Формы существования материи
Понятие и признаки поля. Теория электромагнитного поля Фарадея-Максвелла. Структура вещества как формы существования материи. Физическое описание вакуума; его структура и противоречивые свойства. Изучение материи как философской и научной категории.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.05.2019 |
| Размер файла | 20,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Понятие “поле”
Характеристика формы существования материи - “вещество”
Понятие “вакуум”
Заключение
Список используемой литературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность изучения данной темы обусловлена новым поворотом интереса современного человека к старым философским категориям, их переосмыслению с кардинально новых позиций. Одной из таких категорий является категория материи.
Окружающий нас мир, все существующее вокруг нас и обнаруживаемое нами посредством ощущений представляет собой материю [2; с. 66].
Традиционно материя трактуется учеными - философами и естественниками как определенная философская категория, целью существования которой является обозначение физической реальности. Она отображается посредством наших ощущений, тем не менее, существует вне зависимости от них.
Кто знает, может быть, данное определение не является исчерпывающим - это покажет дальнейшее развитие науки. Для классического естествознания характерно существование двух форм материи - поля и вещества. Для современного естествознания характерно добавление третьей формы организации материи - вакуума.
Некоторые ученые в духе концепции корпускулярно-волнового дуализма объединяют вещество и поле в единый вид реальности, которая действует на наши органы чувств и взаимодействует сама с собой, проявляясь в одних условиях как вещество (физические тела, молекулы, атомы, частицы), а в других - как поле (свет, радиация, гравитация, радиоволны).
Однако такое объединение в большей степени касается не макро-, а микромира, многие свойства которого носят квантово-механический характер.
В силу всего вышесказанного, целью данной работы является теоретическая характеристика всех трех форм существования материи - поля, вещества, вакуума.
Достижение данной цели предполагает решение следующих задач:
Охарактеризовать понятие “поле”.
Описать форму существования материи - вещество.
Осветить форму существования материи - вакуум.
Предмет исследования - материя как философская и естественно - научная категория.
Объект исследования - формы существования материи: поле, вещество, вакуум.
В процессе исследования нами были использованы следующие методы:
1. Анализ вторичных данных.
2. Сравнительный метод.
В процессе исследования в основном нами была использована учебная литература.
Понятие “поле”
Поле -- одна из форм существования материи и, пожалуй, самая важная.
Понятие “поле” отражает тот факт, что электрические и магнитные силы действуют с конечной скоростью на расстоянии, взаимно и непрерывно порождая друг друга [1; с. 71].
Характерными признаками, которые применимы к характеристике поля, на наш взгляд, является то, что эта форма существования материи может излучаться, имеет конечную скорость распространения в пространстве, вступает во взаимодействие с веществом [1; с. 71].
Первым ученным, который сформулировал теорию поля бал М. Фарадей.
Фарадей сформулировал идеи поля как новой формы материи, а записи вложил в запечатанный конверт, завещав вскрыть его после своей смерти (этот конверт был обнаружен только в 1938 г.). Фарадей использовал (1840) идею всеобщего сохранения и превращения энергии, хотя сам закон еще не был открыт.
Основной целью своей научной деятельностью Фарадей определял попытки “открыть прямую связь между светом и электричеством” [Цит. по: 1; с. 92]. Читая свои лекции, Фарадей останавливал внимание на эквивалентных превращениях энергии из одной формы в другую.
Ему принадлежит методика изучения пространства вокруг заряженного тела с помощью пробных тел, введение для изображения поля силовых линий.
Он описал свои опыты по вращению плоскости поляризации света магнитным полем.
Изучение взаимосвязи электрических и магнитных свойств веществ привело Фарадея не только к открытию пара- и диамагнетизма, но и к установлению фундаментальной идеи -- идеи поля.
Подчеркивая, свои мысли он писал, что “среда или пространство, его окружающие, играют столь же существенную роль, как и сам магнит, будучи частью настоящей и полной магнитной системы” [Цит. по 1; с. 92].
Взгляды Фарадея по теории поля были обобщены и дополнены Максвеллом. Система взглядов этого ученного отображена в системе уравнений Максвелла и закрепилась в его теории электромагнитного поля.
Хотя эти уравнения имеют достаточно простой вид, но для Максвелла и его последователей они были наполнены глубоким содержательным смыслом.
