 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
60
Кеплер и Галилей, отталкиваясь таким образом от первоначальных представлений, радикально
пересмотрели всю механику. В результате перехода от геоцентризма к гелиоцентризму они
пришли к своим кинематическим законам, которые предопределили принципиально единую для
земных и небесных тел механику Ньютона со всеми сформулированными им классическими
динамическими законами, включая универсальный закон всемирного тяготения. При этом из
«Математических начал натуральной философии» – фундаментального труда Исаака Ньютона –
можно заключить, что его динамические законы не только следуют из соответствующих
кинетических законов Кеплера и Галилея, но и сами могут быть положены в основу всех трех
кинематических законов Кеплера и обоих кинематических законов Галилея, а также
всевозможных теоретически ожидаемых отклонений от них из-за сложного строения и взаимных
гравитационных возмущений взаимодействующих тел.
Законы Кеплера послужили основой для открытия новых планет. Так, по результатам
наблюдений отклонений в движении планеты Уран, сделанных в 1781 г. английским астрономом и
оптиком Уильямом Гершелем (1738–1822), английский астроном и математик Джон Кауч Адамс
(1819–1892) и французский астроном Урбен Жан Жозеф Леверье (1811–1877) независимо друг от
друга и почти одновременно теоретически предсказали существование еще одной – заурановой
планеты, которую обнаружил на небе в 1846 г. немецкий астроном Иоганн Галле (1812–1910). Эта
планета носит название Нептун. Затем американский астроном Персиваль Ловелл (1855–1916)
аналогично предсказал в 1905 г. существование еще одной заурановой планеты и организовал в
созданной им обсерватории ее систематические поиски, в результате которых молодой
американский любитель астрономии открыл в 1930 г. искомую новую планету – Плутон.
Стремительными темпами развивалась не только классическая механика Ньютона. Этап
классической физики характеризуется также крупными достижениями и в других отраслях
физики: термодинамике, молекулярной физике, оптике, электричестве, магнетизме и т. п.
Ограничимся перечислением некоторых наиболее важных достижений. Были установлены
опытные газовые законы. Предложено уравнение кинетической теории газов. Сформулирован
принцип равномерного распределения энергии по степеням свободы, первое и второе начала
термодинамики. Открыты законы Кулона, Ома и электромагнитной индукции. Явления
интерференции, дифракции и поляризации света получили волновое истолкование. Установлены
законы поглощения и рассеивания света.
Конечно, можно было бы назвать и другие не менее важные достижения, среди которых особое
место занимает электромагнитная теория, разработанная выдающимся английским физиком
Джеймсом Клерком Максвеллом. Максвелл является не только создателем классической
электродинамики, но и одним из основоположников статистической физики. Он установил
статистическое распределение молекул по скоростям, названное его именем. Развивая идеи
Майкла Фарадея (1791–1867), он создал теорию электромагнитного поля (уравнения Максвелла),
которая не только объясняла многие известные к тому времени электромагнитные явления, но и
предсказала электромагнитную природу света. С электромагнитной теорией Максвелла вряд ли
можно поставить рядом другую более значительную в классической физике. Однако и теория
Максвелла оказалась не всемогущей.
В конце прошлого столетия при изучении спектра излучения абсолютно черного тела была
экспериментально установлена закономерность распределения энергии в спектре излучения.
Экспериментальные кривые распределения имели характерный максимум, который по мере
повышения температуры смещался в сторону более коротких волн. В рамках классической
электродинамики Максвелла не удалось объяснить закономерность распределения энергии в
спектре излучения абсолютно черного тела. Правильное, согласующееся с опытными данными
выражение для спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела было
найдено в 1900 г. Максом Планком. Для этого ему пришлось отказаться от установившегося
положения классической физики, согласно которому энергия любой системы может изменяться
непрерывно, т. е. может принимать любые сколь угодно близкие значения. Согласно выдвинутой
Планком квантовой гипотезе, атомные осцилляторы излучают энергию не непрерывно, а
определенными порциями – квантами, причем энергия кванта пропорциональна частоте
колебания.
Характерная особенность третьего этапа развития физики – современного этапа – заключается
в том, что наряду с классическими широко внедряются квантовые представления, на основании
которых объясняются многие микропроцессы, происходящие в пределах атома, ядра и