План
Вступ
1. Розвиток концепції атомізму як підхід до розуміння явищ природи
2. Концепції опису природи: корпускулярна і континуальна, їх характеристики
3. Наукове поняття "речовина і поле"
4. Значущість даних концепцій на сучасному етапі
Висновок
Матерія є філософська категорія для позначення об'єктивної реальності, яка відображається нашими відчуттями, існуючи незалежно від них. В класичному уявленні в природознавстві розрізняють два види матерії: речовина і поле. В сучасному уявленні до цих двом слід додати третій вид матерії - фізичний вакуум.
Повсякденний досвід показує, що тіла діють один на одного, що приводить до всіляких змін і рухів. Учених цікавить не сам факт руху, а його кількісна характеристика, яку потрібно змінювати, тільки в цьому випадку можливо точний опис руху. Для кількісного опису руху сформувалися уявлення про простір і час.
У фізиці рух розглядається в найзагальнішому вигляді як зміна стану або іншої фізичної системи. І для опису стану вводиться набір параметрів, до яких з часів Декарта відносяться просторово-часові координати, що виміряються, або точки просторово-часового континууму, що означає безперервну множину. У фізиці використовуються і інші параметри стану систем: імпульс, енергія, температура, спин і ін.
Для вимірювання часу можуть бути використаний як періодичні процеси, так і неперіодичні. Час виражає порядок зміни фізичних станів і є об'єктивною характеристикою будь-якого фізичного процесу або явища; воно універсальне. Говорити про час безвідносно до змін в яких-небудь реальних тілах або системах - з фізичної точки зору безглуздо.
В історії фізики найпліднішого і важливого для розуміння явищ природи була концепція атомізму, згідно якої матерія має переривисту, дискретну будову, тобто складається з найдрібніших частинок - атомів. До кінця XIX в. відповідно до концепції атомізму вважалося, що матерія складається з окремих неподільних частинок - атомів. З погляду сучасного атомізму, електрони - "атоми" електрики, фотони - "атоми" світла і т.д.
Концепція атомізму, вперше запропонована старогрецьким філософом Льовкиппом в V в. до н.э., розвинута його учнем Демокрітом і потім старогрецьким філософом-матеріалістом Епікуром (341-270 до н. э) і відображена в чудовій поемі "Про природу речей" римського поета і філософа Лукреция Кара (I в. до н. э), аж до нашого сторіччя залишалося умоглядною гіпотезою, хоча і підтверджуваної побічно деякими експериментальними доказами (наприклад, броунівським рухом, законом Авогадро і ін. [1]).
Багато провідних фізиків і хіміків навіть в кінці XIX в. не вірило в реальність існування атомів. До того ж багато експериментальних результатів хімії і розраховані відповідно до кінетичної теорії газів дані затверджували інше поняття для найдрібніших частинок - молекули.
Реальне існування молекул було остаточно підтверджено в 1906г. дослідами французького фізика Жана Перрена (1870-1942) по вивченню закономірностей броунівського Руху. В сучасному уявленні молекула - якнайменша частинка речовини, що володіє його основними хімічними властивостями і що складається з атомів, сполучених між собою хімічними зв'язками. Число атомів в молекулі складає від двох (Н2, О2, НF, КСI) до сотень і тисяч (деякі вітаміни, гормони і білки). Атоми інертних газів часто називають одноатомними молекулами. Якщо молекула складається з тисяч і одиниць (однакових або близьких по будові груп атомів), що більш повторюються, її називають макромолекулою.
Атом - складова частина молекули, в перекладі з грецького означає "неподільний". Дійсно, аж до кінця XIX в. неподільність атома не викликала серйозних заперечень. Проте фізичні досліди кінця XIX і початки XX сторіч не тільки поставили під сумнів неподільність атома, але і довели існування його структури. В своїх дослідах в 1897 р. англійський фізик Джозеф Джон Томсон (1856-1940) відкрив електрон, названий пізніше атомом електрики. Електрон, як добре відомо, входить до складу електронної оболонки атомів. В 1898 р. Томсон визначив заряд електрона, а в 1903 р. запропонував одну з перших моделей атома[2].
Для мікро - і макросистем характерна індивідуальність: кожна система описується властивій тільки нею сукупністю всіляких властивостей. Можна назвати істотні відмінності між ядром водню і урану, хоча обидва вони відносяться до мікросистем. Не менше відмінностей між Землею і марсом, хоча ці планети належать одній і тій же Сонячній системі.
Проте можна говорити про тотожність елементарних частинок. Тотожні частинки володіють однаковими фізичними властивостями: масою, електричним зарядом, спином і іншими внутрішніми характеристиками (квантовими числами). Наприклад, всі електрони Всесвіту вважаються тотожними. Поняття про тотожні частинки як про принципово невиразні частинки - чисто квантово-механічне. Тотожні частинки підкоряються принципу тотожності.
Принцип тотожності - фундаментальний принцип квантової механіки, згідно якому стани системи частинок, що виходять один з одного перестановкою тотожних частинок місцями, не можна розрізнити ні в якому експерименті. Такі стани повинні розглядатися як один фізичний стан.
Принцип тотожності - одна з основних відмінностей між класичною і квантовою механікою. В класичній механіці завжди можна прослідити за рухом окремих частинок по траєкторіях і таким чином відрізнити частинки одну від іншої. В квантовій механіці тотожні частинки повністю позбавлені індивідуальності.
