Кризис в физике - Эмпириокритика

Оглавление:

Конец XIX — начало XX века характеризуется кризисом физики, который сопровождался разрушением прежних представлений о строении материи, ее свойствах, формах движения и типах закономерностей.

Ряд выдающихся открытий в области физики — рентгеновские лучи, радиоактивное излучение урана, электрон — опровергли устоявшиеся представления о материи и ее формах. М. Планк создал теорию квантов и энергии микрообъектов, А. Эйнштейн выявил количественную связь между массой и энергией связывания атомов.

Развалилась основная позиция атомистического материализма о неделимости и неразрушимости атома. Однако тезис о том, что из-за новых открытий в физике исчезает материя, Ленин справедливо поставил под сомнение. Описывая истинный смысл выражения «материя исчезла», Ленин доказал, что исчезла не материя, а предел, до которого эта материя была известна.

Таким образом, с развитием естествознания один научный взгляд на материальный мир — парадигма, то есть стереотип в понимании различных явлений — сменяется другим. В прошлом ученые редко общались, не было обмена научной информацией, но всегда существовала острая полемика в области науки.

Важность философского наследия Ленина для современной естественной науки велика. Существует огромное количество его произведений, среди которых можно выделить такие, как «Материализм и эмпирическая критика», «Философские тетради», «О значении воинствующего материализма», «Карл Маркс» и т.д., которые детально изучаются в курсе философии.
В начале XX века — середине XX века, в 1895-1896 годах было обнаружено радиоактивное явление — рентгеновские лучи. В 1897 году, после открытия элементарной частицы, английский физик Д. Томпсон понял, что электроны являются частью атомов, составляющих материю.
Особенностью неклассической естествознания является преобладание уже упомянутого вероятностно-статистического подхода к природным явлениям и объектам, что фактически означает отказ от концепции детерминизма. Переход к статистическому описанию движения отдельных микрообъектов был, пожалуй, самым драматическим моментом в истории науки.

Неклассическая естественная наука характеризуется объединением противоположных классических понятий и категорий. Например, в современной науке понятия непрерывности и дискретности уже не являются взаимоисключающими, а могут быть применены к одному и тому же объекту

Этот период характеризуется появлением огромного количества открытий, некоторые из которых просто не вписывались в сознание простых людей. Ярким примером такой сенсационной теории была теория относительности Альберта Эйнштейна.

Эмпириокритика

Впоследствии идеи позитивной философии разрабатываются в Англии Гербертом Спенсером. Граф и Спенсер принадлежат к первой стадии позитивизма. Второй этап позитивизма возникает в конце XIX века и связан с именами австрийских философов Маха и Авенариуса. Об этих философах была написана «великая книга» Ленина «Материализм и эмпириотизм», которую должен был прочитать каждый несчастный студент советского периода. Единственное, что он понял из этой книги, это то, что они были зловещими людьми, что они не имели ничего умного сказать, но это было все, что он мог получить от этого. Чтобы кратко охарактеризовать идею эмпирио-критики, можно сказать следующее. В конце девятнадцатого века произошли серьезные открытия в физике. Прежде всего, это открытие радиоактивности и открытие квантово-механической структуры вещества. Это приводит к мысли, что материя исчезает. Кажется, что чем глубже физик проникает в тайны познания Вещественности, тем глубже он проникает в микромир, тем яснее он представляет себе, что Вещественности как таковой, в нашем понимании этого слова, не существует — Вещественности как вещественности, как чего-то, что влияет на наши чувства. Поэтому в физике возникает кризис, связанный с тем, что физика, кажется, теряет свой объект — материю. Физика всегда заботилась об изучении материальной природы, а поскольку природы как таковой нет, то и объекта для изучения нет. Маха и Авенарий пытаются разрешить этот кризис по-разному. С одной стороны, философы эмпирической критики, то есть философы-позитивисты второй стадии, утверждают, что этот кризис вызван именно тем, что старые философские предрассудки укоренились в сознании физиков, в сознании ученых. Эти предрассудки привели к кризису самой физики. Главное предубеждение — доктрина материи. Материя — это не что иное, как определенное философское понятие, понятие вещества. Конте показал, что такое понятие, как субстанция, является абстрактной метафизической сущностью, которая уводит нас от знания фактов и явлений. Наука занимается знаниями о явлениях, а не о метафизических сущностях, таких как материя. Физик должен отказаться от привычного понимания материи. Физика должна исследовать только факты, основанные на опыте. Философия, с другой стороны, должна помогать физике анализировать свой экспериментальный метод (отсюда и название второго этапа: эмпирио-критика — критика опыта). Наука должна быть эмпирической, а не рациональной; тогда нет кризиса. Существует экспериментальное понимание микромира, мы должны изучать его, не изобретая абстрактных метафизических сущностей, как таковых. Это позитивистское решение этого кризиса. Было бы несправедливо говорить, что это решение было неудачным, так как именно эта идея науки подвигла Альберта Эйнштейна на создание сначала специальной, а затем и общей теории относительности. (В относительности наблюдатель играет главную роль, по отношению к которой происходят все движения в мире: равномерные, прямолинейные, ускоренные и т.д.).

