<<
>>

4. Электромагнитная картина мира

Эксперимент Майкельсона является примером того, как попытки получить все физические явления, исходя из законов движения Ньютона, завели в тупик. Конечно, не было «доказано», что невозможно рассматривать распространение света как явление механическое, но стало безусловно ясно, что выводы из законов Ньютона должны все же делаться «простым» способом.
Кроме того, существовала широкая область «электромагнитных явлений». В последнем десятилетии XIX века они были выведены из дифференциальных уравнений «электромагнитного поля» Максвелла. Первоначально эти «уравнения поля» рассматривались как уравнения, описывающие специальный механизм, подчиняющийся ньютоновским законам движения; сам Максвелл создал механизм такого рода. Однако вывод электромагнитных уравнений из таких механизмов никогда не был вполне удовлетворительным; все более и более укоренялось предположение, хотя оно никогда и не было доказано, что вывод уравнений поля, который был бы удовлетворительным, невозможен. Наконец в 1889 году Генрих Герц прямо заявил, что теория электромагнитных явлений опирается на уравнения поля Максвелла, точно таким же образом, как ньютоновская теория движения на ньютоновские законы движения. Сведение уравнений поля к уравнениям движения поэтому лишено смысла. В течение некоторого периоду физики давали «дуалистическое» изложение своей науки. Одна ее часть рассматривалась как «физика материи»; сюда относились механика, акустика,' теплота; другая часть — как «физика эфира», содержащая электричество, магнетизм и оптику. Очень скоро стало очевидным, что такое резкое деление не давала удовлетворительного получения всех опытов, касаю* щихся взаимодействия между движением материальных тел и распространением электромагнитных волн. Таков был очевидный результат неудачи объяснения эксперимента Майкельсона на основе законов Ньютона.

В 1890 году английский физик сэр Джозеф Джон Томсон показал, что частица, имеющая очень маленькую механическую массу, может обладать огромной инерцией, если только ее электрический заряд или скорость достаточно велики.

Этот факт, который мої быть получен из законов электромагнитного поля; первоначально сформулирован следующим образом: каждый электрический заряд обладает «кажущейся массой», на поведение которой влияет такая же сила, как и на «реальную массу». Позднее отважились на гипотезу, что, возможно, никакой реальной массы вообще нет и что инерция есть феномен электромагнитного поля. Из этой гипотезы великий голландский физик Гендрик А. Лорентц сделал вывод, что кажущаяся масса частицы увеличивается с увеличением ее скорости, и притом увеличивается до беско- нечнрсти, если ее скорость приближается к скорости света.. Если мы будем исходить из «электромагнитной теории массы», то окажется, что всякая масса обладает этим свойством, и мы можем заключить, что скорость света входит в уравнение движения в качестве постоянной. Законы Ньютона должны быть изменены таким образом, чтобы они содержали скорость света. Действие силы на массу зависит от отношения и/с, где v есть скорость массы, а с — скорость света.

Если мы обратимся к эксперименту Майкельсона (рассмотренному в § 3) и подойдем к его объяснению с позиций электромагнитной теории материи, то увидим, что мы можем избежать противоречия между теоретическим выводом и результатом эксперимента. Исходя из законов ньютоновской механики, мы найдем, что 7,«< в то время как эксперимент показывает, что Тл ~ Тр. Неравенство вытекало из следую щих__уравнений: ТР = Г0/1 — цг!сг и Тп = = TOLV 1 — Q2!C2, где TQ =» 2L/c. В этой формуле L обозначает длину каждого из равных плеч интерферометра Майкельсона, когда он находится в покое. Из ньютоновской механики следует, что они остаются равными, когда интерферометр движется с большой скоростью: Если мы предположим, что масса частиц, из.которых состоят плечи интерферометра, является «электромагнитной массой» и имеет своим источником электрические заряды, то движение в определенном направлении производит электрические токи в этом же направлении. Силы, с которыми эти токи воздействуют друг на друга, являются причиной натяжения в плечах, которое в свою очередь вызывает деформацию.

