Корпускулярная континуальная концепция природы

2.1. Корпускулярная и континуальная концепции постижения природы

Становление естествознания относится к VII–IV вв. до н. э. и связано с греческой натурфилософией. В ней вырабатываются общие точки зрения на окружающий мир, ставятся вопросы о при­роде материи и духа, законах развития материального мира, о при­роде пространства и времени, движения и света. Возникают атомистика Левкиппа – Демокрита и натурфилософия Аристотеля, которые, по сути, обобщили античную натурфилософию и сформулировали две принципиально различные концепции взглядов на строение материи и развитие материального мира: так называемые корпускулярную (Демокрит) и континуальную (Аристотель).

По Демокриту материя состоит из вещества; вещество состоит из атомов-корпускул и пустоты; атомы находятся в постоянном движении; атомы вечны, неизменны, неделимы и отличаются друг от друга лишь величиной и формой.

По Аристотелю мир материален, объективно существуют кон­кретные вещи (предметы), а материя – некая субстанция, из которой при определенных условиях могут возникнуть те или иные предметы. Реальные тела можно дробить непрерывно, до бесконечности. Синонимом непрерывности является континуальность, т.е. материя непрерывна (континуальна) и «природа не терпит пустоты».

Две выдвинутые концепции на природу материи, по существу, определили всю дальнейшую историю развития естествознания, вплоть до XX в.

Корпускулярно-волновой дуализм. Аристотель считал, что свет – это движение волн, распространяющихся в некоторой непрерывной среде – эфире. Как считал И. Ньютон, свет представляет собой поток частиц – корпускул, движущихся прямолинейно. Такая точка зрения, хорошо объясняла законы геометрической оптики. Однако при изучении интерференции, дифракции, поляризации, дисперсии света, легко было объяснить, что свет – волновое движение через некоторое необычное ве­щество, лишенное массы, – эфир.

Во второй половине XIX в. точку в вопросе о природе света поставил Дж. Максвелл, который, создав теорию электромагнетизма, доказал, что свет представляет собой электромагнитное поле, распространяющееся в виде волн. Так была открыта новая материальная субстанция – поле, свойства и законы движения которой в соответствии с развитой Дж. Максвеллом электродинамикой соответствовали в большей мере континуальной, непрерывной концепции Аристотеля.

Таким образом, к концу XIX в. материя предстает в виде двух форм – вещественной и полевой – с существенно разными свойствами: вещественная находит объяснение в корпускулярной, а полевая – в континуальной концепции.

Начало XX в. ознаменовалось открытиями в изучении вещества и поля, полностью изменившими представления о природе материи. Для объяснения излучения абсолютно черного тела М. Планку в 1900 г. и фотоэффекта А. Эйнштейну в 1905 г. пришлось принять, что свет в ряде случаев ведет себя как поток отдельных частиц – фотонов (корпускул), а не как волна. При рассмотрении электромагнитного поля возникло представление о корпускулярно-волновом дуализме. Причем при больших длинах волн электромагнитного излучения в большей мере проявляются непрерывные (континуальные) волновые свойства света, а при малых (рентгеновские и γ-лучи) – дискретные (корпускулярные), квантовые свойства. Физика начала XX в. открыла диалектическое единство двух противоположностей – частиц и волн.

Луи де Бройль, опираясь на законы симметрии в природе, в 1923 г. выдвинул идею распространения принципа корпускулярно-волнового дуализма света на все вещественные частицы микромира, имеющие массу покоя, – электроны, протоны и т.д., и предположил, что любые частицы вещественной материи наряду с корпускулярными (массой, импульсом, энергией) обладают также волновыми свойствами.

Наконец, созданные в 20-е гг. XX в. новые фундаментальные кванто­вые теории микромира – квантовая механика и квантовая теория поля (квантовая электродинамика) – показали, что корпускулярно-волновой дуализм в микромире отражает глубинную взаимосвязь материальных субстанций — вещества и полей и свидетельствует о единстве материи, проявляясь во взаимодействии частиц и полей таким образом, что кванты полей при взаимодействии с веществом могут исчезать, образуя пары вещественных частиц (электрон – позитрон, протон – антипротон), точно так же, как и вещественные частицы, в результате аннигиляции могут превращаться в кванты полей.

Источник

Тема 2. Корпускулярная и континуальная концепции описания природы.

1.Корпускулярная и континуальная концепции описания природы.

2.Порядок и беспорядок в природе; хаос;

1.Корпускулярная и континуальная концепции описания природы.

Естествознание, как и наука в целом, является частью общечеловеческой культуры, что предполагает необходимость выявления социокультурных детерминантов научного знания. Стремление к созданию обшей теории естествознания на фоне интеллектуальной атмосферы той или иной эпохи, как части истории культуры, привело к формированию культурно-исторического подхода к анализу развития науки, в рамках которого были выработаны понятия культурного фона, стиля мышления, научной картины мира, типа научной рациональности. Работы ряда физиков, философов, методологов и историков науки были посвящены поиску более емкой структурно-понятийной научной формации, чем фундаментальная те­ория, с помощью которой удалось бы найти механизмы, приводящие к революциям в науке, обосновать смену стилей мышления, научных картин мира, типов научной рациональ­ности. Наиболее известными (прижившимися в науке) являются следующие структурно-понятийные формации; научная парадигма Т. Куна, научно-исследовательских концепций описания природы.

Выделяют 4 физические исследовательские концепции, сменяющие друг друга в истории развития науки:

• механистическая исследовательская концепция;
• релятивистская исследовательская концепция;
• квантово-полевая исследовательская концепция;
• современная физическая исследовательская концепция —единая теория поля.