Революция в физике

Глобальная научная революция начинается с серии замечательных открытий, которые потрясают все классическое научное мировоззрение. В 1888 году Х. Герц открыл электромагнитные волны, в 1895 году В. Рентген открыл рентгеновские лучи, Томсон открыл электрон, Э. Резерфорд показал в своих экспериментах неоднородность радиоактивного излучения, состоящего из лучей. Позже, в 1911 году, он смог построить планетарную модель атома.

Все эти открытия всего за несколько лет потрясли сооружение классической науки, которое казалось почти законченным в начале 80-х годов XIX века. Все прежние представления о материи и ее строении, движении и свойствах и типах, о форме физических законов, пространстве и времени были опровергнуты. Это привело к кризису физики и всей естественной науки и, более того, стало симптомом более глубокого кризиса и всей классической науки. Кризис физики стал первым этапом второй мировой научной революции в науке и был очень тяжелым для большинства ученых. Ученые считали, что все, чему они учились, было неправильным. Только в 20 веке, с началом второго этапа научной революции, все начало меняться к лучшему. Он участвовал в создании квантовой механики и ее сочетании с относительностью. Затем началось формирование нового квантового релятивистского мировоззрения, в котором были объяснены открытия, приведшие к кризису физики.

Важнейшим концептуальным изменением в естествознании в XX веке стал отказ от ньютоновской модели получения научных знаний через эксперимент для объяснения. А. Эйнштейн предложил другую модель, в которой гипотеза и отказ от здравого смысла как средства проверки предложения стали первичными и экспериментировать вторично в объяснении природных явлений.

Развитие подхода Эйнштейна приводит к отрицанию ньютоновской космологии и формирует новое мировоззрение, в котором твердые атомы Ньютона почти полностью заполняются пустотой, материя и энергия сливаются друг с другом, планеты движутся по своим орбитам не потому, что их притягивает к Солнцу любая сила, а потому, что само пространство, в котором они движутся, изогнуто, и так далее. Таковы основные положения современного квантового релятивистского научного мировоззрения, которое становится главным результатом второй мировой научной революции. Это связано с появлением современной (неклассической) науки, которая по всем параметрам отличается от классической науки.
К концу XIX века методологические основы классической, ньютоновской физики уже были исчерпаны, и необходимо было изменить теоретико-методологические рамки научного знания. Необходимо было расширить и углубить понимание природы и процесса ее познания наукой. Не существует абсолютной сущности бытия, знание которой завершает научный прогресс. Как сама природа бесконечна, многообразна и неисчерпаема, так и процесс ее познания наукой бесконечен, многообразен и неисчерпаем. Электрон неисчерпаем, как атом. Каждая научная картина мира относительна и преходящая. Процесс научного познания обязательно связан с периодическим распадом старых идей, теорий, мировоззрений, методологических институтов, способов познания. А «физический идеализм» — это просто следствие неспособности некоторых физиков понять необходимость периодического изменения философско-методологических основ естествознания. (В России анализ революции в естествознании на рубеже XIX и XX веков был выполнен В.И. Лениным в работе «Материализм и эмпириокритизм» 1909 года).

