Головна
Аксіологія / Аналітична філософія / Антична філософія / Антологія / Антропологія / Історія філософії / Історія філософії / Логіка / Метафізика / Світова філософія / Першоджерела з філософії / Проблеми філософії / Сучасна філософія / Соціальна філософія / Середньовічна філософія / Телеологія / Теорія еволюції / Філософія (підручник) / Філософія мистецтва / Філософія історії / Філософія кіно / Філософія науки / Філософія політики / Філософія різних країн і часів / Філософія самоорганізації / Філософи / Фундаментальна філософія / Хрестоматії з філософії / Езотерика
ГоловнаФілософіяФілософія науки → 
« Попередня Наступна »
Франк Філіп. Філософія науки. Зв'язок між наукою і філософією: Пер. з англ. / Заг. ред. Г. А. Курсанова. Вид. 2-е. - М.: Издательство ЛКИ. - 512 с. (Зі спадщини світової філософської думки; філософія науки.), 2007 - перейти до змісту підручника

5. Закони руху дуже малих матеріальних частинок

Лаплас у своєму знаменитому вислові про всезнаючого дусі, який знає все початкові положення і швидкості всіх частинок у всесвіті, стверджував, що цей дух міг би передбачити майбутнє всесвіту, виходячи з ньютоновских законів руху, якщо тільки він до того ж і ідеальний математик, який може інтегрувати диференціальні рівняння руху за будь-яких початкових умовах. Лаплас ясно говорить, що зто твердження беззастережно припускає, що всі частинки, навіть малі атоми, підкоряються одним і тим же законам руху, який висунув Ньютон, щоб вивести руху небесних тіл. Успіхи атомної фізики в XX столітті, мабуть, показують, що рухи субатомних частинок, таких, як електрони або ядра, насправді не виводяться з ньютоновских законів.

Найбільш відомим прикладом є рух електронів навколо ядра атома водню, відповідно до теорії Нільса Бора. Згідно законам Ньютона, негативно заряджений електрон рухався б навколо позитивного ядра по круговій орбіті будь-якого радіусу, але Бор показав, що спектральні лінії, генеровані воднем, можуть бути виведені правильно лише в тому випадку, якщо ми допустимо, що можливі рухи по кругових орбітах тільки певних радіусів. Це означає, що повинні існувати закони, що виключають більшість орбіт, що визначаються законами руху Ньютона. Наведемо простий приклад: у випадку атома водню єдиними орбітами, які сумісні з спостерігаються спектральними лініями, є ті, момент кількості руху яких виражається цілим кратним числом певній постійній, яка дорівнює Л/2ті, де h - постійна Планка, яка зустрілася нам у попередньому параграфі в вираженні енергії світлового кванта частоти v. Ця енергія кванта Лу вимірюється в фотоелектричні ефекті і, отже, h може бути визначена. Обмеження Бора не можна вивести з класичної механіки. Тоді постало питання про те, як треба змінити ньютоновскую механіку, щоб серед можливих траєкторій можна було вибрати деякі особливі, як єдино можливі.

Вирішення цього питання належить французу Луї де Бройля, який у той час був ученим-істориком і фізиком-любителем. Його зацікавили фотони як частки, рухи яких визначалися не законами механіки, а законами диффракции. Якщо довжина хвилі світла мала в порівнянні з розмірами перешкод або отворів, то траєкторіями фотонів є промені в сенсі геометричної оптики; вони можуть розглядатися як траєкторії частинок. Однак при проходженні через невеликі отвори або близько невеликих перешкод шляху фотонів визначаються хвильової теорією і концепція траєкторії повинна бути відкинута повністю. Ідея де Бройля полягала в тому, щоб трактувати рух малих часток таким же чином. Його відправним пунктом була обставина, що в оптиці тільки дуже приватний тип явищ може бути описаний за допомогою пучків світлових променів і їх ортогональних поверхонь, тобто поверхонь фронту хвиль. Оптичні ж явища в загальному плані описуються за допомогою «хвильового рівняння»-диференціального рівняння ня другого порядку.

