Развитие концепции атомизма как подход к пониманию явлений природы - Концепция описания природы
В истории физики наиболее плодотворной и важной для понимания явлений природы была концепция атомизма, согласно которой материя имеет прерывистое, дискретное строение, т. е. состоит из мельчайших частиц -- атомов. До конца XIX в. в соответствии с концепцией атомизма считалось, что материя состоит из отдельных неделимых частиц -- атомов. С точки зрения современного атомизма, электроны -- "атомы" электричества, фотоны -- "атомы" света и т. д.
Концепция атомизма, впервые предложенная древнегреческим философом Левкиппом в V в. до н. э., развитая его учеником Демокритом и затем древнегреческим философом-материалистом Эпикуром (341--270 до н. э.) и запечатленная в замечательной поэме "О природе вещей" римского поэта и философа Лукреция Кара (I в. до н. э.), вплоть до нашего столетия оставалось умозрительной гипотезой, хотя и подтверждаемой косвенно некоторыми экспериментальными доказательствами (например, броуновским движением, законом Авогадро и др.)[ Киракосян Г. Ш. Логическая физика элементарных частиц. - М.: Гном-Пресс, 2002. - с.11-12.].
Многие ведущие физики и химики даже в конце XIX в. не верили в реальность существования атомов. К тому же многие экспериментальные результаты химии и рассчитанные в соответствии с кинетической теорией газов данные утверждали другое понятие для мельчайших частиц -- молекулы.
Реальное существование молекул было окончательно подтверждено в 1906г. опытами французского физика Жана Перрена (1870--1942) по изучению закономерностей броуновского Движения. В современном представлении молекула -- наименьшая частица вещества, обладающая его основными химическими свойствами и состоящая из атомов, соединенных между собой химическими связями. Число атомов в молекуле составляет от двух (Н2, О2, НF, КСI) до сотен и тысяч (некоторые витамины, гормоны и белки). Атомы инертных газов часто называют одноатомными молекулами. Если молекула состоит из тысяч и более повторяющихся единиц (одинаковых или близких по строению групп атомов), ее называют макромолекулой[ Киракосян Г. Ш. Логическая физика элементарных частиц. - М.: Гном-Пресс, 2002. - с.18-20.].
Атом -- составная часть молекулы, в переводе с греческого означает "неделимый". Действительно, вплоть до конца XIX в. неделимость атома не вызывала серьезных возражений. Однако физические опыты конца XIX и начала XX столетий не только подвергли сомнению неделимость атома, но и доказали существование его структуры. В своих опытах в 1897 г. английский физик Джозеф Джон Томсон (1856--1940) открыл электрон, названный позднее атомом электричества. Электрон, как хорошо известно, входит в состав электронной оболочки атомов. В 1898 г. Томсон определил заряд электрона, а в 1903 г. предложил одну из первых моделей атома Там же, с.21-22..
Для микро - и макросистем характерна индивидуальность: каждая система описывается присущей только ей совокупностью всевозможных свойств. Можно назвать существенные различия между ядром водорода и урана, хотя оба они относятся к микросистемам. Не меньше различий между Землей и Марсом, хотя эти планеты принадлежат одной и той же Солнечной системе.
Однако можно говорить о тождественности элементарных частиц. Тождественные частицы обладают одинаковыми физическими свойствами: массой, электрическим зарядом, спином и другими внутренними характеристиками (квантовыми числами). Например, все электроны Вселенной считаются тождественными. Понятие о тождественных частицах как о принципиально неразличимых частицах -- чисто квантово-механическое. Тождественные частицы подчиняются принципу тождественности.
Принцип тождественности -- фундаментальный принцип квантовой механики, согласно которому состояния системы частиц, получающиеся друг из друга перестановкой тождественных частиц местами, нельзя различить ни в каком эксперименте. Такие состояния должны рассматриваться как одно физическое состояние.
Принцип тождественности -- одно из основных различий между классической и квантовой механикой. В классической механике всегда можно проследить за движением отдельных частиц по траекториям и таким образом отличить частицы одну от другой. В квантовой механике тождественные частицы полностью лишены индивидуальности.
Принцип тождественности и вытекающие из него требования симметрии волновых функций для системы тождественных частиц приводят к важнейшему квантовому эффекту, не имеющему аналога в классической теории, -- существованию обменного взаимодействия. Одним из первых успехов квантовой механики было объяснение Гейзенбергом наличия двух состояний атома гелия -- орто - и парагелия, основанное на принципе тождественности.
Положение, сложившееся в современной физике элементарных частиц, напоминает положение, создавшееся в физике атома после открытия в 1869 г. Д. И. Менделеевым периодического закона[ Аистов И. В. Концепция современного естествознания. - СПб.: Питер, 2005. - с.33-34.]. Хотя физическая сущность этого закона была выяснена только спустя примерно 60 лет, после создания квантовой механики он позволил систематизировать известные к тому времени химические элементы и, кроме того, привел к предсказанию существования новых элементов и их свойств. Точно так же физики научились систематизировать элементарные частицы, причем систематика в ряде случаев позволила предсказать существование новых частиц и их свойств. Крупным шагом в познании микропроцессов явилось создание единой теории электромагнитных и слабых взаимодействий.
