Естествознание и физика XIX века

В 1805 г. английский химик и физик Джон Дальтон (1766—1844 гг.) сформулировал гипотезу о том, что вещества состоят из мельчайших частиц материи, причем частиц различного вида, соответствующих разным элементам. Он назвал эти частицы атомами (от греческого слова «атомос» — неделимый), исходя из идеи Демокрита. Эта гипотеза давала простое объяснение ранее наблюдавшимся, но неудовлетворительно объясненным соотношениям между весовыми количествами веществ, участвующих в химических реакциях. Дальнейшие работы в области химии и физики подтвердили атомистическую гипотезу.

Важной основой атомистической теории является периодический закон. Этот закон констатирует, что свойства химических элементов не являются случайными, а зависят от электронного строения данного атома и закономерно изменяются с изменением атомного номера. Великий русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев (1834—1907 гг.) в 1869 г. установил этот периодический закон на основе изучения атомных весов элементов, их физических и химических свойств, обратив особое внимание на валентность. Теперь мы знаем, что валентность характеризует способность электрического взаимодействия атома образовывать соединения.

Нынешняя физика, постулируя вероятностные формы материи, вступила в противоборство с периодическим

 

законом природы, исключающим ее случайное проявление, и поэтому не могла определить энергетические характеристики элементов, кроме атома водорода. Однако фрактальная физика описала все энергетические характеристики для всех элементов системы.

Важнейшим открытием XIX в., обусловившим создание источника тока, является эффект влияния тока на магнитную стрелку, установленный в 1820 г. X. Эрстедом (1777— 1851 гг.). Значение этого опыта состояло в том, что обнаружена связь между электричеством и магнетизмом.

Исследования А. Ампера (1775— 1836 гг.) и других ученых привели к построению теории, которую Ампер назвал электродинамикой. Это название сохранилось в физике до наших дней. Электродинамика Ампера описывала взаимодействия электрических токов между собой. Одним из важнейших достижений того времени было объяснение свойств постоянных магнитов на основе гипотезы молекулярных токов.

Выдающийся английский экспериментатор М. Фарадей (1791 — 1867 гг.) открыл в 1831 г. явление электромагнитной индукции, представив его в публикации «Экспериментальные исследования по электричеству». Здесь Фарадей рассказал также о первом генераторе электрического тока. Однако еще в 1821 г. исследователь осуществил опыт с вращением магнита вокруг проводника с током и проводника с током вокруг магнита. Таким образом был создан лабораторный прототип электродвигателя. Затем в 1833 г. Фарадей установил основные законы электролиза. В 1837 г. ученый обнаружил влияние диэлектриков на электрическое взаимодействие. И, наконец, он пришел к открытию новой в науке идеи силовых линий, а затем и электромагнитных полей. В 1845—1847 годах Фарадей открыл явления парамагнетизма и диамагнетизма.

К представлению о поле Фарадей шел постепенно, шаг за шагом. Его основная идея состояла в том, что пространство, окружающее электрические заряды и токи, а

 

также магниты, характеризуется свойствами, отличными от свойств «пустого» пространства Ньютона. Именно благодаря тому, что в данной точке пространства существует магнитное поле (через нее проходит силовая линия), помещенный в нее магнит испытывает силовое воздействие. Фарадей понимал, что образа силовых линий, пронизывающих пространство, еще недостаточно, чтобы считать теорию электромагнетизма построенной.

В 1833 г. русский физик Э.Х. Ленц (1804-1865 гг.) установил правило, которое определяет направление индукционных токов и носит имя ученого. По правилу Ленца, возникающий в замкнутом контуре индукционный ток направлен так, что создаваемый им магнитный поток через площадь, ограниченную контуром, стремится препятствовать тому изменению потока, которое вызывает данный ток. В 1842 г. Ленц описал закон, ныне известный в науке как закон Джоуля — Ленца. Этот закон теплового действия электрического тока установлен в 1841 г. английским физиком Дж. Джоулем (1818—1889 гг.) и, независимо от него, в 1842 г. — Э.Х. Ленцем.

В это же время, в 1846 г., происходит важное космологическое открытие: обнаружена планета Нептун.

В 1857 г. Дж. Максвелл (1831 — 1879 гг.) начал исследование «О фарадеевых силовых линиях», которое продолжал в течение всей своей жизни. Максвелл имел математический стиль мышления, и поэтому ясно его высказывание: «Я старался... представить математические идеи в наглядной форме, пользуясь системами линий или поверхностей, а не употреблял только символы, которые и не особенно пригодны для изложения взглядов Фарадея, и не вполне соответствуют природе объясняемых явлений». Далее Максвелл впервые дает определение электромагнитного поля: «Электромагнитное поле — это та часть пространства, которая содержит в себе и окружает тела, находящиеся в электрическом или магнитном состоянии». Следует иметь в виду, что под средой, посредством которой передаются электромагнитные взаимо-

 

действия, Максвелл, понимал эфир. Он выразил законы электромагнитного поля в виде системы четырех дифференциальных уравнений, которые легли в основу электродинамики. Теория Максвелла предсказала существова -ние электромагнитных волн, которое вскоре подтвердилось. Несмотря на такой успех, математический подход Максвелла привел в конечном счете к тупику, к существованию предельной скорости взаимодействий — скорости света, которую впервые в 1849 г. измерил французский физик А. Физо (1819-1896 гг.).