Источник

28. Корпускулярная и континуальная концепции описания природы.

В истории человеческих представлений о природе соперничали в концепции: корпускулярная и континуальная.

Корпускулярная: корпускула- греч частица. Основана на представлении о том что всё на свете состоит из отдельных частиц корпускул атомов движущихся в пустоте,атомос-неделимый.Эта концепция возникла в древней греции.Представители: Демокрит,Эпикур,Эвклипп.

Континуальная: континуум – без разрыва,непрерывный.Исходит из представления о том, что основой вещей является некая непрерывная бесконечно-делимая субстанция,заполняющая пространства без пустот и неимеющая опред границ. Тоже возникла в древней греции.Получила большую популярность.Представители:Фалес,Эмпидокл-ввел представления о 4 стихиях,Аристотель.

Споры между концепциями являлись движущей силой научной картины мира. В современной науке споры между представителями этих 2 концепций закончились открытием корпускулярно-волнового дуализма (двойственность форм).

Дискретные и непрерывные свойства слились в одну концепцию.

29. Элементарные частицы: классификация и характеристика.

Термин «элементарная частица» первоначально означал простейшие, далее ни на что не разложимые частицы, лежащие в основе любых материальных образований. Позднее физики осознали всю условность термина «элементарный» применительно к микрообъектам. Сейчас уже не подлежит сомнению, что частицы имеют ту или иную структуру, но тем не менее исторически сложившееся название продолжает существовать. Основными характеристиками элементарных частиц являются масса, заряд, среднее время жизни, спин и квантовые числа.

Массу покоя элементарных частиц определяют по отношению к массе покоя электрона. Существуют элементарные частицы, не имеющие массы покоя, — фотоны. Остальные частицы по этому признаку делятся на: лептоны — легкие частицы (электрон и нейтрино); мезоны — средние частицы с массой в пределах от одной до тысячи масс электрона; барионы — тяжелые частицы, чья масса превышает тысячу масс электрона и в состав которых входят протоны, нейтроны, гипероны и многие резонансы.

Электрический заряд является другой важнейшей характеристикой элементарных частиц. Все известные частицы обладают положительным, отрицательным либо нулевым зарядом. Каждой частице, кроме фотона и двух мезонов, соответствуют античастицы с противоположным зарядом. В 1967 г. американский физик М. Гелл-Манн высказал гипотезу о существовании кварков — частиц с дробным электрическим зарядом.

По времени жизни частицы делятся на стабильные и нестабильные. Стабильных частиц пять: фотон, две разновидности нейтрино, электрон и протон. Именно стабильные частицы играют важнейшую роль в структуре макротел. Все остальные частицы нестабильны, они существуют около 10 -10 — 10 -24 , после чего распадаются.

Помимо заряда, массы и времени жизни, элементарные частицы описываются также понятиями, не имеющими аналогов в классической физике: понятием «спин», или собственный момент количества движения микрочастицы, и понятием «квантовые числа», выражающим состояние элементарных частиц.

Согласно современным представлениям, все элементарные частицы делятся на два класса: фермионы (названные в честь Э. Ферми) и бозоны (названные в честь Ш. Бозе).

К фермионам относятся кварки и лептоны, к бозонам — кванты полей (фотоны, векторные бозоны, глюоны, гравитино и гравитоны). Эти частицы считаются истинно элементарными, т.е. далее неразложимыми. Остальные частицы классифицируются как условно элементарные, т.е. составные частицы, образованные из кварков и соответствующих квантов полей. Фермионы составляют вещество, бозоны переносят взаимодействие.

Достижения в области исследования элементарных частиц способствовали дальнейшему развитию концепции атомизма. В настоящее время считают, что среди множества элементарных частиц можно выделить 12 фундаментальных частиц и столько же античастиц. Шесть частиц — это кварки с экзотическими названиями: «верхний», «нижний», «очарованный», «странный», «истинный», «прелестный». Остальные шесть — лептоны: электрон, мюон, тау-частица и соответствующие им нейтрино (электронное, мюонное, тау-нейтрино).

Эти 12 частиц группируют в три поколения, каждое из которых состоит из четырех членов.

В первом поколении — «верхний» и «нижний» кварки, электрон и электронное нейтрино.

Во втором поколении — «очарованный» и «странный» кварки, мюон и мюонное нейтрино.

В третьем поколении — «истинный» и «прелестный» кварки и тау-частицы со своим нейтрино.

Обычное вещество состоит из частиц первого поколения.

Предполагается, что остальные поколения можно создать искусственно на ускорителях заряженных частиц.

На основе кварковой модели физики разработали простое и изящное решение проблемы строения атомов.

Каждый атом состоит из тяжелого ядра (сильно связанных глюонными полями протонов и нейтронов) и электронной оболочки. Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента в периодической таблице химических элементов Д.И. Менделеева. Протон имеет положительный электрический заряд, массу в 1836 раз больше массы электрона, размеры порядка 10 — 13 см. Электрический заряд нейтрона равен нулю. Протон, согласно кварковой гипотезе, состоит из двух «верхних» кварков и одного «нижнего», а нейтрон — из одного «верхнего» и двух «нижних» кварков. Их нельзя представить в виде твердого шарика, скорее, они напоминают облако с размытыми границами, состоящее из рождающихся и исчезающих виртуальных частиц.

Остаются еще вопросы о происхождении кварков и лептонов, о том, являются ли они основными «кирпичиками» природы и насколько фундаментальны. Ответы на эти вопросы ищут в современной космологии. Большое значение имеет исследование рождения элементарных частиц из вакуума, построение моделей первичного ядерного синтеза, породивших те или иные частицы в момент рождения Вселенной.

Источник