Движение: абсолютного покоя нет, движение -- неотъемлемое свойство материи; все течет, все изменяется и т. п. В физике движение рассматривается в самом общем виде как изменение состояния или другой физической системы и для описания состояния вводится набор измеряемых параметров, к которым со времен Декарта относятся пространственно-временные координаты, или точки пространственно-временного континуума, означающего непрерывное множество. В физике используются и другие параметры состояния систем: импульс, энергия, температура, спин и т. П[ Аистов И. В. Концепция современного естествознания. - СПб.: Питер, 2005. - с.41.].
Время: В более строгом определении время выражает порядок смены физических состояний и является объективной характеристикой любого физического процесса или явления; оно универсально. Говорить о времени безотносительно к изменениям в каких-либо реальных телах или системах с физической точки зрения бессмысленно.
Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью. Течение абсолютного времени изменяться не может. Относительное, кажущееся или обыденное время есть или точная, или изменчивая постигаемая чувствами внешняя, совершаемая при посредстве какого-либо движения, мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как - то: час, день, месяц, год.
Важная особенность времени выражена в постулате времени: одинаковые во всех отношениях явления происходят за одинаковое время. Хотя этот постулат кажется естественным и очевидным, его истинность относительна, так как его нельзя проверить на опыте даже с помощью самых совершенных, но реальных часов.
Пространство: Первое представление о пространстве возникло из очевидного существования в природе и в первую очередь в микромире твердых физических тел, занимающих определенный объем. Из такого представления вытекало определение: пространство выражает порядок сосуществования физических тел. По аналогии с абсолютным временем Ньютон ввел понятие абсолютного пространства, которое может быть совершенно пустым, существует независимо от наличия в нем физических тел, являясь как бы мировой сферой, где разыгрываются физические процессы. Свойства такого пространства определяются Евклидовой геометрией. Такое представление о пространстве и до сих пор лежит в основе многих экспериментов, позволивших сделать крупные открытия[ Аистов И. В. Концепция современного естествознания. - СПб.: Питер, 2005. - с.45-47.].
Похожие статьи
-
Развитие представлений о пространстве и времени до начала XX века - Пространство и время
Понятие времени возникло на основе восприятия человеком смены событий, предоставленной смены состояний предметов и круговорота различных процессов....
-
Основные пространственно-временные виды симметрий - Симметрия в природе
1. Сдвиг начала координат. Эта операция не изменяет физических законов, что связано с физической эквивалентностью всех точек пространства, т. е. с его...
-
Введение, Идея эволюции живой природы - Концепции происхождения и развития жизни на Земле
Самые первые картины мира были разработаны в рамках античной философии и носили натурфилософский характер. Подлинно научные картины мира возникают в...
-
1. В рамках механистической картины мира сложилась дискретная (корпускулярная) модель реальности. Материя - вещественная субстанция, состоящая из атомов...
-
Внеземной живой биохимический эволюция Согласно данной концепции жизнь - это особый вид энергии, которая никуда не исчезает и ниоткуда не появляется....
-
Литература - Концепции происхождения и развития жизни на Земле
1. Варсанофьева В. А. Развитие жизни на Земле. - М.: Брук ЛТД, 1998. 2. Голенкин М. И. Победители в борьбе за существование. - М.: 2000. 3. Иорданский Н....
-
Концепция биохимической эволюции (гипотеза А. И. Опарина) - Развитие понятия "жизнь"
Александр Иванович Опарин был не просто автором концепции физико-химической реконструкции зарождения жизни на Земле, а основоположником целого...
-
Концепция ноосферы в трудах ученых - Развитие идей Вернадского. Путь в ноосферу
Одновременно с Вернадским концепцию биосферы развивали французские ученые. Так, само понятие "ноосфера" впервые прозвучало на лекциях 1927/28 учебного...
-
Синергетика хакен неустойчивость диссипативный Бельгийский физик и физикохимик российского происхождения. Лауреат Нобелевской премии по химии 1977 года,...
-
Научное познание: структура и методы - Естествознание - единая наука о природе
Структура научного познания Понятие метода и методологии (и границы научного метода) Классификация методов научного познания Главное назначение научной...
-
Концепции современного естествознания
КСЕ - является ядром естественно научного уклада, а не гуманитарного. Задача решать проблему взаимодействия естественно научного и гуманитарного...
-
Хаос как основа порядка - Хаос и порядок. Явление самоорганизации
Рассмотрим кинетическую энергию совокупности частиц. Если вдруг окажется, что все частицы движутся в одном и том же направлении с одинаковыми скоростями,...
-
Определение симметрии и асимметрии - Симметрия и асимметрия в природе
Симметрия является фундаментальным свойством природы, представление о котором, как отмечал академик В. И. Вернадский, слагалось в течение тысяч...
-
ОСНОВНЫЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ВИДЫ СИММЕТРИЙ - Основы учения о симметрии
1. Сдвиг начала координат. Эта операция не изменяет физических законов, что связано с физической эквивалентностью всех точек пространства, т. е. с его...
