техники и производства начинает осознаваться, растет интерес к научному
знанию. XVII век входит в историю как век Просвещения. Появляются новые
академии наук: Петербургская (1726 г.), Шведская (1729 г.) и т.д., а также
новые периодические научные издания. Увеличивается число ученых. Роль науки
в жизни общества осознается все больше и больше.
Развитие физики этого периода характеризуется возрастанием
систематических исследований. Увеличившееся количество публикаций и
переписка ученых способствует установлению связей между учеными.
Картезианское направление все больше уступает место ньютоновской механике.
Появляется первый систематический курс физики П. ван Бушенбрука (1739 г.).
После построения Ньютоном основ механики необходимо было привести ее в
стойкую систему и разработать методы вычисления конкретных задач статики и
динамики. Это и предопределило, с одной стороны, разработку и использование
математических концепций (вычислительной механики) и, с другой стороны,
разработку технической механики. Большой вклад в развитие вычислительной
механики вносят Эйлер, Даламбер, Лангранж. Д.Бернулли, Эйлер, Даламбер
закладывают основы гидродинамики (физической механики) жидкостей. Ш,Дюфе
открывает существование двух родов электричества и устанавливает, что
одноименно заряженные тела отталкиваются, а разноименно заряженные -
притягиваются. Б.Франклин устанавливает закон сохранения электрического
заряда, а Ш.Кулон и Г.Кавендиш открывают основной закон электростатики,
определяющий силу взаимодействия неподвижных электрических зарядов - закон
Кулона. Б.Франклин, М.В.Ломоносов, Г.Рихман доказывают электрическую
природу шаровой молнии. Л.Гальвани устанавливает факт "животного
электричества" и возникновение разности потенциалов при контакте металла с
электролитом, чем положил начало источникам постоянного электрического тока
и электрофизиологии. А.Вольта создает первый химический источник
электрического тока (вольтов столб). П.Бугер и И.Ламберт создают
фотометрию. В.Гершель открывает инфракрасные лучи, а И.Риттер и Волластон -
ультрафиолетовые.
10. Теория теплорода и механическая концепция теплоты
Практические потребности актуализировали исследования в области тепловых
явлений. Машиностроение и химическая промышленность нуждались в методах
точного измерения тепловых величин, прежде всего измерения температуры.
Потребности метеорологии, химии. медицины также требовали совершенствования
измерения температуры. Развитие термохимии (Фарангейт, Делиль, Ломоносов,
Реомюр, Цельсий) основывалось на использовании теплового расширения тел.
Совершенствование паровой машины Ньюкомена, использовавшейся более полувека
без изменений, требовало создания количественной теории тепловых явлений.
Дж.Блэк, изучая природу теплоты, установил, что различные виды вещества
нагреваются в разной степени одним и тем же количеством теплоты, что
позволило ему выявить теплоемкость различных видов вещества, т.е.
количество теплоты, которое необходимо подвести к телу, чтобы повысить его
температуру на один градус по Цельсию или Кельвину. Он установил, что при
таянии льда и снега в течение определенного времени они поглощают тепло, не
становясь при этом теплее. Это позволило ему обнаружить скрытое (латентное)
состояние теплоты.
Блэк понимал теплоту как некую материальную субстанцию ("субстанцию
теплоты"). А. Лавуазье называл ее теплородом. Попытки взвесить ее оказались
неудачными, поэтому теплоту стали рассматривать как особого рода невесомую
неуничтожаемую жидкость, способную перетекать от нагретых тел к холодным.
Лавуазье считал, что подобная концепция была в полном соответствии с его
идеей получения теплоты с помощью химических соединений. Увлечение этой
концепцией оказалось столь велико, что кинетическая теория теплоты, в
рамках которой теплота представлялась как определенный вид движения частиц,
отступила на второй план, несмотря на то, что ее разделяли Ньютон, Гук,
Бойль, Бернулли, Ломоносов.
Почему же концепция теплорода все-таки утвердилась, хотя и на время?
П.С.Кудрявцев дает следующее объяснение. Для физического мышления XVIII
века было характерно оперирование различными субстанциями - электрическими,
магнитными, световыми, тепловыми. Свет, электричество, магнетизм, теплоту
научились измерять. Это позволило уподобить невесомые феномены обычным
массам и жидкостям, что способствовало развитию эксперимента и накоплению
необходимых фактов. Иначе говоря, концепция невесомых жидкостей оказалась
необходимым этапом в развитии физических концепций.[9]
11. Концепция единого универсального взаимодействия частиц вещества
Р.Бошковича
Развитие учения о теплоте привело к постановке как сторонниками
теплородной, так и кинетической концепции теплоты вопросов о строении
вещества, о причинах таких свойств тел, как прочность, упругость,
сопротивляемость и т.д. вне зависимости от интенсивности теплового
движения. Учения Декарта, Галилея, Ньютона не давали ответов на эти
вопросы. Бернулли такое свойство как упругость приписывал атомам. Лейбниц
утверждал. что представление о существовании неделимых атомов неверно,
поэтому связывание физических свойств тел с величиной атомов бессмысленно.