Лорентц показал правдоподобность допущения, что результатом этих натяжений могло

быть сокращение плеч в направлении движения. Тогда длина обоих плеч в движении была бы неравной. Если мы будем далее обозначать длину движущихся плеч не через L, а через и Ln соответственно, то время отражения будет Гр2Lp/c(l—q2/c2) и Тп =

~2LJCY^ \ —q2l&. Лорентц сделал некоторые допущения относительно распределения электрических зарядов в частицах, из которых он смог вывести, что формулы Lp — L0 V1 — Я2!с2 и — L0 могут быть вполне совместимыми с законами электромагнитного поля. Но тогда мы имеем Tp—T0Y 1—— Гя, что находилось бы в согласии с отрицательным результатом эксперимента Майкельсона.

Мы видим, что из электромагнитной теории материи могут быть получены новые законы движения, которые содержат скорость света с как постоянную и предполагают большие отклонения от законов Ньютона, если vjc приближается к значению, равному 1, но которые являются почти тождественными с законами Ньютона, если v/c очень мало. Если мы примем эти новые законы движения, то сможем объяснить взаимодействие между движением тел и < распространением света, как оно проявилось в опти- - ческих явлениях в движущихся телах и, в частности, в эксперименте Майкельсона.

Признание «электромагнитной теории материи» было очень важным фактором в эволюции научной и философской мысли. Со времени рождения новой науки (около 1600 года) господствующим мнением среди ученых была вера в «механистическую науку», которая означает веру в то, что физические явления могут быть «поняты» или: «объяснены» только в том случае, если эти явления: могут быть сведены к ньютоновским законам движения. Очевидно, что электромагнитная теория материи подорвала основание для такого сведения. Начиная с Генриха Герца, было установлено, что необходимо прекратить попытки сведения всех физических явлений к законам механики. Вместо этого было выдвинуто требование,

чтобы все физические факты выводились из законов электромагнитного поля Максвелла. Это означало радикальную перемену в значении понятий «понимание» или «объяснение». Требование сведения к законам Ньютона было выдвинуто потому, что считалось, что эти законы «самоочевидны»; сведение к ньютоновской механике было сведением к интеллигибельным принципам в смысле аристотелевских принципов. Едва ли, однако, кто-либо стал бы думать, что уравнения электромагнитного поля Максвелла самоочевидны или интеллигибельны. Поэтому отказ от механистического объяснения означал также и отказ от требования выведения из интеллигибельных принципов. Уравнения электромагнитного поля Максвелла и гипотеза Лорентца о распределении электрических зарядов в «материальных» частицах были приняты только потому, что наблюденные факты, касающиеся движения тел и распространения света, могли быть из них выведены. Критерий Фомы Аквинского для «низшего» типа истины, истины «научной», а не «философской», стал решающим критерием. Принципы физики принимались, если они могли выдержать испытание на логическую состоятельность и эмпирическое подтверждение. Эра механистической физики пришла к своему концу, и начиналась эра логико-эмпирической физики. Грубо говоря, можно сказать, что механистическая эра продолжалась от 1600 до 1900 года и что XX век начался с развития логико-эмпирической концепции науки.

<< | >>
Источник: Франк Филипп. Философия науки. Связь между наукой и философией: Пер. с англ. / Общ. ред. Г. А. Курсанова. Изд. 2-е. — М.: Издательство ЛКИ. — 512 с. (Из наследия мировой философской мысли; философия науки.). 2007

Еще по теме 4. Электромагнитная картина мира:

  1. Материя, атрибуты и формы существования.
  2. Учение о материи.
  3. 4. Электромагнитная картина мира
  4. АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
  5. 11.1. А. И. Вейник. «Термодинамика реальных процессов»
  6. РЕАЛИЗМ С МАЛОЙ И С БОЛЬШОЙ БУКВЫ
  7. Князева Е.Н. КУЛЬТУРНО-ИСТОРИЧЕСКИЙ МИР УЧЕНОГО ПРОРЫВ В НЕЗНАЕМОЕ
  8. ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СОБЫТИЯ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ВЫМИРАНИЕ И ПОЯВЛЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ
  9. ЛЕКЦИЯ 6
  10. Физика и Астрономия: крах тезиса о случайном зарождении Вселенной