 |
Теория электромагнитного поля Максвелла
|
|
|
|
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Естественнонаучная картина мира»
на тему «Переход от электро-магнитной теории к специальной теории относительности»
Выполнил:
студент 2 курса
Факультета истории и социальных наук
Направления:История
Васильев Юрий Евгеньевич
Руководитель:
Доцент
кафедры методики обучения
безопасности жизнедеятельности
Спицына Татьяна Анатольевна
Содержание
Введение. 3
1. Теория электромагнитного поля Максвелла. 4
2. Переход от электромагнитной теории Максвелла к СТО Эйнштейна 6
3. Специальная теория относительности А.Эйнштейна. 11
Заключение. 14
Список литературы.. 15
Введение
Для физика начала XIX в. не существовало понятия о поле как реальной среде, являющейся носителем определенных сил. Но в первой половине XIX в. началось становление континуальной, полевой физики. Одновременно с возникновением волновой теории света формировалась совершенно новая парадигма физического исследования — полевая концепция в физике. Здесь особая заслуга принадлежит великому английскому физику М. Фарадею.
Экспериментальные открытия Фарадея были хорошо известны, и он еще при жизни приобрел огромный авторитет и славу. Однако к его теоретическим взглядам современники в лучшем случае оставались безразличными. Первым обратил на них серьезное внимание Дж.К.Максвелл. Он воспринял эти представления, развил их и построил теорию электромагнитного поля. Выработанное в оптике понятие «эфир» и сформулированное в теории электрических и магнитных явлений понятие «электромагнитное поле» сначала сближаются, а затем, уже в начале XX в., с созданием специальной теории относительности, полностью отождествляются.
|
|
|
Таким образом, понятие поля оказалось очень полезным. Будучи вначале лишь вспомогательной моделью, это понятие становится в физике XIX в. все более и более конструктивной абстракцией. Она позволяла понять многие факты, уже известные в области электрических и магнитных явлений, и предсказывать новые явления. Со временем становилось все более очевидным, что этой абстракции соответствует некоторая реальность. Постепенно понятие поля завоевало центральное место в физике и сохранилось в качестве одного из основных физических понятий.
Теория электромагнитного поля Максвелла
Эта теория представлена в сжатой и простой (изящной) форме в виде шести уравнений в частных производных. Система взглядов, которая легла в основу уравнений Максвелла, получила название теории электромагнитного поля Максвелла.
Хотя эта система уравнений имеет простой вид, но чем больше сам Максвелл и его последователи работали над ними, тем более глубокий смысл открывался им. Генрих Герц, который экспериментально получил электромагнитные излучения, предсказанные теорией Максвелла, говорил о неисчерпаемости уравнений Максвелла. Герц отмечал: «Нельзя изучать эту удивительную теорию, не испытывая по временам такого чувства, будто математические формулы живут собственной жизнью, обладают собственным разумом, - кажется, что эти формулы умнее нас, умнее даже самого автора, как будто они дают нам больше, чем в свое время в них было заложено».
Необходимо, однако, отметить, что свои уравнения Максвелл получал иногда вопреки правилам математики. Для него исходными были физические идеи и соображения, которые он облекал самостоятельно в математическую форму. Поэтому для современников его теория выглядела странной и непонятной, и многими учеными воспринималась скептически до тех пор, пока Герц не дал ее всестороннее экспериментальное обоснование. [2]
|
|
|
Среди постоянных величии, входящих в уравнение Максвелла, была константа с. Применив уравнение к конкретному случаю, Максвелл нашел, что она точно совпадает со скоростью света. Процесс распространения поля будет продолжаться бесконечно в виде незатухающей волны, поскольку энергия магнитного поля в пустоте полностью переходит в энергию электромагнитного поля, и наоборот. Причем свет, так же как и электромагнитное поле, распространяется в пространстве в виде поперечных волн со скоростью с = 300 000 км/с. Из всех этих совпадений видно, что свет имеет электромагнитную природу, что световой поток - это поток электромагнитных волн. В световых волнах колебания совершают напряженности электрического и магнитного полей, а носителем волны служит само пространство, которое находится в состоянии напряжения.
Открытие Максвелла сравнимо по научной значимости с открытием закона всемирного тяготения Ньютона. Труды Ньютона привели к введению понятия всеобщего закона тяготения, труды Максвелла - к введению понятия электромагнитного поля и электромагнитной природы света. Работы Максвелла привели ученых к признанию нового типа реальности - электромагнитного поля, которое не совместимо с материальными точками и вещественной массой классической физики. Поле - это новая фундаментальная физическая реальность. Поэтому представления о поле должны выступать в качестве первичных, исходных понятий. Как отмечал А. Эйнштейн, электромагнитное поле не нуждается даже в эфире, поскольку поле само является фундаментальной реальностью.
В работах по принципиальным вопросам физики А. Эйнштейн ввел понятие «программа Максвелла», которую толковал как «полевую программу». Сам Эйнштейн стоял на позициях полевой программы и до конца своей жизни стремился построить единую теорию поля, хотя и безуспешно. [2]
В конце XIX века теория Максвелла стала играть ведущую роль в физике, и вместе с тем она вступила в противоречие с МКМ. Вместо принципа дальнодействия она выдвинула и обосновала прямо противоположный принцип близкодействия, согласно которому силовое действие передается от точки к точке. Скорость света включена в новую теорию, что хотя бы в скрытой форме противоречит бесконечно большим скоростям, допускаемым в классической физике. Наконец, открыт новый тип физической реальности - поле, которое не сводится ни к материальным точкам, ни к веществу, ни к атомам. Если к этому добавить обнажившиеся противоречия и слабые стороны самой классической физики, то станет понятно, что в конце XIX века стремительно нарастал кризис механистической научной картины мира.
|
|
|
|
|
|