Кризис классической физики .

В начале XX века накопился ряд вопросов, на которые невозможно было ответить в рамках классической физики.

Спектр электромагнитного излучения. Классическая теория (см. закон Рейлиха-Джинса) не дала удовлетворительного описания спектров излучения черных тел (см. ультрафиолетовую катастрофу) и значительно отклонилась от экспериментально наблюдаемых спектров. Спектры линейного излучения и поглощения света газообразными веществами также не нашли объяснения в рамках классической физики.

Источник энергии Солнца и звезд. Гипотезы о происхождении энергии звезд, которые могла предложить классическая физика, дали ничтожные значения этой энергии, которые явно не соответствуют действительности.

Явление радиоактивности, открытое А. Беккерелем в 1896 году и изученное Марией и Пьером Кюри в конце 19 века, показало, что атомы материи содержат огромную (по сравнению с их размерами и массой) энергию, происхождение которой необъяснимо в рамках классической физики.

Красный предел внешнего фотоэлектрического эффекта — максимальная (для данного материала катода) длина волны электромагнитного излучения, выше которой фотоэлектрический эффект не наблюдается ни при каком облучении, также не нашел объяснения в классической физике.

Экспериментальные наблюдения электрона — частицы, открытые в конце XIX века, показали, что отношение его заряда к массе не было постоянным, а зависело от скорости его движения, что противоречило теоретическим утверждениям классической физики.

В конце XIX века все больше и больше сомнений вызывало понятие абсолютного пространства, которое (согласно самому этому понятию) является неосуществимым. Возникло противоречие: для физики нет (по определению) вещей, которые не обнаруживаются ни в каких экспериментах, в то время как во всех теоретических конструкциях классической физики существование абсолютного пространства явственно или неявно предполагается. Некоторое время существовала надежда разрешить это противоречие, доказав существование эфира — гипотетической материальной среды, заполняющей абсолютное пространство и в которой (как предполагалось) распространяются электромагнитные волны, но микельсоновский эксперимент, проведенный в 1887 г. именно с этой целью, не обнаружил существования эфира.

Несовместимость этих и других наблюдаемых явлений с классическими теориями ставит под сомнение общность фундаментальных принципов, на которых строились эти теории, включая законы сохранения массы, энергии и импульса. Известный французский математик и физик Анри Пуэнкаре назвал эту ситуацию «кризисом физики».

В таких условиях начинается атмосфера разочарования возможностями научного познания истины в физике, «брожение умов», распространение идей релятивизма и агностицизма. Ситуация, сложившаяся в физической науке на рубеже XIX-XX веков, Пуанкаре называлась «кризисом физики». (См.: Poincaré A. On science. M., 1990) «Признаки серьезного кризиса» физики, который он связал, прежде всего, с возможностью отказа от фундаментальных принципов физических знаний. «Перед нами лежат «руины» старых принципов, общее «поражение» таких принципов», — воскликнул он. «Принцип Лавуазье» (закон сохранения массы), «принцип Ньютона» (принцип равенства действия и противодействия, или закон сохранения величины движения), «принцип Мейера» (закон сохранения энергии) — все эти основополагающие принципы, долгое время считавшиеся неизменными, теперь были поставлены под сомнение.

На рубеже XIX-XX веков многие ученые, пытаясь понять состояние физики, пришли к выводу, что само развитие науки показывает ее неспособность дать объективную картину природы, что истины науки чисто относительны, не содержат ничего абсолютного, что об объективной реальности, которая существует независимо от человеческого сознания, не может быть и речи.

