Развитие представлений о механизмах взаимодействия

3.3.1 Дальнодействие и близкодействие. Концепция поля.

3.3.2 Современные представления о передаче взаимодействий

3.3.3 Четыре фундаментальных взаимодействия

3.3.3.1 Тип и количество зарядов.

3.3.3.2 Кванты поля, переносящего взаимодействие.

3.3.3.3 Радиус взаимодействия.

3.3.3.4 Сила взаимодействия.

3.3.4 Nequaquam vacuum

3.4 Несостоятельность механического детерминизма

3.4.1 Существо концепции детерминизма. Понятие состояния

3.4.2 Молекулярно-кинетическая теория: неизбежность случайности

3.4.3 Динамический хаос

3.3.1. Дальнодействие и близкодействие. Концепция поля.

Рационалистическое мировоззрение предполагает, что любое событие имеет причину, и эта причина материальна: воздействие со стороны материального тела (тел). Поэтому любая программа рационального объяснения окружающего мира включает представления о механизмах взаимодействия материальных объектов.

В античности наиболее разработанные представления о взаимодействии были созданы Аристотелем. Он понимал взаимодействие как одностороннее воздействие движущего на движимое. С его точки зрения, лошадь действует на телегу, в которую впряжена, в то время как телега на лошадь — нет. Лошадь вряд ли с этим согласится, но ее не спрашивают.

Другая особенность взглядов Аристотеля вытекала из его убежденности в отсутствии пустоты в мире. Раз так, то между любыми двумя телами найдется цепочка тесно прилегающих друг к другу тел, которые передают воздействие друг другу при непосредственном контакте. Четко сформулирована эта концепция близкодействия была уже в XVII веке, Рене Декартом. В механике Декарта взаимодействие происходит только путем давления или удара, то есть при соприкосновении тел.

Концепция близкодействия предполагает, что взаимодействие возможно только при непосредственном контакте взаимодействующих объектов, а любое действие на расстоянии должно происходить через материальных посредников.

Благодаря Ньютону стало ясно, что действие одного тела на другое — это все­гда и действие второго на первое, взаимодействие. В механической картине мира считалось, что гравитация — единственный тип взаимодействия, которым можно объяснить всё. Известная всем со школьной скамьи формулировка закона всемирного тяготения[14] предполагает, что взаимодействие передается мгновенно и без какого-либо материального посредника. Это — концепция дальнодействия.

Концепция дальнодействия предполагает, что взаимодействие материальных тел не требует материального посредника и может передаваться мгновенно.

Сам Ньютон о мгновенном действии на расстоянии высказывался очень осторожно, подчеркивая, что принимает его только за отсутствием фактов, говорящих об обратном. «При­чину этих свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю... Довольно того, что тяготение на самом деле существует, действует согласно изложенным нами законам и вполне достаточно для объяснения движения всех небесных тел и моря» — писал он.

В XVIII и начале XIX века резко возрос интерес к электрическим и магнитным явлениям. Было установлено наличие двух типов зарядов, отличие проводников от диэлектриков, открыт закон Кулона для электрических зарядов и элементарных магнитов. Устанавливается связь электрических и магнитных явлений: действие тока на стрелку компаса, действие магнита на провод с током, явление электромагнитной индукции.

До поры все открытия трактовались в рамках механической картины мира: электрические и магнитные явления сводились к механическому движению особых субстанций — электрического и магнитного флюидов (жидкостей); не подвергался сомнению принцип дальнодействия. Однако теории получались крайне противоречивыми и, главное, — многочисленными. Попытки построить единую теорию на основе идеи дальнодействия неизменно проваливались.

Английский экспериментатор Майкл Фарадей обратил внимание не на сами заряды и токи, а на то, что происходит в окружающем их пространстве. Он объяснил электризацию проводников и намагничивание вещества как процессы, передающиеся постепенно, от точки к точке. А поскольку передача происходит и через вакуум, то и там должен быть какой-то материальный посредник. Так возникла идея электромагнитного поля, передающего взаимодействие. Развил и математически оформил эту идею Максвелл. Благодаря ему и Фарадею, к концу XIX века возникает новая научная картина мира — электромагнитная.

Материя в электромагнитной картине мира — это не только дискретные атомы, но и поле, непрерывное в пространстве и не имеющее определенных границ. Движение понимается не только как перемещение частиц, но и как изменение электромагнитного поля — электро­маг­нит­ные волны.

Основная роль поля — передача взаимодействия.

Механизм передачи взаимодействия с помощью поля состоит в следующем. Тело, участвующее во взаимодействии, создает вокруг себя поле, которое занимает неопределенно большую область пространства. Другие тела взаимодействуют не непосредственно с первым телом, а с созданным им полем в тех точках, где они находятся. Изменение состояния одного из взаимодействующих тел вызывает возмущение созданного им поля, которое (изменение), распространяясь в виде волны, до­стигает других тел, и лишь тогда их состояние начинает меняться.

Полевой механизм взаимодействия укладывается в рамки концепции близкодействия. Дальнейшее развитие представлений о взаимодействии не изменило ситуацию: концепция дальнодействия оказалась отброшенной окончательно.