Рішення цього рівняння може бути витлумачено в сенсі пучка променів і деякого ортогонального сімейства хвильових поверхонь, коли всі перешкоди або щілини мають розміри, дуже великі в порівнянні з довжиною світлової хвилі. Де Бройль вважав, що, можливо, траєкторії часток в ньютонівської механіці грають ту ж роль, що і шляхи світлових променів в оптиці; може бути, ці траєкторії описують тільки дуже спеціальний тип руху. У механіці можуть мати місце явища, які описуються узагальненої механікою, що знаходиться в такому ж відношенні до ньютонівської механіці траєкторій, в якому загальна хвильова теорія світла знаходиться до геометричної оптики світлових променів, або фотонів, що рухаються по певних траєкторіях.

Для того щоб формулювати це узагальнення, де Бройль припустив, що можна ввести такий тип хвиль (названих ним «хвилями матерії» і відомих під назвою хвиль де Бройля), які пояснюють траєкторії матеріальних часток за допомогою теорії диффракции таким же чином, як загальна хвильова теорія пояснює шляхи світлових променів. Було ясно, що рухається фотон має довжину хвилі Я, рівну довжині світлової хвилі, частиною якої цей фотон є. Для того щоб приписати довжину хвилі рухається частці, що має масу т і швидкість v, була необхідна нова гіпотеза, і вона дійсно була висунута де Бройлем. Вона була простою і природною. Коли Ейнштейн ввів фотони, він зосередив свою увагу на механічному імпульсі фотона. Із загальної теорії електромагнітного поля випливає, що кожна порція електромагнітної енергії Я, поширювана зі швидкістю с, чинить тиск (світлове тиск) на те матеріальне тіло, на яке вона падає; отже, вона повідомляє цьому тілу певний імпульс р. З теорії електромагнітного поля Максвелла математично випливає, що цей імпульс дорівнює р = Е / с. Це дало підставу Ейнштейну укласти, що імпульс фотона (енергія Е = h \) р = h \ jc або h / X, оскільки довжина хвилі пов'язана з частотою v допомогою співвідношення ^ v = с. Якщо, з іншого боку, частка маси m рухається зі швидкістю v (малу в порівнянні з швидкістю світла с), то імпульс цієї частки, згідно ньютоновским законам, є р = mv. Гіпотеза де Бройля полягала просто в тому, що рух частинки визначається радіацією, фотони якої мають той же імпульс, що і частка. Це означає, що довжина хвилі X цієї радіації визначається співвідношенням р = mv = Av / c = h / X або X - h / mv, відомим як «співвідношення де Бройля». У такому випадку закон руху часток такий:

Якщо малі частинки, що володіють масою т і швидкістю v, рухаються крізь щілини в діафрагмі або близько перешкоди, то вони поводяться як фотони з довжиною хвилі X = h! mvi тобто довжиною хвилі де Бройля.

Опишемо типовий експеримент: джерело електронів (заряджених частинок) Я, діафрагма з двома щілинами Sj і S2 і екран, паралельний діафрагмі на відстані D від останньої. Р може бути розташований симетрично стосовно і S2 (рис.34) Якщо відстань SiS2 мало, то частка, що йде з Р через «Si або S2 і падаюча на екран, буде рухатися майже 'перпендикулярно до діафрагми.

