Физика веры
|
Скачать 2.44 Mb.
|
| Каждое новое достижение волновой теории света заставляло наделять эфир все новыми и новыми свойствами. Это — с одной стороны, а с другой — не было и экспериментов, которые позволили бы отрицать эфир. Постепенно, однако, объяснения световых явлений на основе эфирной гипотезы стали выглядеть все более искусственными. Стало складываться убеждение о несовершенстве основ классической физики. С целью выхода из кризиса был взят курс на разработку специальной физики — физики больших скоростей, близких к скорости света (релятивистская физика). В первую очередь следовало проверить действенность основных положений классической физики при световых и околосветовых скоростях. Классическая физика базируется на трех законах Ньютона, причем все законы вытекают как частный случай из законов общей теории. Классическая физика, таким образом, представляет собой пример великолепно разработанной теории, детали и общие принципы которой не претерпевают никаких изменений или исправлений уже несколько столетий. В основе классической физики лежит абсолютность пространства и времени, согласно которой ход времени (длительность его единицы, например, секунды) и размер тела (величина единицы длины, например, метра) неизменны в любых системах отсчета и не зависят от того, покоится система отсчета или движется каким-либо образом. Важнейшей основой классической физики является также принцип относительности Галилея, утверждающий, что опыты, проводящиеся в неподвижной системе, и такие же опыты, проводящиеся в системе, движущейся равномерно и прямолинейно, дадут одинаковые результаты, то есть все законы механики сохраняются для любых инерциальных систем отсчета. Инерциальные системы отсчета — системы, свободные от внешних воздействий и которые, следовательно, движутся равномерно прямолинейно или находятся в состоянии покоя (18,с.220). И, наконец, к основным положениям классической физики относится правило сложения скоростей: если источник движения, сообщающий телу скорость или среда. в которой тело движется со скоростью U, имеют в том же направлении скорость V относительно неподвижного наблюдателя, то скорость тела W относительно этого наблюдателя определяется правилом сложения скоростей, согласно которому W = V + U (20, с. 24). 2.1.2. Опыт Физо Прежде всего, возник вопрос о справедливости правила сложения скоростей при световых явлениях. Для его решения необходимо было провести эксперимент по сложению скорости движения среды (например, воды) со скоростью распространения света в этой среде. Но как провести такой эксперимент? Трудности его проведения заключались в том, что скорость света в воде U = с/п = 225 000 км/с, где с — скорость света в вакууме, с = 300 000 км/с; п — показатель преломления воды, п = 1,33. Скорость воды можно было бы сделать примерно 10 м/с, что в десятки миллионов раз меньше скорости света. Поэтому такой эксперимент долго не удавалось осуществить. Но оказалось, что указанное небольшое изменение скорости света можно измерить, если использовать явление интерференции. Интерференция — это сложение в пространстве двух или нескольких волн, при котором в разных его точках получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны. Интерференция характерна для волн любой природы: волн на поверхности жидкости; упругих (например, звуковых); электромагнитных (например, радиоволн или световых). Причем интерферируют только когерентные волны, то есть волны, имеющие постоянную разность фаз во времени (70, с. 290), Такими когерентными волнами-лучами являются, например, лучи, исходящие из одной точки источника света. Если два луча от одной точки источника света пустить по разным направлениям, а затем привести в одну точку, то в этой точке будет происходить интерференция света; если разность хода лучей, измеренная в количестве совершенных полуволн, составит четное число, то происходит сложение энергий этих лучей, и точка будет наиболее светлой; если же разность .хода составит нечетное число полуволн, то энергии лучей вычитаются, и точка будет наиболее темной. Таким образом, в зависимости от разности хода лучей освещенность в точке их встречи будет меняться. Зная длину волны света (от 0,4 микрона до 0,7), можно рассчитать, какую величину изменения скорости света можно измерить. Расчеты показали, что можно сделать установку, позволяющую определить изменение скорости света на одну стомиллионную долю, что даже лучше, чем требуется. Такую установку впервые изготовил, а затем осуществил на ней уникальный опыт в 1851 году известный французский физик А. И. Физо, В установке Физо луч от источника света с помощью полупрозрачной пластины разделялся на два луча, один из которых, отражаясь от зеркала, проходил через текущую воду по направлению ее движения, а второй — против движения. Скорость движения воды изменялась от 0 до 7 м/с. Оба луча направлялись далее в интерферометр, где наблюдалась интерференционная картина. По смещению интерференционных полос определялась разность времени прохождения лучей света в движущейся воде (по течению и против течения, 18, с, 818). Результаты опыта оказались неожиданными: сложение скорости света в воде со скоростью движения воды не соответствовало требованию классической физики: W = V + U. Опыт показал, что сложение скоростей происходит по соотношению W= U + V(1 -1/n), где п — показатель преломления воды; п = 1,33. Многократно проверенный опыт давал все время один и тот же результат. Он показывал, что скорость света не подчиняется правилу сложения скоростей. Напрашивался вывод, что классическая физика при больших скоростях, соизмеримых со скоростью света, неверна. Чтобы спасти классическую физику, ученые приняли гипотезу о движении света в эфире, находящемся между частицами воды и воздуха. Если предположить, что эфир не увлекается частицами вещества при их движении или увлекается частично в зависимости от величины показателя преломления, то становится понятным объяснение опыта Физо с позиций классической физики: скорость движения частиц вещества не передается полностью находящемуся между частицами эфиру и поэтому не складывается со скоростью света в эфире в соответствии с правилом сложения скоростей, и для среды с показателем преломления, близким к единице, эфир остается неподвижным. Таким образом была принята гипотеза существования неподвижного мирового эфира, согласно которой все тела Вселенной движутся в неподвижном мировом эфире. Такая гипотеза объясняла опыт Физо и спасала классическую физику. Забегая вперед, укажем допущенную этой гипотезой роковую ошибку- Опыт Физо, проводившийся на Земле, свидетельствует о том, что движущееся на Земле вещество не увлекает околоземной эфир. Достаточно было предположить, что только околоземный эфир неподвижен относительно Земли, а не выдвигать гипотезу о неподвижности всего мирового эфира. Но поскольку гипотеза была принята, перед учеными возник вопрос о ее экспериментальном подтверждении, Известно, что Земля в своем движении вокруг Солнца имеет скорость V = 30 км/с- Поэтому, если поставить опыт по обнаружению этой скорости движения Земли в мировом неподвижном эфире, то тем самым можно будет подтвердить справедливость гипотезы. Технически такой опыт осуществить трудно, и лишь спустя 30 лет после опыта Физо, то есть в 1881 году, впервые этот уникальный опыт был осуществлен американским ученым А. Майкельсоном. 2.1.3. Опыт Майкельсона Опыт Майкельсона — величайший из всех отрицательных, опытов в истории науки. Дж. Бернал Ученые рассчитывали на то, что исключительно высокая скорость света в сочетании с необычайной миниатюрностью его носителя — фотонов позволит уловить ничтожное влияние заполняющего все пространство эфира. Приняв неподвижный и невесомый эфир за реальную сущность, ученые полагали, что скорость Земли относительно этой субстанции можно определить следующим образом. Поскольку Земля движется в пространстве, на что указывает ее вращение вокруг Солнца, постольку она перемещается в эфире. Если находящийся на Земле наблюдатель сумет измерить скорость луча света, движущегося в направлений, совпадающем с направлением движения Земли (по течению в эфире), а также скорость встречного луча света (против течения в эфире), то он легко сможет убедиться в различии этих скоростей, Хитроумно приспособив для такого рода измерений высокочувствительный интерферометр, американский физик А. Майкельсон произвел свой знаменитый опыт, на основании которого рассчитывал получить различие скоростей в виде интерференционной картины. Каково же было удивление, когда никакого наложения оптических волн в зрительной трубе не получилось! Оказалось, что фотонам совершенно безразлично, куда лететь — по течению, против течения или же куда-то вбок (21,с.27). Вывод напрашивался один: движения Земли через эфир нет, а, следовательно, гипотеза неподвижного мирового эфира, на которую классическая физика возлагала большие надежды, неверна. Для спасения гипотезы неподвижного мирового эфира голландский ученый Лоренц (одновременно с американским ученым Фицджеральдом) предложил гипотезу сокращения размеров тела в направлении движения, Достаточно было предположить, что предметы, двигающиеся против течения эфира, изменяют свои размеры, сокращаются по мере приближения их скорости к скорости света. Считается, что в опыте Майкельсона действительно происходит "лоренцево” сокращение размеров тел, что, якобы, является экспериментальным подтверждением преобразований Лоренца, из которых математически следует это сокращение (20, с. 35). Правда, Гендрика Лоренца с его высокой научной щепетильностью очень смущало, что его идея была придумана, как принято говорить, по случаю, специально для объяснения конкретного эксперимента. Он писал: “Подобному введению особых гипотез для каждого нового опыта присуща... некоторая искусственностью (69, с. 53). Иными словами, Лоренц ощущал разрыв между своей гипотезой и построениями всей предыдущей физики. А гипотезу все-таки выдвинул! Причем, как оказалось, она верно описывала факты, но неверно их объясняла. Из преобразований Лоренца была получена также основная черта релятивистской кинематики — независимость скорости света от движения источника (18, с. 510). Последствия эксперимента Майкельсона оказались судьбоносными практически для всех научных идей XX века. 2.1.4. Изгнание эфира Но история наука не ограничивается перечислением успешных, исследований. Она должна сказать нам и о безуспешных исследованиях и объяснить, почему некоторые из самых способных людей не смогли найти ключа знания и как репутация других дала лишь большую опору ошибкам, в которые они впали. Максвелл Для дальнейшего развития теоретической физики нужна была теория, которая могла бы разрешить очередной сложившийся кризис. Долгое время попытки ученых в этом вопросе были тщетны, И лишь спустя почти четверть века после первого опыта Майкельсона выход из создавшегося положения в 1905 году предложил молодой Альберт Эйнштейн, опубликовав свою первую работу по теории относительности “К электродинамике движущихся тел”. Анализируя результаты опытов Физо и Майкельсона, Эйнштейн в своей работе приходит к выводу, что следует отказаться от введения понятия эфира, так как предположение о том, что эфир покоится одновременно в двух системах (в системе, связанной с Землей, в опыте Майкельсона и в неподвижной системе в опыте Физо), является абсурдным. В свое время опыт Физо был объяснен наличием мирового неподвижного эфира, в котором движутся все тела. Опыт Майкельсона опроверг эту гипотезу: скорость света относительна Земли всегда имела одно и то же значение независимо от того. движется ли Земля в направлении движения луча света или навстречу лучу. Это можно было бы объяснить движением Земли вместе с околоземным эфиром, в котором распространяется луч света- О возможности такого объяснения говорит и Эйнштейн, но тогда становится непонятным опыт Физо, показавший, что тело не движется вместе с эфиром. Как было установлено наукой много позднее, перемещающееся на Земле тело в опыте Физо действительно не движется вместе с эфиром внутри тела, так как этот эфир удерживается силой гравитации Земли. Однако Эйнштейн приходит к отказу от эфира не только на основании анализа опытов Физо и Майкельсона, но и в результате анализа всей истории развития физики, показанной в великолепно написанной книге “Эволюция физики”. Не найдя механического объяснения эфира, Эйнштейн выносит смертельный приговор эфиру: “Все наши попытки сделать эфир реальным провалились. Он не обнаружил ни своего механического строения, ни абсолютного движения. Все попытки открыть свойства эфира привели к трудностям и противоречиям. После стольких неудач наступает момент, когда следует совершенно забыть об эфире и постараться никогда больше не упоминать о нем” (20,с. 34). Обосновав отказ от эфира и то, что все явления в природе нельзя объяснить с механистической точки зрения, Эйнштейн приходит к мысли о несовершенстве основ классической физики. Он задумывает теорию, которая исправила бы основы классической физики, помогла выйти из создавшегося кризиса и послужила бы основой для дальнейшего развития теоретической физики. Созревший в физике кризис указывал на необходимость смены парадигмы в естествознании. Содержательная база парадигм в естествознании всегда строилась на выборе соответствующего принципа относительности, соответствующей геометрии пространства и постулировании существования некой универсальной среды, переносящей взаимодействия. Во времена Ньютона господствовали геометрия Евклида, принцип относительности Галилея, а на роль субстанции, переносящей взаимодействия, претендовал эфир. И вот эфир был отвергнут. Одна из трех опор, поддерживающих старую парадигму, рухнула. Но оказывается, к концу ХIХ века и две другие были сильно подточены. Давайте вспомним, каким представлялся мир ученым во времена Ньютона. Абсолютное, везде одинаковое, ни с чем не связанное, ни от чего не зависящее время. Абсолютное, всюду однородное пространство, с абсолютной, везде одинаковой и тоже ни от чего не зависящей геометрией. В таком абсолютном пространстве и таком абсолютном времени существует, подчиняясь физическим законам, вся материя. Например, закон всемирного тяготения определяет зависимость силы взаимного притяжения тел от величины их масс и расстояния между ними. И, конечно, все ученые были убеждены, что ни массы, ни силы, ни связывающие их законы не зависят от времени и пространства, так же как время и пространство ни от чего не зависят. И вот в 1826 году дерзкий смутьян из России Н. И. Лобачевский заявил: “Это не так. С силами, с массами тесно связано само время, от них зависит и строение пространства, то есть его геометрия” (105, с. 51). Но что означает зависимость геометрии от сил или от масс? Она означает, что пространство не является абсолютным и однородным, что геометрия его определяется величиной и распределением масс. Нет абсолютного, ни от чего не зависящего пространства, одинакового для всех. Нет и абсолютного времени, которое для всех текло бы совершенно одинаково. То есть наше реальное пространство оказывается неевклидовым. Искривление пространства прямо следует из основного уравнения Н. И. Лобачевского. Таким образом, путы, сковавшие геометрию со времен Евклида, первым разорвал Н. И, Лобачевский. Он построил более широкую геометрическую систему — пангеометрию, которая не отвергала, не сменяла геометрию Евклида, а просто отвела ей скромное место частного случая. Позже Б. Риман расширил содержание геометрии так, что и творение Лобачевского стало частным случаем. Геометрия Евклида представляла геометрию пространства с нулевой кривизной, геометрия Лобачевского — с отрицательной кривизной, а геометрия Римана — с положительной кривизной. Таким образом, необходимость разработки новой парадигмы в начале XX века была очевидна: эфир отвергнут. пространство — неевклидово (имеет кривизну) и не абсолютно. И вот в такой ситуации Эйнштейн взялся за разработку новой теории относительности, которая для современной физики явилась тем же, чем была для классической физики механика Ньютона. Все просто, когда уже найдено. И как неимоверно сложно, пока неизвестно, на каких подступах искать. 2.1.5. Немного о теории относительности Ньютон, прости меня. В свое время ты нашел тот единственный путь, который был пределом возможного для человека величайшего ума и творческой силы. |
Похожие:
 |
Основная образовательная программа впо по направлению подготовки... Основная образовательная программа впо по направлению подготовки 011200. 68 Физика |
 |
Рабочая программа по учебному предмету «Физика» «Физика» для 7-9-х классов составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта, с учетом... |
|
Василий Зеньковский Апологетика Апологетика Прот. В. Зеньковский Париж 1957 г Борьба веры и неверия. Отрыв от Церкви. Рационализм. Значение веры для человека. Вера соединима со знанием, с культурой. Основные... |
|
Конец Веры. Религия, Террор и Будущее Разума «Конец веры» — отважная и безжалостная попытка снести стены, ограждающие верующих от критики. Блестящий анализ борьбы разума и религии... |
|
Положение о Международном конкурсе видеотворчества «Мир веры» для... Международный конкурс молодых журналистов и режиссеров видеотворчества «Мир веры» (далее конкурс) в 2014 году будет проходить под... |
|
Физика элементарных частиц, физика высоких энергий, теория калибро-вочных... Некоторые результаты мирового уровня по направлениям научных исследований ияи ран 1 |
|
Методические рекомендации и требования для студентов, обучающихся... Приложение Требования фгос к уровню подготовки выпускника и к итоговой государственной аттестации |
|
Брюс Липтон Биология веры: Недостающее звено между Жизнью и Сознанием... Это открытие возвещает новую эпоху в истории медицины — и, скорее всего, новую ступень в эволюции человека. Авторитетный биолог и... |
|
Новые поступления за май-сентябрь 2011 Физика полупроводников Физика полупроводников [Текст] : учеб. / К. В. Шалимова. Изд. 4-е, стер. Спб. Лань, 2010. 390, [1] с ил., табл. (Учебники для вузов.... |
|
Изучение спектра атома водорода и определение постоянной ридберга.... Лабораторный модуль фкл-1 предназначен для постановки лабораторных работ по курсу «Квантовая физика» («Атомная и ядерная физика»)... |
|
Техническое задание На поставку Комплекта оборудования для лабораторного... Комплект оборудования для лабораторного практикума «Общая Физика» (Код окдп 3695360) |
|
Рабочая программа дисциплины дискретные сигналы и системы основная... Физика, утвержденного 17. 03. 00.(номер государственной регистрации 172 ен/сп) и типовой (примерной) программы дисциплины «Дискретные... |
|
Рабочая программа по предмету «Физика» в 11 классе составлена на... В. С. Данюшков, О. В. Коршунова), составленной на основе программы автора Г. Я. Мякишева (Программы общеобразовательных учреждений.... |
|
Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 01. 04.... В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: теория поля, электродинамика сплошных сред, теоретические основы электротехники... |
|
Книга Несомненности Использованы материалы официального интернет-сайта общины последователей Веры Бахаи в России |
|
Аллэн Стамп Основание нашей веры 160 лет Христологии в Адвентизме... |