Г. Герц, опыты которого явились первым прямым доказательством верности теории электромагнитного поля Фарадея--Максвелла, писал о неисчерпаемости уравнений Максвелла: “Нельзя изучать эту удивительную теорию, не испытывая по временам такого чувства, будто математические формулы живут собственной жизнью, обладают собственным разумом -- кажется, что эти формулы умнее нас, умнее даже самого автора, как будто они дают нам больше, чем в свое время было в них заложено” [Цит. по: 1; с. 74].
Процесс распространения поля будет продолжаться до бесконечности в виде незатухающей волны -- энергия магнитного поля в пустоте полностью переходит в энергию электрического, и наоборот.
Среди постоянных, входящих в уравнения, была константа с; Максвелл нашел, что ее значение равнялось точно значению скорости света. На это совпадение нельзя было не обратить внимания. Итак, в световых волнах колебания совершают напряженности электрического и магнитного полей, а носителем волны служит само пространство, которое находится в состоянии напряжения.
Характеристика формы существования материи - “вещество”
поле вещество вакуум материя
Как уже было сказано нами выше, в литературе часто основные формы материи подразделяют на поле и вещество. Такое деление имеет некоторый смысл, но оно ограничено.
Под веществом имеют в виду различные частицы и тела, которым присуща масса покоя, тогда как поля и их кванты массы покоя не имеют, хотя обладают энергией, импульсом и множеством других свойств [3; с. 51].
Но поле и вещество нельзя противопоставлять друг другу.
Если рассматривать структуру вещества, то во всех системах внутреннее пространство будет “занято” полями, на долю собственно частиц приходится ничтожная часть общего объема системы (примерно 10-36 - 10-40 объема), то есть поля входят в структуру вещества [3; с. 51] .
В свою очередь, квантами полей выступают частицы, относящиеся к веществу. В этой неразрывной взаимосвязи частиц и полей можно видеть одно из важнейших проявлений единства прерывности и непрерывности в структуре материи.
Частицы обладают относительной прерывностью и локализованностью в пространстве, тогда как поля непрерывно распределены в нем.
При этом поля не являются абсолютно континуальными средами. При излучении и поглощении они проявляются относительно дискретно - в виде квантов: фотонов, мезонов.
Кванты полей взаимодействуют с частицами вещества как дискретные образования.
Частицы вещества также нельзя представлять в виде каких - то микроскопических шариков с абсолютно резкими гранями [2; с. 110]. Частицы неотделимы от полей, и не существует абсолютно резкой границы, где кончается собственно частица и начинается ее внешнее поле. В пограничной области существует непрерывный взаимопереход полей и частиц.
Характеризуя единство прерывного и непрерывного в структуре материи, следует также упомянуть единство корпускулярных и волновых свойств всех частиц вещества [2; с. 110].
Обладая относительной дискретностью, микрообъекты при взаимодействиях и движении могут проявлять волновые свойства, способность к дифракции и интерференции, они характеризуются длиной волны, обратно пропорциональной их массе и скорости a = h/mv , где h - постоянная Планка, одна из двух универсальных физических констант (вторая - скорость света в вакууме).
Это соотношение устанавливает взаимосвязь корпускулярного параметра частицы - массы - с волновым параметром этой же частицы - длиной волны.
Как поле, так и вещество обладают определенными физическими параметрами.
Под полем в физике понимают специфическую форму распределения материи в пространстве и времени: в каждой точке пространства-времени существует определенное числовое значение параметра, характеризующего эту материю. Например, движущееся поле (волна) описывается длиной волны, фазой, аплитудой и их изменениями во времени и пространстве. Другая ипостась материи - частицы - характеризуются иным набором параметров: спин, заряд, масса покоя, время жизни и ряд квантовых чисел.
Важнейшей характеристикой частицы служит спин, собственный момент количества движения. В классической механике такая величина характеризует вращение тела, например, волчка. Но буквальный перенос этого понятия на макрочастицу теряет смысл, поскольку элементарные частицы невозможно представить вращающимися крохотными волчками. В физике спин интерпретируется как внутренняя степень свободы частицы, обеспечивающая ей дополнительное физическое состояние. В отличие от классического момента количества движения, который может принимать любые значения в их непрерывной последовательности, спин принимает только положительные дискретные значения, пропорциональные постоянной Планка. Коэффициент пропорциональности называется спиновым квантовым числом, у одних частиц он имеет целочисленное значение (0, 1, 2...), а у других - полуцелые значения (1/2, 3/2...).
