Кризис механических воззрений 19 века кратко

Предпосылки разрушения механистической картины мира

Механистическая картина на протяжении долгого периода времени была определяющей, еще в конце 19 века основная часть ученых считали ее истинной, неизменной. Однако физическое мировоззрение в первые десятилетия 20 века поменялось кардинально. Это произошло в результате новых открытий в физике.

Так, в 1896 году французским ученым-физиком Антуаном Анри Беккерелем было открыто явление самопроизвольного излучения урановой соли. А двумя годами позже, в 1898 году Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри обнаружили новые элементы – радий и полоний, которые также обладали способностью излучать так называемые беккерелевы лучи. Это свойство элементов они назвали радиоактивностью.

В 1897 году была открыта первая элементарная частица. Заслуга в открытии электрона принадлежит английскому физику Джозефу Джону Томсону, который затем еще обнаружил зависимость массы электрона от его скорости. Позже, в 1903 году, Томсоном была предложена первая модель атома, получившая название электромагнитной. В соответствии с этой моделью, составными частями атомов все веществ являются электроны, несущие отрицательный заряд. Располагаются эти электроны внутри сферы, имеющей положительный заряд. Сохранение электронами строго определенного места в сфере объясняется результатом равновесия между равномерно распределенным положительным зарядом сферы и отрицательными зарядами электронов.

Английский физик Эрнест Резерфорд в 1911 году создал свою модель атома, получившую название планетарной. Согласно планетарной модели атома, атом похож на Солнечную систему, так как состоит из атомного ядра, заряженного положительно, и электронов, вращающихся вокруг него, которые имеют отрицательный заряд, В целом атом является электронейтральным. Однако планетарная модель атома Резерфорда оказалась несовместимой с электродинамикой Максвелла. Законы электродинамики гласят, что любое тело или частица, которое имеет электрический заряд и движется с ускорением, обязательно излучает электромагнитную энергию. Исходя из этого, электроны, теряя энергию, должны приблизиться к ядру и упасть на него. Тогда атом прекратит свое существование.

Готовые работы на аналогичную тему

Еще одна модель строения атома – квантовая, была предложена в 1913 году датским физиком Нильсом Бором. В основе квантовой модели атома лежали следующие положения:

в любом атоме есть стационарные состояния, при нахождении в которых атом не излучает энергию
в процессе перехода атома из одного дискретного (стационарного) состояния в другое происходит излучение и поглощение порции энергии.

Список литературы

Кудрявцев П.С. «Курс истории физики». Москва: Просвещение, 1971.
Дорфман, Я.Г. «Всемирная история физики от начала XIX до середины XX». М.:Наука, 1979г.
Лауэ М.М. «История физики». M.:1956.
Бернал Ж. Наука в истории общества. M.:1956.
Азимов А. «Краткая история химии». М.:Мир, 1983.
Больцман Л. «Лекции по теории газов». Москва:Гостехиздат, 1953.
Дарвинизм: история и современность. Москва: Наука, 1985.
Азимов А. «Краткая история биологии». M.:1967.
Карпенков С.Х. «Основные понятия естествознания». М.: Академический проект, 2002.
Леонов В.Е. «Концепции современного естествознания». Москва: Вектор, 2007.

Если вы хотите научиться сами правильно выполнять и писать рефераты по любым предметам, то на странице «что такое реферат и как его сделать» я подробно написала.

Посмотрите похожие темы рефератов возможно они вам могут быть полезны:

Государство: понятие, признаки, функции, теории возникновения
Физическая культура в учебной и профессиональной деятельности
Особенности адаптации организма к физическим упражнениям
Физическая культура личности и её связь с общей культурой человека
Возникновение и развитие педагогической профессии
Исторические этапы формирования дидактики
Цель, задачи и функции теории государства и права
Власть: понятие, признаки, виды. Общество и власть
Типология государства: теоретические основы и значение
Становление первых цивилизаций. Зарождение и развитие земледелия
Научные представления на древнем востоке. Начала письменности и математических знаний
Научная революция XVII века. Промышленная революция

Оформление рефератов для любых институтов и университетов:

