Реферат: Современное естествознание
Святитель Лука (Войно-Ясенецкий)
Наши рассуждения о соотношениях между телом, душой и духом начнем издалека. До конца XIX века система точных наук поражала ясностью и точностью всего, о чем они трактуют. До недавнего времени царила безусловная вера в основные догматы науки, и только немногие избранные умы видели трещины в величественном здании классического естествознания. И вот великие научные открытия в самом конце прошлого и в начале нынешнего столетия неожиданно расшатали самые устои этого здания и заставили пересмотреть основные идеи физики и механики. Принципы, которые казались имеющими самую достоверную математическую базу, оспариваются теперь учеными. Книги, подобные глубокому сочинению Анри Пуанкаре "Наука и гипотеза", дают доказательства этому на каждой странице. Этот знаменитый математик показал, что даже математика живет множеством гипотез и условностей. Один из наиболее выдающихся его коллег по институту математики Эмиль Пикер в одной из своих работ показывает, насколько бессвязны принципы классической механики – этой основной науки, претендующей формулировать общие законы Вселенной.
Эрнст Мах в своей "Истории механики" высказывает аналогичное мнение: "Основы механики, по-видимому, наиболее простые, на самом деле чрезвычайно сложны; они базируются на опытах неосуществимых, и ни в коем случае не могут быть рассматриваемы как математические истины". Физик Люсьен Пуанкаре пишет: "Не осталось больше великих теорий, всеми признанных, относительно которых существовало бы еще единодушное согласие исследователей; известная анархия царит в области естественных наук, ни один закон не представляется подлинно необходимым. Мы присутствуем при ломке старых понятий, а не при завершении научного труда. Идеи, казавшиеся предшественникам наиболее солидно обоснованными, подвергаются пересмотру. Теперь отказываются от мысли, что все явления могут быть объяснены механически. Самые основы механики оспариваются; новые факты расшатывают веру в абсолютное значение законов, которые считались основными".
Но если 30-40 лет тому назад можно было говорить, что физика (и механика) поверглись в состояние анархии, то сейчас это уже не соответствует действительности. Революционная ломка основных физических принципов и представлений привела к созданию новых концепций, более глубоких и более точных, чем прежние.
Причем эти концепции не просто отвергают старую классическую механику, но рассматривают ее как приближенную теорию, имеющую свои вполне определенные границы применимости. Так, например, оказалось, что в мире мельчайших известных нам объектов - молекул, атомов, электронов и т. д. – классическая механика перестает быть справедливой и должна уступить место более точной, хотя в то же время более сложной и более отвлеченной теории – квантовой механике. При этом квантовая механика не есть нечто совершенно противоречащее классической механике: она включает в себя последнюю как некоторое приближение, пригодное при рассмотрении объектов с достаточно большой массой.
С другой стороны, для процессов, характеризующихся большими скоростями движения, приближающихся к скорости света, классическая механика тоже перестает быть справедливой и должна быть заменена более строгой теорией – релятивистской механикой, базирующейся на теории относительности Эйнштейна.
Законы неизменяемости элементов более не существуют, ибо непреложно доказано превращение одних элементов в другие.
Установлено, что существуют элементы с одинаковыми атомными весами, но неодинаковыми химическими свойствами. Подобное явление немного лет тому назад вызвало бы среди химиков насмешки (Т.Сведберг).
Имеются надежды доказательства сложной природы атомов; поэтому не приходится более сомневаться в том, что тяжелые атомы построены из более легких. Вероятно даже, что все элементы, в конечном счете, построены из водорода. Атом гелия по этой гипотезе состоит из четырех очень близко расположенных атомов водорода. В свою очередь, атом водорода состоит из двух частиц – электрона и протона.
Атом перестал быть первичной единицей материи, ибо установлено, что его строение весьма сложно. Мельчайшими известными в настоящее время частицами материи являются электроны и позитроны. И те, и другие имеют совершенно одинаковую массу, но различаются электрическими зарядами: электрон заряжен отрицательно, а позитрон – положительно.
Кроме этих частиц, существуют более тяжелые частицы - протоны и нейтроны, входящие в состав ядер. Их масса также примерно одинакова (в 1840 раз больше массы электрона), но, в то время как протон заряжен положительным электричеством, нейтрон не несет в себе никакого заряда.
В последнее время в составе космических лучей, попадающих в нашу атмосферу из межзвездного пространства, была обнаружена целая серия новых частиц, масса которых меняется в очень больших пределах (от 100 до 30000 электронных масс). Эти частицы носят различные наименования: мезоны (или мезотроны), варитроны и т.д. Установлено также, что все эти частицы не являются абсолютно неизменными. Протоны могут переходить в нейтроны и обратно; электроны, соединяясь с позитронами, могут прекращать свое существование в виде частиц, превращаясь в электромагнитное излучение.
С другой стороны, при известных условиях электромагнитное поле может "породить" пару электрон-позитрон. Обнаруженные в космических лучах частицы в процессе взаимодействия с атомами атмосферы могут сильно изменять свою массу.
В современной физической литературе превращение пары электрон-позитрон в излучение часто называют "аннигиляцией" (уничтожением) материи; обратный процесс называют "материализацией".
Последовательные материалисты считают такую терминологию лишь условно допустимой, но идеалистически искажающей действительное положение вещей. Они говорят, что нет никакого превращения энергии в массу и обратно, так как масса и энергия принадлежат некоторой реальности – материи, и появляющиеся частицы обладают энергией, а энергия – массой.