Свойства и поведение частиц существенно зависят от того, целое или полуцелое значение имеет их спин. Исходя из этого значения, можно систематизировать и классифицировать данные об элементарных частицах.
Понятие “вакуум”
Во второй половине XX века начал проявляться кризис современной физической науки, который выразился в невозможности построения единой физической теории на основе объединения квантовой механики и теории относительности, появлении сингулярностей в общей теории относительности [1; с. 120].
Экспериментальная проверка физических теорий столкнулась с теоретическими и практическими препятствиями. Перешагнуть через планковские масштабы при помощи наличной техники, по-видимому, не удавалось и, на наш взгляд, не удастся в ближайшем будущем.
Попытки истолковать трудности физической теории с точки зрения идеализма и агностицизма (например, толкование Большого взрыва как непостижимого для человека акта творения мира Богом) были отвергнуты крупными современными физиками.
Например, С. Хокинг отвергает идею сотворения мира: “Пространство-время не имеет границы, и поэтому нет необходимости определять поведение на границе. Пространство-время не имеет границ, оно не имело начала, а значит, нет и момента сотворения. Можно было бы сказать, что граничное условие для Вселенной - отсутствие границ. Тогда Вселенная была бы совершенно самостоятельна и никак не зависела бы от того, что происходит снаружи. Она не была бы сотворена, ее нельзя было бы уничтожить. Она просто существовала бы” [Цит. по: 4; с. 134].
В отличие от Хокинга и других исследователей, отвергающих объяснение Большого взрыва как акта творения и считающих что до сингулярного существования материя находилась в качественно ином физическом состоянии, В.В.Орловым было высказано предположение о существовании субфизических форм материи и движения.
Этот ученный предположил, что познание может обнаружить качественно новую реальность, где будут нарушаться фундаментальные физические понятия: “Вся теория современной физики строится так, как будто физическое является изначальным и предельным уровнем организации материи, ниже (или - проще) которого ничего нет.
Основополагающие понятия физики - массы и энергии - имеют в этом смысле во многом феноменологический характер. Это позволило высказать радикальный прогноз - о неизбежности открытия, в обозримом будущем, субфизической формы материи.
Было высказано и предположение о том, что представляет собой эта качественно иная материя.
Современное физическое описание вакуума есть описание физического потенциального содержания новой формы материи и движения, которая предшествует физической, включена в нее, оказывает на нее определенное воздействие, и познание которой приведет к открытию принципиально новых свойств и законов природы.
Понятие вакуума становится все более содержательным, его “объяснительный потенциал” (теоретическая применимость для объяснения огромного числа физических явлений) постоянно растет.
Сложная структура и “странные”, часто противоречивые свойства делают вакуум одним из реальных претендентов на роль субфизической формы материи.
Основываясь на последних открытиях в астрофизике, И.Д.Новиков “уподобил Вселенную “кипящему вакууму”, в отдельных местах которого случайным образом возникают пузыри - вроде нашей расширяющейся Метагалактики”.
В современных исследованиях, затрагивающих вопросы организации материи, указывается предположение А. Н. Коблова о том, что “понятие вакуума есть теоретический, пока еще смутный и нечеткий образ качественно новой формы (ступени развития) материи с иным типом организации и способом развития...”.
Поэтому философский анализ понятия вакуума и реального, природного предмета, который оно отражает, становится актуальным для современной формы научной философии.
С вышеуказанной точки зрения интересной представляется статья
Л. Г. Джахая о философских основах теории вакуума. Автор исследует современное состояние физической науки в части методологических принципов построения теории вакуума. Чрезвычайно интересные идеи автора кажутся нам спорными с некоторых позиций.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, подводя итог всему вышесказанному, необходимо сделать следующие выводы.
Актуальность изучения данной темы обусловлена новым поворотом интереса современного человека к старым философским категориям, их переосмыслению с кардинально новых позиций. Одной из таких категорий является категория материи.
Для классического естествознания характерно существование двух форм материи - поля и вещества. Для современного естествознания характерно добавление третьей формы организации материи - вакуума.
Некоторые ученые в духе концепции корпускулярно-волнового дуализма объединяют вещество и поле в единый вид реальности, которая действует на наши органы чувств и взаимодействует сама с собой, проявляясь в одних условиях как вещество (физические тела, молекулы, атомы, частицы), а в других - как поле (свет, радиация, гравитация, радиоволны).