Для того щоб можна було спостерігати потрапляння частинок на екран, припустимо, що останній покритий сульфідом цинку; тоді будь-яке попадання створюватиме світло-лое пляма. Що відбувається, коли промінь, що складається з електронів, випускається з Я, проходить через щілини і падає на екран? Якщо частинки мають масу т і швидкість v, то хвиля де Бройля з довжиною хвилі X = hjmv випускається з Р, проходить через дві щілини і створює на екрані дифракційні картину, що складається з яскравої центральної смуги, паралельної яскравою смузі на відстані DX / a = Dhjtnva , і інших більш слабких смуг. Якщо число електронів, що падають в одиницю часу, дуже велике, то смуги створюються майже негайно, але якщо щільність потоку електронів невисока, так що електрони падають на екран тільки з великими інтервалами, то спалаху будуть з'являтися найчастіше в центральній області, дуже рідко в темних місцях між смугами і досить часто в області перших яскравих смуг праворуч і ліворуч на відстані DX / a = Dhjtnva. Якщо задані умови експерименту, то ми можемо однозначно обчислити його результат - статистичний розподіл спалахів на екрані. Чи означає це, що ми знаємо закон руху однієї окремої частки? Безумовно, не існує закону, на основі якого можна було б стверджувати, де окрема частка досягне екрану; і більше того, якщо ми будемо знати місце падіння частки на екран, то немає способу дізнатися, чи пройшла ця частинка через щілину Si або S2 діафрагми. Тому ми можемо сказати, що теорія де Бройля дозволяє описати доступні спостереженню результати при доступних спостереженню початкових умовах, але не визначає «траєкторію частинки». Для кращого розуміння було б корисно розглядати два спеціальних крайніх випадку. Спочатку припустимо, що щілина S2 закрита. Якщо ми пренебрежем диффракция, виробленої окремої щілиною, то проходження електронів через Sі не створить ніякої зміни в розподілі яскравих і темних смуг. Електрони падають на екран так само часто в центральній області, як і в «темному місці». Спалахи розподілятимуться по екрану рівномірно, З іншого боку, якщо дві щілини розташовані один від одного на великій відстані, тобто якщо відстань з великого порівнянні з Л, то відстань від першої смуги до1 центральної прагне до нуля і смуги зливаються з центральною. Всі частинки падають на екран у цбйтральной зоні, і за її межами утворюється тешц $ я> Результат експерименту розраховується за досШндо спостереженню початковим умовам при по-мощі математичної теорії інтерференції хвиль при наі & РШ двох щілин і S2. Такі розрахунки говорять нам ^ як багато спалахів ми будемо спостерігати в будь-який;
« Попередня Наступна »
= Перейти до змісту підручника =
Інформація, релевантна "5. Закони руху дуже малих матеріальних частинок"
  1. «ЄВРАЗІЙСЬКА КОНЦЕПЦІЯ КУЛЬТУРИ»
    законами іншого цілого: "Ми не вирощували свій логос, він нам дістався задешево. Цей« штемпелеванной розум »не мав коренів в глибинах народного життя, він нав'язувався їй ззовні". І це все, зауважує філософ, називалося «просвітництво народу», "відтепер зростання однієї культури, імпортної, вчиняється за рахунок іншого - національний" [10]. Для Федотова особливо цікаві XVII - XVIII століття європейської історії.
  2. 5. Закон достатньої підстави
    закон, який збігається з формально-логічним законом не тільки формально ~ за назвою, а й по суті. Зміст його свідчить: «Будь-яка справжня думка повинна бути достатньо обгрунтованою». А сверхлогіческую думка теж повинна мати і сверхлогіческіе критерії істини, які збігаються зі сферою нематеріального, духовного. Без конвергенції та синтезу матеріального і ідеального, матерії і свідомості
  3. Глава дев'ята. ТЕОРІЯ ПРАВА ЯК ЮРИДИЧНА НАУКА
    закономірного і випадковому в праві, основним правовим системам, іншим головним характеристикам права в цілому як соціального інституту. Походження ж права було розглянуто в главі третій цієї книги. Тривалий час на попередньому етапі вітчизняної юридичної думки право розглядалося в нерозривній єдності з державою як продукт і інструмент держави, як основа
