2.8. Создание теории электромагнитного поля Максвеллом
Открытия, сделанные Фарадеем в области электромагнетизма, были развиты выдающимся английским математиком и физиком Максвеллом (1831-1879). В его теории электромагнетизма была установлена органическая связь электричества и магнетизма. Основываясь на идеях, высказанных ранее Фарадеем, Максвелл вводит понятие электромагнитного поля.
Согласно теории Максвелла, каждая заряженная частица окружена полем - невидимым ореолом, оказывающим воздействие на другие заряженные частицы, находящиеся поблизости, т.е. поле одной заряженной частицы действует на другие заряженные частицы с некоторой силой. Такие взгляды на природу взаимодействия резко отличались от ньютоновской концепции тяготения, где притяжение считалось силой прямого взаимодействия между разделенными пространством массами. В теории Максвелла движение частицы, помещенной в данную точку пространства, определялось силовой характеристикой - напряженностью поля в этой точке.
Теория электромагнитного поля Максвелла ознаменовала собой начало нового этапа в физике и естествознании. Именно на этом этапе развития физики электромагнитное поле стало реальностью, материальным носителем взаимодействия, еще одной формой, наряду с веществом, существования материи. Мир постепенно стал представляться электродинамической системой, построенной из электрически заряженных частиц, взаимодействующих посредством электромагнитного поля.
Анализируя свои уравнения, Максвелл пришел к выводу о том, что электромагнитное поле может отрываться от источников, его порождающих, и распространяться в пространстве в виде т.н. электромагнитных волн, причем скорость их распространения должна быть равна скорости света. Отсюда был сделан совершенно новый вывод: свет есть разновидность электромагнитных волн.
Предсказанные теорией Максвелла электромагнитные волны действительно были открыты в 1888г. Генрихом Герцем (1857-1894). Он сумел осуществить передачу и прием электромагнитных волн очень большой длины - радиоволн. Сегодня мы имеем дело с целым набором электромагнитных волн, длина которых принимает значения от очень малых до очень больших значений. Все вместе они составляют электромагнитный спектр. Это и гамма-, и рентгеновские лучи, ультрафиолетовые излучения, видимый свет, инфракрасное, микроволновое и радиоизлучение. Излучения всех этих видов распространяются в вакууме со скоростью света и имеет одну и ту же природу.
Трудно представить какую-либо волну без среды, в которой она могла бы распространяться. Звуковые волны распространяются в различных материальных средах: воздухе, воде, твердом теле. Поверхностные волны движутся по поверхности воды. В какой же среде распространяются электромагнитные волны?
Максвелл возродил старую идею о существовании эфира, заполняющего пространство, который и должен был служить носителем электромагнитных волн. Система отсчета, связанная с неподвижным эфиром, рассматривалась как абсолютный критерий состояния покоя и отождествлялась с абсолютным пространством.
Вскоре были предприняты попытки экспериментального определения скорости Земли относительно эфира, но все они приводили к отрицательному результату. Эфир обнаружить не удавалось. Наиболее известны эксперименты американского физика Майкельсона (1852-1931). Постепенно становилось ясно, что никакой эксперимент не в состоянии выявить факт движения Земли относительно эфира. Возникала еще одна проблема. Если законы механики верны во всех инерциальных системах отсчета, то для электродинамики Максвелла это правило как будто не подходит. Почему?
- 1. Содержание понятия «естествознание» 2
- 1.2. Природа как единый объект исследования естествознания
- 1.3. Тенденции развития современного естествознания
- 1.4. Математика - универсальный язык точного естествознания
- 1.5. Составные части современного естествознания
- 2. Этапы развития естествознания (физики)
- 2.1. Попытка научной систематизации картины мира. Естественно-научная революция Аристотеля
- 2.2. Архимед и геометрия Евклида
- 2.3. Гелиоцентрическая система мира Коперника. Вторая естественно-научная революция
- 2.4. Кеплер и его законы движения планет
- 2.5. Закон всемирного тяготения Ньютона
- 2.7. Рождение науки об электричестве.
- 2.8. Создание теории электромагнитного поля Максвеллом
- 2.9. Специальная теория относительности Эйнштейна
- 2.10. Создание квантовой механики.
- 2.11. Теория гравитационного поля Эйнштейна.
- 2.12. Космические модели вселенной. Третья естественно-научная революция
- 2.13. Элементарные частицы и силы в природе
- 1. Химия в естествознании. Периодический закон и периодическая система химических элементов д.И.Менделеева
- 2. Основная проблема химии как науки
- Уровни развития химических знаний Развитие химии до начала XVII в. Натурфилософия и ремесленная химия
- 3.1. Первый этап развития химии - XVII в. Учение о составе веществ
- 3.2.Второй этап развития химии как науки - XIX в. Структурная химия
- 3.3. Третий этап развития химии как науки - первая половина XX в.
- 3.4. Четвертый этап развития химии как науки - вторая половина XX в. Эволюционная химия
- Эволюционные проблемы химии
- 1.Традиционная или натуралистическая биология. Биологическая система классификации растений Линнея
- 2. Физико-химическая биология
- 3. Эволюционная биология. Теория эволюции ч. Дарвина
- 4. Формы и уровни жизни
- 5. Молекулярно-генетический уровень
- 5.1. Происхождение жизни
- 5.2. Современное развитие эволюционной теории ч. Дарвина.
- 5.3. Изучение молекулярных основ воспроизводства жизни и процессов
- 5.3.1. Законы генетики Менделя. Открытие генетической роли нуклеиновых кислот
- 5.3.2. Открытие молекулярных механизмов генетической репродукции и биосинтеза белка
- 5.3.3. Открытие молекулярно-генетических механизмов изменчивости
- 5.3.4. Изучение молекулярных основ обмена веществ
- 5.4. Онтогенетический уровень
- 5.4.1. Открытие клетки английским натуралистом Гуком.
- 5.4.2. Деление всего живого мира на прокариоты и эукариоты
- 5.4.3. Функционирование на онтогенетическом уровне
- 5.5. Популяционно-биоценотический уровень
- 5.6. Биосферный уровень
- 5.6.1. Учение в. И. Вернадского о биосфере
- 5.6.2. Многообразие живых организмов - основа организации и устойчивости биосферы
- 5.6.3. Понятие ноосферы. Неизбежность перехода биосферы в ноосферу
- 5.6.4. Рациональное использование природных ресурсов и охрана биосферы