Особой категорией является вакуум.
Современное физическое описание вакуума есть описание физического потенциального содержания новой формы материи и движения, которая предшествует физической, включена в нее, оказывает на нее определенное воздействие, и познание которой приведет к открытию принципиально новых свойств и законов природы.
Понятие вакуума становится все более содержательным, его “объяснительный потенциал” (теоретическая применимость для объяснения огромного числа физических явлений) постоянно растет.
Сложная структура и “странные”, часто противоречивые свойства делают вакуум одним из реальных претендентов на роль субфизической формы материи.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Дубнищева Т. Я., Концепции современного естествознания/ Т.Я. Дубнищева.- 6-е изд. испр. и дополненное.- М.: Академия, 2006.- 608с.
Карпенков С. Х., Концепции современного естествознания: Учебник для вузов.- М.: Академический проект, 2000.- 639с.
Раджабов О. Р., Гусейханов М. К., Концепции современного естествознания/ О. Р. Раджабов, М. К. Гусейханов.- М.: “Дашков и К0”, 2004.- 692с.
Сабиров Р. Х. Концепции современного естествознания/ Р. Х Сабиров.- М.: АТиСО, 2008.- 686с.
Садохин А. П., Концепции современного естествознания/ А. П. Садохин.- М.: ЮНИТИ - ДАНА,
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Рассмотрение идей Максвелла о возможности локализации энергии в пространстве, лишенном "обычной материи". Изучение теории первичного поля как источника специальной теории относительности. Представление элементарных частиц в виде автоволновых процессов.
книга [793,6 K], добавлен 13.01.2015Свидетельства существования темной материи, кандидаты на роль ее частиц. Нейтрино, слабовзаимодействующие массивные частицы (вимпы). Магнитные монополи, зеркальные частицы. Прямая регистрация вимпов. Регистрация сильновзаимодействующей темной материи.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 27.08.2012Появление вихревого электрического поля - следствие переменного магнитного поля. Магнитное поле как следствие переменного электрического поля. Природа электромагнитного поля, способ его существования и конкретные проявления - радиоволны, свет, гамма-лучи.
презентация [779,8 K], добавлен 25.07.2015Особенности протекания экзотермических и экзоэргических процессов. Понятие материи как сущности мира и того общего, что входит в состав всех объектов природы. Исследование двойственной корпускулярно-волновой сущности микрочастиц. Теория "кипения" вакуума.
контрольная работа [24,8 K], добавлен 08.09.2009Концептуальное развитие основных физических воззрений на структуру и свойства электромагнитного поля в классической электродинамике. Системы полевых уравнений. Волновой пакет плоской линейно поляризованной электрической волны. Электромагнитные поля.
статья [148,1 K], добавлен 24.11.2008Векторный потенциал в квантовой механике. Физическое понятие диадного тензора. Импульс и энергии Первичного поля; реализация идеи Фарадея и Максвелла об электротоническом состоянии. Магнитный монополь в теории Первичного поля и калибровочных теориях.
статья [53,0 K], добавлен 29.11.2014Макроскопическое электромагнитное поле в сплошных неподвижных средах. Уравнения Максвелла в дифференциальной форме. Энергия электромагнитного поля и теорема Пойнтинга. Применение метода комплексных амплитуд. Волновой характер электромагнитного поля.
реферат [272,7 K], добавлен 19.01.2011Поляризация вакуума как единственный механизм образования материи и информации и их пространственно-временных многообразий. Дифференциальный оператор и его место среди поляризационных векторных. Поляризация пространственно-временных состояний.
контрольная работа [529,7 K], добавлен 23.11.2009Основные параметры электромагнитного поля и механизмы его воздействия на человека. Методы измерения параметров электромагнитного поля. Индукция магнитного поля. Разработка технических требований к прибору. Датчик напряженности электромагнитного поля.
курсовая работа [780,2 K], добавлен 15.12.2011Атомная структура материи. Роль и значение открытия Р. Броуна. А. Эйншнейн и первая теория броуновского движения. Происхождение законов вероятности в физике. Определение размеров белковой молекулы Т. Сведбергом. Современная наука и броуновское движение.
реферат [36,6 K], добавлен 23.09.2014