  4. Глава тринадцята. НОРМА ПРАВА
    законодавці обходять, як сказав Феофат, те, що відбувається лише в одному або двох випадках. А ось висловлювання Цельса: права не встановлюються виходячи з того, що може статися в одиничному випадку. Думка Ульпіана: права встановлюються не для окремих осіб, а загальним чином. Словом, норма права - це узагальнення, соціально-правова типізація тих чи інших суспільних відносин, станів.
  5. Sssn У міру розвитку людства його сукупний духовний досвід постійно збагачується, і в кожну наступну епоху людина стоїть перед все більш складним вибором духовних орієнтирів. Ситуація особливо ускладнюється у зв'язку з тим, що диференціація духовного досвіду супроводжується його фрагмент-ризації, коли людина під тиском соціокультурних установок, духовних інтуїцій і особистого духовного досвіду вихоплює лише окремі сторони і прояви духовної реальності, тому для одних вона залишається обмеженою індивідуальним і суспільним свідомістю і, таким чином, не виходить за межі людського світу, а для інших простягається до висот і глибин Абсолюту. В результаті духовна ситуація сучасної людини виявляється досить невизначеною порівняно зі строго регламентованої міфологічної картиною світу. Людина може усвідомлювати і пізнавати себе як завгодно, з будь-яким ступенем фрагментарності - через окремі здібності і схильності, пристрасті, характер, долю. Але все це Гегель справедливо називає розрізненням особливого в людині. Субстанціальне, сутнісне в людині є дух. Справжнє розгляд духу, спрямоване на розкриття життя духу, передбачає ставлення до духу як живому. Власне, всі філософські і богословські концепції різняться між собою тим, як вони розуміють це якість духу - бути живим, у чому вбачають його життєвість. Розуміння духу в давнину було дуже обмеженим; лише греки «вперше з усією визначеністю спіткали як дух те, що вони протиставляли себе як божественне; але і вони ні в філософію фії, ні в релігії не піднялася до пізнання абсолютної нескінченності духу; ставлення людського духу до божества ще не є тому у греків абсолютно вільним; тільки християнство вигляді вчення про втілення бога в людині і про присутність святого духа у віруючій громаді надало людській свідомості абсолютно вільне ставлення до нескінченного і тим самим зробило можливим второпати пізнання духу в його абсолютній нескінченності »52 . Еволюція духовного досвіду не зводиться до інтелектуальної діяльності, представленої в найбільш розвиненому вигляді формами теоретизації та концептуалізації дійсності, а повинна розглядатися насамперед як безпосередній досвід взаємодії людини з духовною реальністю, який у своїх вищих точках доходить до злиття з Божественним Духом. Досягнення цієї точки означає перехід від світу до Істини, що супроводжується духовним переворотом всього людської істоти. Вибірковість відповіді на питання, що штовхає людину до духовних шукань, що вимагає величезної духовної напруженості, - розум, божественне провидіння або соціальні умови, - робить неможливою фундаменталізації конкретної підстави і тим самим однозначне теоретичне вирішення проблеми. Правда, спроби розібратися в хитросплетіннях різних зв'язків - несвідомих, чуттєвих, інтелектуальних, що створюють багатство і неозоре різноманіття духовного життя людини, - робилися. Так, Платон виводив ієрархію людей з їхніх душевних схильностей, Маркс вважав духовність обумовленої соціально-економічними умовами життя, а Фрейд вбачав причини людської поведінки взагалі і духовного досвіду зокрема в несвідомому. Однак найбільше, що давали різні концепції людської природи, - це вкрай абстрактні пояснювальні схеми, що не застосовні до жодної індивідуальній долі, яка є головною ареною совершающейся духовної еволюції. Її не заженеш ні в яку схему, тканина цієї еволюції подієва і виткана з вчинків, духовний зміст яких не збігається з їх мотиваційної або целерациональ-ної оцінкою. Оцінка подій духовного життя можлива тільки з позицій вищого, а в межі - досконалого, як би еталонного, духовного досвіду, по відношенню до якого більш елементарні форми виступають як підготовчі щаблі. sssk aaan ПРОБЛЕМА ВИХІДНОЇ ВІДНОСИНИ ЛЮДИНИ ДО ДУХОВНОЇ РЕАЛЬНОСТІ
