ou, selon son temps, l'ion d'un atome d'hélium). Non content du résultat obtenu, Rutherford a ensuite prouvé par des expériences directes que l'hélium se forme lors d'opérations radioactives. désintégration alpha. En collectant des particules alpha dans un réservoir spécial pendant plusieurs jours, Rutherford, grâce à l'analyse spectrale, était convaincu que de l'hélium s'accumulait dans le récipient (chaque particule alpha capturait deux électrons et se transformait en atome d'hélium).