Это последнее утверждение для нас, воспитанных на прежних физических понятиях, совершенно ново. Однако мы очень далеки от того, чтобы торжествовать победу над материализмом. Мы не имеем ни права, ни побуждения возражать против весьма важных достижений современной физики. Из того, что частицы могут менять свою массу, как это установлено в последнее время относительно новых для науки частиц, обнаруженных в космических лучах, или просто прекращать свое существование в виде частиц, превращаясь в электромагнитное излучение ("аннигиляция" электронов и протонов), нельзя делать выводы об исчезновении материи; другой формой материи надо считать электромагнитное поле.
Обе эти формы могут переходить одна в другую, подобно тому, как жидкое тело может переходить в твердое или газообразное! Такие превращения могут, однако, происходить лишь при условии соблюдения законов сохранения энергии. Энергия не может исчезать или создаваться из ничего. Она только может менять свою материальную оболочку, количественно оставаясь той же самой.
В настоящее время физики отказались от гипотезы о существовании некоего невесомого и в то же время абсолютно упругого вещества – эфира, заменив его понятием электромагнитного поля. Электромагнитное поле не есть вещество в обычном механическом понимании этого слова. Оно не обладает весом, твердостью, упругостью, оно не состоит из частиц и т.д. Но оно обладает энергией и в этом смысле его следует рассматривать как одну из форм существования материи! Оно порождается движением и взаимодействием элементарных частиц - электронов и других. С другой стороны, оно само воздействует на эти частицы и при известных условиях может даже порождать их.
Вместо веса, твердости и упругости и т. д. электромагнитное поле обладает другими характеристиками, определяющими его свойства. Этими характеристиками являются величина и направление электрических и магнитных сил в разных точках пространства. Законами, управляющими электромагнитным полем и его взаимодействием с электрическими зарядами, занимается особая область физики - электродинамика; законы же движения и взаимодействия материальных частиц составляют область механики.
В электромагнитное поле "уходят" в конце концов все продукты диссоциации материи. Независимо от диссоциирующих тел и от способа диссоциации, продукты этой диссоциации всегда одинаковы. Идет ли дело о распаде ядер радиоактивных веществ, о выделении из любого металла под влиянием света, о выделении, произведенном химическими реакциями или горением и т.д., продукты этих выделений всегда одинаковы, хотя их качество, количество и скорость могут быть различными. Материал распадается на элементарные частицы – нейтроны, протоны, мезоны, электроны, позитроны и другие. Движением и взаимодействием этих частиц порождается электромагнитное поле, магнитные и электрические колебания разной частоты – радиоволны, инфракрасные лучи, видимые лучи, ультрафиолетовые и гамма-лучи. Электрические явления лежат в основе всех химических реакций, и к ним пытаются сводить все остальные силы.
Установлено, что свет - также одна из форм электромагнитной энергии, а электричество имеет корпускулярное или, как некоторые неправильно говорят, атомное строение (конечно, нельзя называть атомами те корпускулы - электроны, из которых состоит электричество).
Осторожно и вполне приемлемо определяет электричество Милликен. Вот его слова: "Я не пытался ответить на вопрос Что такое электричество? и удовольствовался установлением положения, что, чем бы оно по существу ни было, оно всегда является перед нами точным кратным некоторой определенной электрической единицы... Электричество есть нечто более фундаментальное, чем материальные атомы, так как оно является существенной составной частью из этих ста различных атомов. Точно так же оно представляет собой нечто, подобно материи, построенное из отдельных особей, но отличается от материи тем, что все его слагающие единицы, насколько это пока поддается определению, совершенно одинаковы".
Это большое достижение теоретической физики –корпускулярная теория электричества. Но нельзя, конечно, говорить, что вследствие своего корпускулярного строения оно перестало быть энергией и стало чем-то материальным. Этого не говорят и физики, а только утверждают, что энергия обладает массой, а масса принадлежит некоторой реальности – материи. Это, конечно, не отождествление энергии с материей, и электричество, как бы ни было оно близко по своей сущности к материи, остается для нас энергией и при этом важнейшей, основной частью атомной энергии.
А между тем эта основа физической жизни мира стала нам известной только лет 300 тому назад, со времени Вольта. Тысячи лет электричество оставалось неизвестным людям.
Только 50 лет назад наука обогатилась познанием новых, чрезвычайно важных форм энергии – радиоволн, инфракрасных лучей, катодных лучей, радиоактивности и внутриатомной энергии. Эта последняя энергия, непредставляемо грандиозная и могущественная, лежащая в основе всей мировой динамики, рождающая неисчерпаемую немеркнущую тепловую энергию солнца, стала известна еще на 300 лет позже, чем электричество.
Но дает ли это нам право предполагать и даже утверждать, что в мире существуют другие, неведомые нам формы энергии, может быть, еще гораздо более важные для мира, чем внутриатомная энергия?
Невидимая глазом часть солнечного спектра составляет 34%. И только весьма незначительная часть из этих 34% - ультракрасные, ультрафиолетовые, инфракрасные лучи - исследована, и поняты те формы, которые лежат в их основе. Но что можно возразить против предположения, даже уверенности в том, что за многочисленными фраунгоферовыми линиями скрывается много тайн, неведомых нам форм энергии, может быть, еще более тонких, чем электрическая энергия?
С материальной точки зрения, и эти, пока еще неведомые, формы энергии должны быть особыми формами существования материи.
Пусть так, мы ничего не можем возразить против этого, ибо верим в могущество науки. Но если и электричество не может быть названо материей, а несомненно должно считаться энергией, в которую могут переходить и ею (электрическим полем) порождаться частицы материи, имеющие определенную массу и физические свойства, то имеем ли мы право предположить, что со временем будут открыты такие формы бытия материи (вернее, энергии), которые по своим свойствам еще с гораздо большим основанием, чем электричество, должны быть названы полуматериальными?
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--