      закон, вищий розум, абсолютна ідея, або як персоніфікований і животворящий Дух. У виборі цієї установки людина вільна, і ця свобода - головна в житті людини. Оскільки дух завжди проявляє себе як активність, як здатність здійснювати реальний вплив на зовнішній світ і на людину, своєрідним «ключем» до його розуміння є поняття сили. «Сила» не має специфічного
  6. ЕВОЛЮЦІЯ ДУХОВНОГО ДОСВІДУ
      законів, які можна точно обчислити і передбачати »90. Маг не сумнівається, що одні й ті ж причини завжди будуть породжувати одні й ті самі наслідки, так що вчинення потрібного обряду неминуче призведе до бажаного результату. У цьому сенсі вплив магії на невидимий світ мало чим відрізняється від впливу науки на світ чуттєвих речей, різниця полягає лише в тому, що магія вбачає «живу
  7. ПОРІВНЯЛЬНИЙ ТЕМАТИЧНИЙ АНАЛІЗ НАВЧАЛЬНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ПО КУРСУ «КОНЦЕПЦІЇ сучасного природознавства»
      законів логіки. Виділяються три напрями наукового знання: природознавство (знання про природу), суспільствознавство і наука про людину. Вказуються основні функції науки. Окремий розділ присвячений теорії як формі наукового знання. Розглядається структура наукової теорії, основні наукові поняття. 2. МЕТОДИ ПРИРОДНО-НАУКОВОГО пізнав Його М.І. Потєєв. Концепції сучасного природознавства.
  8. Словник термінів
      закономірність і причинний обумовленість всіх явищ природи і суспільства. ДОМІНАНТА - чільна ідея, основна ознака, найважливіша складова частина чого-небудь. Природознавство - сукупність наук про природу. ІДЕАЛІЗМ - ??філософське переконання, що визначає об'єктивно дійсне як ідею, дух, розум, що розглядає матерію як форму прояви духу. Індетермінізм -
  9. 3. Ідейні течії і суспільно-політичний рух XIX в.
      закони. Поділ суспільства на стани розумілося ним як одвічне і закономірне явище. Дворянство зобов'язане було «підноситися» над іншими станами не тільки благородством походження, але і моральним досконалістю, освіченістю, корисністю суспільству. Н.М. Карамзін протестував проти запозичень з Європи та намічав програму дій російської монархії. Вона передбачала
  10. Онтологічні ідеї античних філософів
      законів дозволяє вирішити багато проблем фізики »18. Ще глибше розвинув вчення Левкіппа про атомах і порожнечі Демокріт, створивши на його основі струнку цілісну атоміческіе доктрину, де їм все було продумано до деталей і кожна деталь надійно пригнана до іншої. Він посилює значення вихрового руху в світобудові, надаючи йому якості «неминучості» - свого роду Долі, Божественної
  11. ПРОБЛЕМА ПОШУКУ позаземних цивілізацій
      закони термодинаміки і теорія відносності. Ці фундаментальні дисципліни сформульовані для світу матеріальних об'єктів, а у вакуумі їх немає, вони відсутні. Зате абсолютний вакуум має властивості кривизни та кручення, характерною особливістю яких є наявність вихорів, що переносять інформацію без втрати енергії. З властивостей торсіонних полів вже відомо: - що торсіонні поля
  12. Ноокосміческій характер майбутньої парадигми
      закономірності всього, що відбувається, про нескінченність Життя і нескінченному устремлінні всього сущого до удосконалення »122. Революційне за своїм змістом і проголошеної концепції вчення «Таємної Доктрини» - це потужний прорив пізнання на рівень нового космічного мислення. У цьому навчанні, мабуть, вперше за всю історію земної науки робиться спроба синтезу філософії, релігії і традиційної
© 2014-2020  ibib.ltd.ua