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.