Рефераты МГУ
Рефераты МФТИ
Рефераты НИЯУ МИФИ
Рефераты НИУ ВШЭ
Рефераты СПбГУ
Рефераты МГИМО
Рефераты МГТУ
Рефераты ТПУ
Рефераты СПбПУ
Рефераты УрФУ
Рефераты ТГУ
Рефераты КФУ
Рефераты ФУпПРФ
Рефераты РЭУ
Рефераты НИТУ МИСиС
Рефераты СФУ
Рефераты РГУ нефти и газа
Рефераты НИУ МЭИ
Рефераты ИТМО
Рефераты МГМУ
Рефераты РУДН
Рефераты НГТУ
Рефераты РНИМУ
Рефераты МГЛУ
Рефераты ЮФУ
Рефераты ННГУ
Рефераты МАИ
Рефераты СПбГЭУ
Рефераты ВАВТ
Рефераты СНИУ
Рефераты КГМУ
Рефераты ДВФУ
Рефераты МГЮА
Рефераты СПбГУТ
Рефераты КГАСУ
Рефераты ПГУТИ
Рефераты ТюмГУ
Рефераты КемГИК
Рефераты СПбУТУиЭ
Рефераты ЯГСХА
Рефераты МПГУ
Рефераты ИГАУ
Рефераты УГПС МЧС
Рефераты СПбГАСУ
Рефераты СГМУ
Рефераты СГУ
Рефераты СГЮА
Рефераты ТУСУР
Рефераты РПА
Рефераты СПбГЭТУ ЛЭТИ
Рефераты УрГЭУ
Рефераты ДГТУ
Рефераты ЧелГУ
Рефераты ВГУ
Рефераты ТулГУ
Рефераты ЮЗГУ
Рефераты НГПУ
Рефераты ОГУ
Рефераты ТГПУ
Рефераты УПП
Рефераты УдГУ
Рефераты РГУП
Рефераты УГНТУ
Рефераты МГППУ
Рефераты ГУАП
Рефераты ВГУЭС
Рефераты РГЭУ (РИНХ)
Рефераты ВятГУ

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).

Теория Планка

Так возникла новая теория движения микрочастиц в квантовой механике. Начало этой теории было заложено немецким ученым Максом Планком, который в 1900 году сформулировал гипотезу, которая предполагала, что испускание и поглощение электромагнитного излучения возможно только дискретно, предельными квантами.

Основываясь на предположении Планка о квантах, в 1905 году Альберт Эйнштейн нашел объяснение природе фотоэффекта. Согласно его выводам, под действием отдельного светового кванта — фотона, из металла выбивается электрон, который при этом теряет свою энергию. Какая-то часть этой энергии направляется на разрыв связи электрона с металлом. Таким образом, Эйнштейн выявил зависимость энергии электрона от частоты фотона и энергии связи электрона с металлом.

Однако проблема заключалась в том, что определение энергии фотона было возможно только представив его в виде волны, имеющей соответствующую длину и частоту. Соответственно, фотон являлся одновременно и волной, и частицей, о есть распространяется фотон как волна, а поглощается и излучается как частица.

В начале 20 века Эйнштейн сформулировал теорию относительности.

Основные понятия физики XIX века

Физика девятнадцатого века считается классической. Законы классической механики и методы математического анализа демонстрировали свою эффективность. Физические эксперименты, подкрепленные измерительной техникой, обеспечили беспрецедентную точность. Физические знания все больше становились основой промышленной технологии и инженерии. В физике ранее изолированные свет, электричество, магнетизм и тепло были объединены в электромагнитную теорию. Хотя природа гравитации оставалась неясной, ее влияние можно было рассчитать. Была создана концепция механистического детерминизма Лапласа, основанная на возможности однозначно определить поведение системы в любой момент времени, если известны начальные условия. Создавалось впечатление, что познание физики близко к своему полному завершению — настолько мощным был фундамент классической физики, хотя в отдельных ее областях гнездились остатки старых метафизических концепций. Но постепенно последние сдавали свои позиции: с арены уходили теория жидкости, теория тепла и т.д. Проникновение физических знаний в промышленность, технику приводит к возникновению прикладной физики, а исследования в ее области значительно расширяли фактический материал, требовавший теоретической интерпретации. В итоге неспособность классической теории объяснить новые факты приводит на рубеже XIX и XX веков к научной революции в физике.

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.).

Концепции классической электродинамики

Классическая электродинамика, представляющая собой теорию электромагнитных процессов в различных средах и в вакууме, охватывает огромный набор явлений, в которых главная роль принадлежит взаимодействиям между заряженными частицами, осуществляемым через электромагнитное поле. Часть электродинамики, изучающая взаимодействия и электрические поля покоящихся электрических зарядов, является электростатикой.

Успехи электростатики, выразившиеся в установлении количественного закона электрических взаимодействий, способствовали не только накоплению экспериментальных данных в области электростатических явлений и совершенствованию электростатических машин, но и созданию математической теории электро- и магнитостатических взаимодействий. Открытие Л. Гальвани «животного электричества», создание А. Вольта первого генератора электрического тока («вольтова столба»), осуществление первого описания замкнутой цепи электрического тока, открытие В. Петровым электрической дуги, Г. Дэви и М. Фарадея о химическом действии электрического тока, теоретические работы по электро- и магнитостатике Ш. Пуассона и Д. Грина стали последними успехами в области концепции электрической жидкости, которая в начале XIX века считалась основой электростатики, так же как концепция магнитной жидкости считалась основой магнитостатики. Впоследствии электромагнетизм стал главным направлением в этой области.