Новые идеи.

У Маха были некоторые интересные идеи, которые способствовали появлению общей относительности. Мы говорим о так называемом «принципе Маха». Мах ввел идею о том, что инерционные силы должны рассматриваться как эффект от общей массы Вселенной. Впоследствии этот принцип оказал значительное влияние на А. Эйнштейн. Рациональное ядро «принципа» Маха заключалось в том, что свойства пространства-времени обусловлены гравитацией материи. Но Маха не знал, в какой именно форме выражено это условие.

Результаты математических исследований и открытие неевклидовых геометрий также подтолкнули физиков к новым представлениям о природе пространства и времени. Например, в 1970-х годах английский математик Клиффорд предположил, что многие физические законы можно объяснить тем, что некоторые области космоса подчиняются неевклидовой геометрии. Он также считал, что кривизна пространства может меняться со временем. Клиффорд является одним из немногих предшественников теории гравитации Эйнштейна в девятнадцатом веке.

XIX век в истории физики характеризуется рядом фундаментальных открытий, которые непосредственно привели к научной революции на рубеже XIX-XX веков. Наиболее важными из них являются: открытие рентгеновского излучения, открытие электрона и определение зависимости его массы от скорости, открытие радиоактивности, фотоэлектрического эффекта и его законов и др.

Открытие рентгеновских лучей сделало возможным изучение электропроводности газов и изучение катодных лучей. Самым важным открытием в физике в конце 19 века стало открытие радиоактивности, которое, помимо общего фундаментального значения, сыграло важную роль в развитии понятия электрона. Все началось в 1896 году, когда Анри Беккерель случайно обнаружил радиоактивность при изучении таинственного очернения фотопластинки, которую он оставил в ящике своего стола рядом с кристаллами сульфата урана. Систематическое исследование радиоактивного излучения было проведено Эрнестом Резерфордом; он обнаружил, что радиоактивные атомы испускают два разных вида частиц, которые он назвал альфа- и бета-частицами. Было установлено, что тяжелые положительно заряженные альфа-частицы являются быстро движущимися ядрами гелия. Бета-частицы оказались быстро движущимися электронами.

Мари Склодовска-Кюри (1867 — 1934), занимавшаяся исследованием нового явления, пришла к выводу, что в урановых рудах находятся также вещества, обладающие свойством излучения, которое она назвала радиоактивным. Благодаря упорной работе Мари и Пьер Кюри (1859-1906 гг.) сумели отделить от урановых руд (1898 г.) новый элемент, который был гораздо более радиоактивным, чем уран. Элемент назывался радий.

Вновь открытые явления изучались многими физиками. Необходимо было определить природу радиоактивного излучения, влияние на радиоактивность физических условий, в которых находятся радиоактивные вещества, и так далее. Все эти вопросы стали уточняться последующими исследованиями. Изучение радиоактивных явлений поставило перед физиками два основных вопроса.

Во-первых, вопрос о природе радиоактивного излучения. Вскоре после открытия Беккереля стало ясно, что радиоактивное излучение неоднородно и содержит три компонента, которые называются a-, b- и g-лучами. Оказалось, что а- и b-лучи — это токи положительно и отрицательно заряженных частиц соответственно. Природа g-лучей не был выяснен до более позднего времени, хотя было подозрение на ранней стадии, что они были электромагнитного излучения.

Второй вопрос, возникший в результате изучения радиоактивного излучения, был более сложным и включал в себя определение источника энергии, переносимой этими лучами. Что касается энергии внутри атома, которая выделялась при распаде и выделялась вместе с излучением, было неясно, как и вопрос о механизме самого радиоактивного распада, и первые теории, которые возникли для решения этого вопроса, не могли считаться убедительными.

На странице рефераты по философии вы найдете много готовых тем для рефератов по предмету «Философия».

Здесь темы курсовых работ по философии

Читайте дополнительные лекции: