УДК 53.01 (075)
ББК 22.3 22.3я7
П-80
ISBN 978 966 534-306-6

Название: Физика очеловеченная и одухотворенная. Книга вторая.

Автор: А. Т. Проказа, В.И. Ильченко
Рецензенты: Голубничий П.И., доктор физико-математических наук, профессор. Савченко С.В., доктор педагогических наук, профессор.
Издательство: «Світлиця», г. Луганск
Год: 2009 г.
Страниц: 389 стр.
Формат: pdf
Язык: русский

Скачать  книгу целиком в формате PDF

Скачать книгу по разделам в формате PDF:

РАЗДЕЛ 1. Теория квантовых явлений

РАЗДЕЛ 2. Картины мира

РАЗДЕЛ 3. Педагогический аспект физики очеловеченной и одухотворенной

Приложения, Заключение, Содержание

Вторая книга под таким названием является логическим продолжением и завершением основных идей и принципов, реализованных авторами в первой книге, посвященной «очеловечиванию» содержания теорий механических, тепловых и электромагнитных явлений.

Физико-гуманитарные знания общекультурной ориентации применительно к теории квантовых явлений и содержание картины мира представлены во второй книге, где также рассмотрены и некоторые педагогические аспекты проблемы духовно-гуманитарного потенциала физики.

Учебное пособие будет полезно студентам и преподавателям, учащимся и учителям, а также всем, кого волнуют проблемы познания и образования, мироздания и смысла жизни.

Вместо предисловия

В 2005 году в декабре месяце исполняется 105 лет со «дня рождения» квантовой физики, которая сегодня органически, тесно и неразрывно связана с научно-техническим прогрессом, охватившем практически все сферы человеческой жизни.

В декабре месяце 1900 года 42-летний ординарный профессор Макс фон Планк впервые высказал «сумасбродную» идею о порционном (дискретном) изменении энергии, минимальная порция которой пропорциональна частоте излучения. Коэффициентом пропорциональности между энергией и частотой выступала некая константа к, которая и стала своеобразной «меткой» квантовых явлений. Об этой фундаментальной физической константе мы будем вспоминать достаточно часто, называя ее, как принято в науке, постоянной Планка.

С позиции сегодняшнего дня просматриваются истоки квантовой физики, о которых тогда никто даже и не подозревал. Еще в 1809 году Пьер Прево впервые заговорил о лучеиспускании и лучепоглощении, причем обратил внимание на одной закономерности: тела, которые лучше других излучают свет, лучше его и поглощают.

Коль скоро основная цель нашей книги — «очеловечивание» знания и физика «в лицах», то приведем несколько сведений об этом швейцарском физике, философе и литераторе.

П.Прево (1751-1839) родился в Женеве, где и получил юридическое образование. Был учителем и занимался литературной деятельностью в Голландии и Франции; член Академии наук и профессор философии в Берлине; профессор философии и общей физики в Женевской Академии; член Лондонского и Эдинбургского королевских обществ; член Парижской Академии наук.

Пьер Прево ввел понятие подвижного, динамического теплового равновесия и показал, что процессы испускания и поглощения тепла протекают одновременно, непрерывно и независимо друг от друга, и переход тепла не является односторонним, а является результатом взаимного лучистого теплообмена. Он автор двухтомного философского труда «Опыт философии или изучение человеческого ума».

Только через полвека идеи Пьера Прево получили дальнейшее развитие в научных исследованиях Густава Кирхгофа (1824-1887), Йозефа Стефана (1835-1893), Людвига Больцмана (1844-1906), Джона

Стретта — лорда Рэлея (1842-1919), Джеймса Джинса (1877-1946), Вильгельма Вина (1864-1928) и, наконец, Макса Планка (1858-1947).

Эту «логическую цепочку» научных событий мы рассмотрим в дальнейшем повествовании, а заодно «с большем почтением» отнесемся к этой плеяде великих ученых.

Так как «нельзя объять необъятное», основное наше внимание будет сосредоточено не на истоках, а на процессе становления и развития квантовой механики, как теории квантовых явлений.

Непосредственным творцам этой удивительной и уникальной, в высшей степени необычной физической теории в 1900 году было:

Максу Борну — 18 лет; Нильсу Бору — 15; Эрвину Шредингеру — 13; Луи де Бройлю — 8; Хендрику Крамерсу — 6; Вольфгангу Паули — 7 месяцев; Джорджу Уленбеку — 8 дней; через 8 месяцев родится Энрико Ферми; ровно через один год «явится миру» Вернер Гейзенберг; через два года с разницей в один месяц «издадут первые звуки» еще два будущих гения Сэмюэль Гаудсмит и Поль Дирак, а еще через четыре года — Ральф Крониг.

Если учесть, что к 1926-1927 гг. квантовая механика в основном была создана, можно сделать впечатляющий вывод о возрасте ее создателей!

Поставщиками научных идей, экспериментальных данных, критиками и оппонентами, толкователями и разъяснителями многих проблем, связанных с квантовыми подходами в научных исследованиях, были: Альберт Эйнштейн (1879-1955); Вильгельм Рентген (1845-1923); Анри Беккерель (1852-1908); Арнольд Зоммерфельд (1868-1951); Анри Пуанкаре (1854-1912);Эрнест Резерфорд (1871-1937); Пауль Эренфест (1880-1933); Артур Комптон (1892-1962); Леон Розенфельд (1904-1974) и др.

Все сказанное и многое другое порождает мысли:

• На «пустом месте» ничего не возникает.
• «Пустая голова» не размышляет.
• «Пустое сердце» не способно чувствовать.
• Без цели жизнь бессмысленна.
• Без воли нет целенаправленных действий.
• Без разума нет понимания происходящего.
• Без эмоций нет ощущения красоты.
• Без познавательного интереса нет стремления к истине.

С незапамятных времен человека волнует вопрос о свободе воли и мысли. Почему в определенных обстоятельствах человек подумал и поступил именно так, а не иначе? Всегда ли можно предвидеть его собственные поступки, а тем более линию поведения?

В древнегреческих трагедиях поведением людей правил неотвратимый рок, предопределяя их судьбы. Однако человеческая

мысль искала и другие решения проблемы свободы воли. Об этом спорили богословы, включая в эти споры и вопрос об ответственности людей за свои поступки; причем ответственности, прежде всего, перед богом.

Крайнюю позицию с научной точки зрения выразил Лаплас на основе законов ньютоновской механики. Детерминизм по Лапласу выражается в том, что при сколь угодно точном задании начальных координат и скоростей материальных точек некоторой замкнутой механической системы с той же точностью можно определить координаты и скорости в любой последующий момент времени. Это открывает принципиальную возможность предвидения на основе мирового уравнения Лапласа.

Вопрос о свободе воли решался и не научным способом. В богословские и научные споры вмешивалась инквизиция с очень печальными последствиями.

Немногих, проникавших в суть вещей

И раскрывавших всем души скрижали,

Сжигали на кострах и распинали,

Как вам известно, с самых ранних дней.

Так поэтически обрисовал ситуацию «проникновения в суть вещей» великой Иоганн Вольфганг фон Гете. Гонимыми были, как правило, ученые-естествоиспытатели.

Может показаться, что программа Лапласа имеет фигуральный характер, потому как практически невозможно написать и решить дифференциальные уравнения движения всех тел во Вселенной и, тем более, определить для них начальные условия, чтобы однозначно предсказать будущее. Непреодолимые трудности здесь технического характера, а не принципиальные. Однако вряд ли кто-нибудь из ученых- физиков ломал себе голову над проблемой решения мирового дифференциального уравнения Лапласа.

Механический детерминизм в его ньютоновской форме оказался несостоятельным не только в механике множества тел, где роль случайности может быть сведена к невозможности однозначно определить начальные условия для каждого из тел, но еще более остро старое определение причинности оказалось неприменимым даже для одного тела, если это тело — элементарная частица микромира.

«Простейшее» движение электрона в атоме водорода «отказалось подчиняться» динамическим законам Ньютона и механическому детерминизму!

В этом и состоит самый удивительный и самый плодотворный результат физики XX века! Результат этот «подарила миру» квантовая физика, в основе которой современная физическая теория — квантовая механика!

Содержание