Р.Бошкович сформулировал идею об едином универсальном законе взаимодействия
частиц вещества, на основе которого он пытался дать объяснение физическим
свойствам вещества. Концепция Бошковича родственна представлениям Лейбница
о существовании непротяженных первых простых элементов и ньютоновским
представлениям об изменяющихся с расстоянием силах. Бошкович исходил из
признания существования закона взаимодействия, действующего между любой
парой точечных частиц - первых элементов материи, неделимых и
непротяженных. На минимальных расстояниях между частицами действует сила
отталкивания, неограниченно возрастающая при их сближении. С увеличением
расстояния между частицами данная сила отталкивания убывает, постепенно
переходя в силу притяжения, которая с дальнейшим увеличением расстояния
уменьшается и постепенно превращается в силу отталкивания. Т.е. сила
взаимодействия многократно меняет знак на сравнительно небольших
расстояниях. При достижении определенного расстояния между двумя частицами
сила взаимодействия становится притягательной, убывающей, в соответствии с
законом тяготения, обратно пропорционально квадрату расстояния.
Рациональный смысл концепции Бошковича заключался в осознании того, что в
природе нет абсолютно жестких неизменяемых тел, что любое тело является
системой, состоящей из находящихся в подвижном равновесии частиц. Концепция
Бошковича представляла собой физическую гипотезу, на основе которой
делалась попытка объяснить физические свойства вещества. Поэтому, в отличие
от ньютонианцев, стремившихся свести задачи движения и взаимодействия тел к
математической форме, Бошкович стремился механические задачи свести к
физике сил взаимодействия. Поскольку в это время не было достаточных данных
ни о строении вещества, ни о силах, действующих между частицами, концепция
Бошковича по отношению к магистральной линии развития физики этого времени
оказалась маргинальной.
ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ КЛАССИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ XIX ВЕКА
1. Становление классического естествознания
Социально-экономические и политические условия развития науки в XIX веке
в разных странах не были одинаковыми. И хотя эти условия не всегда
благоприятствовали развитию науки, для XIX века в целом характерен бурный
рост научных исследований и авторитет науки. Во Франции под влиянием
технической революции развиваются преимущественно физико-математические и
естественные науки, руководящим центром которых выступал Национальный
институт. В силу технико-экономической отсталости Германии в ней не было
столь же благоприятных, как во Франции, условий развития физико-
математических и естественных наук - предпочтение отдавалось философии,
богословию и классической филологии. Наличие большого количества
университетов, территориальная близость различных факультетов друг к другу
способствовали активному взаимовлиянию наук. Децентрализация
университетской науки способствовала появлению большого числа научных
изданий. Успехи в области техники обусловили возрастание практицизма, что
привело к принижению роли теоретических исследований и усилению роли
прикладных. Особенностью науки в Англии было отсутствие таких центров, как
Национальный институт во Франции и широкой сети университетов, как в
Германии. Поэтому научные исследования чаще велись в одиночку, в
изолированных друг от друга областях науки. Но это были блестящие
исследования, результаты которых из за отсутствия необходимых научно-
исследовательских и учебных организаций нередко разрабатывались учеными
других стран. Известный историк науки Дж.Мерц, характеризуя специфику
развития науки этого периода, отмечал, что наибольшее число совершенных по
форме и содержанию трудов, ставших классическими для всех времен,
выполнено, вероятно, во Франции; наибольшее количество научных работ было,
вероятно, выполнено в Германии; наибольшая доля идей, которые оплодотворяли
науку на протяжении века, принадлежит, вероятно, Англии. [10] Общей для
всех стран характерной чертой развития науки в XIX веке можно считать
усиление ее взаимодействия с техникой и экономикой.
Физика XIX века считается классической. Ньютоновский феноменологический
метод стал главным инструментом познания природы. Законы классической
механики и методы математического анализа демонстрировали свою
эффективность. Физический эксперимент, опираясь на измерительную технику,
обеспечивал небывалую ранее точность. Физическое знание все в большей мере
становилось основой промышленной технологии и техники, стимулировало
развитие других естественных наук. В физике изолированные ранее свет,
электричество, магнетизм и теплота оказались объединенными в
электромагнитную теорию. И хотя природа тяготения оставалась не выясненной,
его действия можно было рассчитать. Утвердилась концепция механистического
детерминизма Лапласа, исходившая из возможности однозначно определить
поведение системы в любой момент времени, если известные исходные условия.
Структура механики как науки казалась прочной, надежной и почти полностью
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27
