Философия

Здесь мы сталкиваемся с противоречиями, свойственными процессу развития познания, когда особенности, присущие одним типам структурной организации материи, переносятся на другие типы. Однако следует иметь в виду, что в ходе исследования разных видов организации материи и разных форм движения выявляются некоторые общие, ранее неизвестные обстоятельства и закономерности, характерные для взаимодействия разных уровней организации материи. В результате возникают теории, охватывающие широкий круг объектов, относящихся к разным уровням организации материи.

Конец XIX – начало XX в. стал временем крутой ломки представлений о мире – временем, когда была преодолена механистическая картина мира, господствовавшая в естествознании в течение двух столетий.

Одним из важнейших событий в науке стало открытие английским физиком Дж. Томсоном (1856—1940) электрона – первой внутриатомной частицы. Томсон исследовал катодные лучи и установил, что они состоят из частиц, обладающих электрическим зарядом (отрицательным) и очень малой массой. Масса электрона, согласно расчетам, оказалась более чем в 1800 раз меньше, чем масса самого легкого атома, атома водорода. Открытие такой маленькой частицы означало, что «неделимый» атом не может рассматриваться в качестве последнего «кирпичика мироздания». Исследования физиков, с одной стороны, подтвердили реальность атомов, но с другой – показали, что реальный атом – это совсем не тот атом, который прежде считался неделимым химическим элементом, из множества которых состоят все известные человеку того времени вещи и тела природы.

На самом деле атомы не являются простыми и неделимыми, а состоят из каких-то частиц. Первой из них был открыт электрон. Первая модель атома, созданная Томсоном, получила шутливое название «пудинг с изюмом». Пудингу соответствовала большая, массивная, положительно заряженная часть атома, тогда как изюму – мелкие, отрицательно заряженные частицы – электроны, которые, согласно закону Кулона, удерживались на поверхности «пудинга» электрическими силами. И хотя эта модель вполне соответствовала существовавшим в то время представлениям физиков, она не стала долгожительницей.

Вскоре ее вытеснила модель, хотя и противоречившая привычным представлениям физиков, однако соответствовавшая новым экспериментальным данным. Это – планетарная модель Э. Резерфорда (1871—1937). Эксперименты, о которых идет речь, были поставлены в связи с другим принципиально важным открытием – открытием в конце XIX в. явления радиоактивности. Само это явление также свидетельствовало о сложной внутренней структуре атомов химических элементов. Резерфорд применил бомбардировку мишеней, сделанных из фольги разных металлов, потоком ионизированных атомов гелия. В результате выяснилось, что атом имеет размер 10 в -8 степени см, а тяжелая масса, несущая положительный заряд, всего лишь 10 в степени 12 см.

Итак, в 1911 г. Резерфорд открыл атомное ядро. В 1919 г. он подверг бомбардировке альфа-частицами азот и открыл новую внутриатомную частицу, ядро атома водорода, которую он назвал «протоном». Физика вступила в новый мир – мир атомных частиц, процессов, отношений. И сразу же обнаружилось, что законы этого мира существенно отличаются от законов привычного нам макромира. Для того чтобы построить модель атома водорода, пришлось создавать новую физическую теорию – квантовую механику. Отметим, что за короткий исторический срок физики обнаружили большое количество микрочастиц. К 1974 г. их стало чуть ли не вдвое больше, чем химических элементов в периодической системе Менделеева.

В поисках основ классификации такого большого количества микрочастиц физики обратились к гипотезе, согласно которой многообразие микрочастиц может быть объяснено, если предположить существование новых, субъядерных частиц, различные комбинации которых выступают как известные микрочастицы. Это была гипотеза о существовании кварков. Ее высказали почти одновременно и независимо друг от друга в 1963 г. физики-теоретики М. Гелл-Ман и Г. Цвейг.

Одна из необычных особенностей кварков должна состоять в том, что у них будет дробный (если сравнивать с электроном и протоном) электрический заряд: или -1/3 или +2/3. Положительный заряд протона и нулевой заряд нейтрона легко объяснимы кварковым составом этих частиц. Правда, следует заметить, что физикам не удалось ни в эксперименте, ни в наблюдениях (в частности, и в астрономических) обнаружить отдельные кварки. Пришлось разрабатывать теорию, объясняющую, почему сейчас существование кварков вне адронов невозможно.