-
Законы наследственности - Концепции происхождения и развития жизни на Земле
В 1865 году были опубликованы результаты работ по гибридизации сортов гороха, где были открыты важнейшие законы наследственности. Автор этих работ -...
-
Концепции возникновения жизни Происхождение жизни - одна из трех важнейших мировоззренческих проблем наряду с проблемами происхождения нашей Вселенной и...
-
Ответ: Электронная аналогия Проявляется у элементов, имеющих сходные электронные формулы. Элементы, входящие в подгруппу электронных аналогов, аналогичны...
-
Концепции возникновения жизни, Самопроизвольное происхождение жизни - Развитие понятия "жизнь"
Попытки мысленной реконструкции зарождения жизни на Земле предпринимались с древнейших времен. С точки зрения науки данные концепции полезны по...
-
"Согласно представлениям современной физики, атом имеет сложную внутреннюю структуру, благодаря которой он может находиться в разных энергетических...
-
Звезды. На современном этапе эволюции Вселенной вещество в ней находится преимущественно в звездном состоянии. 97% вещества в нашей Галактике...
-
ЗАКОНЫ НЬЮТОНА - Концепции современного естествознания
Модель Ньютона - это одно тело, движущееся в абсолютном бесконечном пространстве равномерно и прямолинейно до тех пор, пока на это тело не подействует...
-
Вклад В. Н. Беклемишева - История развития представлений о биосфере
Российский зоолог, основатель научной школы паразитологов. Одной из первых работ В. Н. Беклемишева было построение естественной системы организмов....
-
Энергия - Естествознание - единая наука о природе
Земля планета солнечной энергии. "Живая сила" Лейбница. Основы термодинамики. Энтропия. Демон Максвела. На нашей планете основным источником энергии...
-
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ - Квантовая механика
Вначале 20 в. выяснилось, что классическая механика И. Ньютона имеет ограниченную область применимости и нуждается в обобщении. Во-первых, она не...
-
Взаимодействие представляет собой развертывающийся во времени и пространстве процесс воздействия одних объектов на другие путем обмена материей и...
-
История возникновения учения о симметрии - Симметрия в природе
Симметрия является фундаментальным свойством природы, представление о котором, как отмечал академик В. И. Вернадский, "слагалось в течение десятков,...
-
Естествознание и образование - Закономерности и особенности развития современного естествознания
Еще в древности было известно, что чем больше сфера знания, то тем еще больше сфера незнания. Вот почему важно разобраться в структуре запаса информации...
-
Квантовые постулаты Бора и волновые свойства микрочастиц. Гипотеза де Бройля - Квантовая механика
Следующий шаг в развитии представлений об устройстве атома сделал в 1913 году выдающийся датский физик Н. Бор. Проанализировав всю совокупность опытных...
-
Квантово-полевая картина мира - Научная картина мира
Основу современной физической картины мира составляют квантовая механика, фундаментальные идеи о квантовании физических величин и корпускулярно-волновой...
-
Понятие устойчивое развитие было введено в конце1980х в докладе междунар. комиссии по окр. среде "Наше общее будущее". Цель концепции-учитывая ресурсные,...
-
Развитие жизни на Земле - Концепции происхождения и развития жизни на Земле
Геологическая эра Земли от ее образования до зарождения жизни называется катархей. Катархей (от греч. "ниже древнейшего") - эра, когда была безжизненная...
-
Cатистические и термодинамические свойства макросистем - Эволюция современного естествознания
Развитие представлений в природе тепловых явлений. Вокруг нас происходят явления, внешне весьма косвенно связанные с механическим движением. Это явления,...
-
Одними из важнейших форм бытия, кроме движения, системности и др., являются пространство, время. Рассмотрим их. Обсуждение вопроса о сущности...
-
Концепция Леонтьева - Фабри - Основные этапы развития психики у животных
Относительно становления и развития психики и поведения у животных существует целый ряд гипотез. Одну из них, касающуюся стадий и уровней развития...
-
Современный подход к проблеме биологических ритмов в природе - Биоритмы и работоспособность
Одной из важнейших проблем современной биологии является изучение цикличности процессов, протекающем в живом организме. Эта проблема интересует врачей и...
-
Развитие экосистем - Концепции происхождения и развития жизни на Земле
Основанием всей системы современной эволюционной биологии выступает синтетическая теория эволюции, принципиальные положения которой были заложены...
-
ОСОБЕННОСТИ ОПИСАНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ - Концепции современного естествознания
Те практические задачи, которые сегодня решаются, требуют глубокого изучения отдельных объектов и явлений природы. Большое число задач связано с...
-
Согласно одному из распостраненных определений, гестоз представляет собой синдром полиорганной недостаточности, возникающей при беременности, в основе...
-
Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической части. Абиотическая часть...
-
К важным концепциям современного естествознания, вызывающим внимание и интерес научной общественности, можно отнести: - концепцию системности...
Развитие концепции атомизма как подход к пониманию явлений природы - Концепция описания природы