Генрих Герц (1857—1894 гг.) открыл электромагнитные волны и тем самым подтвердил идеи Максвелла о поле. Русский исследователь А.С. Попов (1859—1906 гг.) 7 мая 1895 г. впервые осуществил радиосвязь: на расстоянии 250 м были переданы слова: «Генрих Герц». Через 100 лет с помощью фрактальной физики удалось выявить структуру пространства, определить нижнюю границу скорости распространения информации во Вселенной и представить новый способ передачи информации.

Идея о том, что в состав вещества входят частицы, несущие определенный заряд, перестала быть умозрительной гипотезой и превратилась в определенность после установления Фарадеем законов электролиза. Зная закон Фарадея, не составляет труда вычислить заряд, который переносит с собой каждый одновалентный ион. Мы знаем, что он равен 4,8 • 10~¹⁰ единиц СГСЭ. С легкой руки Дж. Стонея (1826—1911 гг.) в 1891 г. это наименьшее количество заряда получило название «электрон».

Английский ученый У. Крукс (1832—1919 гг.), исследуя так называемые катодные лучи, установил отклонение катодных лучей в магнитном поле. Опираясь на эти факты, Крукс утверждал, что катодные лучи — это поток быстрых отрицательных частиц, размер которых значительно меньше размеров атома. Для обнаружения частицы потребовалось почти 20 лет.

 

В 1897 г. Дж. Дж. Томсону (1856-1940 гг.) удалось определить заряд еи массу mэлектрона. Величие Томсона также состоит в том, что в 1904 г. он предложил модель атома — пудинга: положительная сфера, внутри которой находятся электроны в виде оболочки или кольца. Дж. Дж. Томсон первый увидел ошибочность выводов из эксперимента А. Комптона (1892—1962 гг.) и отвергал несостоятельную квантовую механику.

И, наконец, А. Лоренц (1853—1928 гг.) настолько поверил в реальность электрона, что создал на основе этой гипотезы теорию.

Следует отметить личность, которая своими логическими выводами задержала развитие науки. Таким естествоиспытателем является Ч. Дарвин (1809—1882 гг.), создатель теории естественного отбора. В своей книге «Происхождение видов...» (1859) и в труде «Происхождение человека и половой отбор» (1871) Дарвин представил процесс выделения человека из животного мира.

Дарвин установил два основных бесспорных положения. Во-первых, ископаемые формы безусловно являются преемственными, т. е. переходящими из вида в вид. Заметим, что такие взгляды высказаны еще до Дарвина. Во -вторых, все попытки и эксперименты искусственно получить новый вид не дали положительных результатов. Дальнейшее развитие науки показало рядом точных опытов, что промежуточных звеньев нет, ибо вид определяется наследственной информацией, заложенной в ДНК-молекулах. Также не подтверждается происхождение человека в результате эволюции на протяжении миллионов лет, ибо человек появился на Земле около 50 тыс. лет тому назад.

Таким образом, выводы Дарвина были ошибочными и служили дальнейшему процессу изоляции человека и Земли от единого вселенского развития, подтверждению антропоцентрической модели мира.

 

Отметим при этом, что в XIX в. происходит дальнейшее наращивание фундамента по некорректному изображению мира: математики Б. Риман (1826—1866 гг.) и Н.И. Лобачевский (1793—1856 гг.) разрабатывают псевдосферическую геометрию для представления мироздания. Эта геометрия использована в XX в. для неправомерного описания пространства, а его кривизна — для объяснения взаимодействия инертных масс. И все же геометрия древнего грека оказалась правомернее, ибо подтверждена опытом и наблюдением в природе, в действительности. Однако нынешняя физика, в свою очередь, пыталась евклидову и псевдосферическую геометрии неправомерно использовать для описания микромира, ибо при анализе физических процессов значения приращений пространства не могут, в отличие от математики, выбираться произвольно. Это обусловлено наличием элементарных зарядов в пространстве.

Следовательно, опыт показывает: там, где математические изыскания совпадают с реальностью, они помогают в исследовании природы и являются инструментом познания. Таким исключением является теорема М.В. Остроградского (1801-1861 гг.) и К. Гаусса (1777-1855 гг.), которая представила другую форму записи фундаментального закона природы — закона Кулона.