В 1820 г. Х. Эрстед открыл магнитный эффект электрического тока — вокруг провода с электрическим током было обнаружено магнитное поле. Это доказало связь между электричеством и магнетизмом. Сразу же последовал новый каскад открытий: в 1821 г. М. Фарадей изобрел первый электродвигатель, в том же году Сибек изобрел термопару, а в 1827 г. Ом опубликовал свой закон: «сила тока прямо пропорциональна напряжению между концами проводника». Ампер, исходя из единства электрических и магнитных явлений, разработал первую теорию магнетизма, заложив тем самым основы электродинамики. Он различал понятия электрического тока и электрического напряжения. Основными понятиями его концепции были электрический ток, «электрическая цепь». Под электрическим током Ампер понимал непрерывно чередующиеся процессы соединения и разъединения противоположно заряженных частиц электричества внутри проводника. (Название единицы силы тока носит имя Ампера.) Он обосновал направление движения тока — направление положительного заряда электричества, а также установил закон механического взаимодействия двух токов, протекающих в небольших участках проводников, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Из этого закона следовало, что параллельные проводники с токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных направлениях — отталкиваются. Из представления о магните как о совокупности электрических токов, расположенных в плоскостях, перпендикулярных линии, соединяющей полюса магнита, естественно вытекало, что соленоид эквивалентен магниту. Революционный смысл этого вывода был очевиден: для объяснения явления магнетизма больше не требовалась «магнитная жидкость» — все явление магнетизма можно было свести к электродинамическим взаимодействиям.

Следующим шагом в развитии электродинамики стало открытие М. Фарадеем явления электромагнитной индукции — возбуждения переменным магнитным полем электродвижущей силы в проводниках — которое легло в основу электротехники. Важным результатом его исследований стало также обоснование того, что отдельные виды электричества одинаковы по своей природе, независимо от их источника. Пытаясь объяснить явление электромагнитной индукции на основе концепции дальнодействия, но столкнувшись с трудностями, он предложил осуществлять электромагнитные взаимодействия с помощью электромагнитного поля, то есть на основе концепции короткодействия. Это положило начало формированию концепции электромагнитного поля, формализованной Д. Максвеллом.

Корпускулярно-волновой дуализм элементарных частиц

В 1924 году французским ученым Луи де Бройлем было выдвинуто предположение о волновых свойствах материи. Это предположение было подтверждено экспериментальным путем, и гипотеза де Бройля стала принципиальной основой квантовой механики.

С позиции квантовой механики рассматривались объекты микромира. У этих объектов была обнаружена корпускулярно – волновая двойственность – дуализм элементарных частиц. Возник вывод, что движение микрочастиц во времени и в пространстве нельзя сравнивать с механическим движением объектов макромира мира, так как движение микрочастиц подчиняется другим законам – законам квантовой механики.

В результате этих открытий ученые пришли к выводу о непригодности законов классической механики при исследовании объектов микромира. Этот вывод подтвердился установленным немецким ученым Вернером Гейзенбергом соотношения неопределенностей. Согласно этому соотношению, если известно положение частицы в пространстве, импульс остается неизвестным, и наоборот. Соотношение неопределенностей является одним из основополагающих положений квантовой механики.

Таким образом, все эти открытия кардинально изменили взгляды на мир, существовавшие ранее. Универсальность законов классической механики оказалась под сомнением. Ученые пришли к пониманию того, что решение всех научных проблем при помощи понятий классической механики и уравнений невозможно. Новые открытия разрушили существовавшее представление о неделимости атома. Выяснилось. Что атом не является бесструктурным элементом, а является сложной системой частиц. Наличие свойств частицы и волны у каждого элемента материи позволило определить новую картину мира. основным материальным объектом физики стало квантовое поле. Кардинально изменилось представление о движении, установились представления об относительности времени и пространства. Было доказано, что пространство и время находятся в зависимости от материи, и от друг друга. Становление атомной физики и ее дальнейшее стремительное развитие привело к окончательному разрушению господствовавшей механистической картины мира.

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.

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.

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.

Заключение

Девятнадцатый век стал поворотным моментом для всего человечества. Ни одна нация или государство не могли игнорировать постоянно ускоряющийся процесс, который позже назовут «научно-техническим прогрессом». Открытия в области физики, химии, биологии, медицины перевернули представление человека о мире. Очевидно, что столь значительные открытия и инновации повлияли не только на изменение мировоззрения нескольких поколений, но и на весь их образ жизни.

19 век по праву можно назвать веком выдающихся научных открытий. Эволюционная теория Дарвина привнесла в биологию, а также в механику и физику идеи движения и развития.

Девятнадцатый век — это век вероятностного видения природы, эволюционирующего мира, подмеченного Больцманом и Дарвином. Революционные изменения в естествознании не ограничились этими открытиями. Вселенная Ньютона была вселенной твердой материи, состоящей из атомов, неделимых частиц. Знаменитые эксперименты Фарадея, теоретические работы Максвелла по электромагнетизму привели к обоснованию полевой формы материального мира, где материя не имеет четких границ, очертаний.

Именно в это время, конечно, возросла роль науки, без нее развитие производства стало невозможным. Научные открытия внедряются в промышленность и сельское хозяйство. Железные дороги, электрическое освещение, телефон, телеграф и многое другое коренным образом меняют жизнь человека. Человек поднимается на принципиально новый уровень жизни.