Принцип тотожності і витікаючі з нього вимоги симетрії хвильових функцій для системи тотожних частинок приводять до найважливішого квантового ефекту, що не має аналога в класичній теорії, - існуванню обмінної взаємодії. Одним з перших успіхів квантової механіки було пояснення Гейзенбергом наявності двох станів атома гелію - орто - і парагелія, засноване на принципі тотожності.
Положення, що склалося в сучасній фізиці елементарних частинок, нагадує положення, що створилося у фізиці атома після відкриття в 1869 р. Д.И. Менделєєвим періодичного закону[3]. Хоча фізичне єство цього закону була з'ясовано тільки через приблизно 60 років, після створення квантової механіки він дозволив систематизувати відомі на той час хімічні елементи і, крім того, привів до прогнозу існування нових елементів і їх властивостей. Так само фізики навчилися систематизувати елементарні частинки, причому систематика у ряді випадків дозволила передбачити існування нових частинок і їх властивостей. Крупним кроком в пізнанні мікропроцесів з'явилося створення єдиної теорії електромагнітних і слабих взаємодій.
Рух: абсолютного спокою немає, рух - невід'ємна властивість матерії; все тече, все змінюється і т.п. У фізиці рух розглядається в найзагальнішому вигляді як зміна стану або іншої фізичної системи і для опису стану вводиться набір параметрів, до яких з часів Декарта відносяться просторово-часові координати, що виміряються, або точки просторово-часового континууму, що означає безперервну множину. У фізиці використовуються і інші параметри стану систем: імпульс, енергія, температура, спин і т.п.
Час: В більш строгому визначенні час виражає порядок зміни фізичних станів і є об'єктивною характеристикою будь-якого фізичного процесу або явища; воно універсальне. Говорити про час безвідносно до змін в яких-небудь реальних тілах або системах з фізичної точки зору безглуздо.
Абсолютний, істинний математичний час саме по собі і по своєму єству, без жодного відношення до чого-небудь зовнішнього, протікає рівномірно і інакше називається тривалістю. Перебіг абсолютного часу змінюватися не може. Відносне, уявне або буденний час є або точна, або що мінлива осягається відчуттями зовнішня, скоювана при посередництві якого-небудь руху, міра тривалості, що вживається в буденному житті замість істинного математичного часу, якось - то: годину, день, місяць, рік.
Важлива особливість часу виражена в постулаті часу: однакові в усіх відношеннях явища відбуваються за однаковий час. Хоча цей постулат здається природним і очевидним, його істинність відносна, оскільки його не можна перевірити на досвіді навіть за допомогою найдосконалішого, але реального годинника.
Простір: Перше уявлення про простір виникло з очевидного існування в природі і в першу чергу в мікросвіті твердих фізичних тіл, що займають певний об'єм. З такого уявлення витікало визначення: простір виражає порядок співіснування фізичних тел. По аналогії з абсолютним часом Ньютон ввів поняття абсолютного простору, який може бути вчинений порожнім, існує незалежно від наявності в ньому фізичних тіл, будучи як би світовою сферою, де розігруються фізичні процеси. Властивості такого простору визначаються Евклідової геометрією. Таке уявлення про простір і дотепер лежить в основі багатьох експериментів, що дозволили зробити крупні відкриття[4].
Час безперервно (або дискретно, як вважають деякі). Тому для розуміння його необхідно розібратися в природі континууму. В своїй роботі, присвяченій аналізу математичного континууму, Георг Кантор підкреслював, що неможливо визначити континуум, якщо виходити з уявлень про час або простір, тому що самі ці уявлення можуть бути пояснений тільки за допомогою поняття континууму, яке повинне бути початковим і простим і не повинне залежати в своєму змісті від інших понять. Це затвердження Кантора пов'язано з його розумінням теорії множин як загального фундаменту і математики в цілому, і теорії континууму особливо[5].
Треба сказати, що роздуми про природу часу з перших кроків наукової і філософської думки в Стародавній Греції були нерозривний пов'язані із спробами розв'язати проблему континууму. Адже час, так само як і простір, і рух є континуумом, який можна мислити або як що складається з неподільних елементів (моментів-“миттєвостей” - часу, неподільних частин - крапок - простору або “частин" руху), або ж як нескінченно ділиму - в точному значенні безперервну - величину. Ось що пише в зв'язка з цей Герман Вейль, чиї роботи по філософії математики можна віднести до класичних: “Відвіку протистоять один одному атомістична концепція, згідно якої континуум складається з окремих крапок, і протилежна точка зору, що вважає за неможливе зрозуміти таким чином безперервну течію. Перша концепція дає нам побудовану логічно систему нерухомо сущих елементів, але вона не в змозі пояснити рух і дію; всяка зміна зводиться для неї до ілюзії. Другій же концепції не вдалося ні за часів античного світу, ні пізніше, аж до Галілея, вирватися з сфери туманної інтуїції, щоб проникнути в область абстрактних понять, необхідних для раціонального аналізу дійсності. Досягнуте врешті-решт рішення - це то, математично-систематично зразком якого служить диференціальне і інтегральне числення. Але сучасна критика аналізу знову руйнує зсередини це рішення, хоча, правда, вона і не дає собі ясного звіту у всьому значенні старої філософської проблеми і приходить у результаті до хаосу і нісенітниці”.