Реферат
з фізики
на тему:
«Безперервне і атомна будова матерії»
2009
Історія питання про структуру речовини - одна з найбільш наочних ілюстрацій марксистської концепції науки.
Що є прообразом матерії: вода чи пісок? Так ставили питання грецькі мислителі. Коли ми розглядаємо скло, камінь, метал, вони представляються нам суцільно заповнюють займаний ними об'єм. Взаємна непроникність, однорідність, суцільність - основні властивості тієї частини простору, яка зайнята матерією. Безперервність матерії - вихідний принцип світорозуміння. На ньому побудований і математичний аналіз явищ природи - диференціальне числення. Гідродинаміка і теорія пружності, розвинені протягом XVIII і XIX ст., Дали струнку теорію суцільності твердого та рідкого тіла. За їх зразком побудована теорія звукових, світлових і електромагнітних хвиль, теорія електрики і магнетизму. До кінця XIX ст. фізика матерії і фізика ефіру представлялися як теорії, що описують безперервно заповнений простір, здатне стискатися в одних місцях і розширюватися в інших, викликаючи рух і взаємодія окремих своїх частин. Ідея безперервності і еволюції знайшла своє вираження у відомому вислові: «Природа не знає стрибків».
Залишалися, однак, області, де наполегливо трималися атомні уявлення, - це вчення про гази і хімія. Бернуллі і Ломоносов ще у XVIII ст. пояснили, виходячи з уявлення про газ як про сукупність часток, що рухаються, основні закони впливу тиску і температури на обсяг газу.
Дійсно, на противагу твердим тілам гази виявляють найбільшу взаємну проникність, подільність, незрозумілі в рамках представлення про суцільності матерії. У другій половині XIX століття кінетична теорія газів отримала широкий розвиток в працях Максвелла і Больцмана, але вона не зробила великого впливу на фізику в цілому. Тут до такої міри панувало пружне суцільне тіло і феноменологічна енергетика, що «найбільш послідовний представник атомізму Больцман в припадку меланхолії повісився в 1906 р., коли його ідеї були вже близькі до перемоги.
Перша чверть XX століття, навпаки, - епоха безроздільного панування атомізму. Теорія броунівського руху Ейнштейна в 1905 р. і її блискуче підтвердження Перреном в 1907 р., відкриття в 1895 р. рентгенових променів, який привернув увагу до проходження електрики через розріджені гази за рахунок руху електронів та іонів, електроліз, радіоактивні промені - все це дало стільки доказів атомної природи матерії, що сумнівів у її зернистості не залишалося. Радіоактивна речовина випускає альфа-частинки, кожну з яких ми можемо відзначити по спалаху, спричиненої нею при ударі об флюоресцентний екран, по розряду, що викликається в лічильнику Гейгера, по тому сліду з водяних крапельок, який вона залишає, проходячи крізь пересичений водяними парами газ. Ці ж альфа-частинки, пройшовши крізь тонке скло запаяній трубки, створюють у ньому газ - гелій, який відомий і в рідкому і в твердому стані. Чи можна ще сумніватися в тому, що цей Гелій складається з тих частинок-атомів, з яких він був отриманий, або що радіоактивна речовина містить в собі ті частинки, які викидає? Усі свідчення сходяться: більше 20 способів визначення числа атомів у тілі призводять до співпадаючим результатами - в 1 см 3 повітря при нормальному тиску перебувають 2.7 · 19 жовтень молекул.
У 1912 р. відкриття Лауе завершило остаточну перемогу атомізму. У типовому суцільному твердому тілі - кристалі - рентгеновимі промені виявили періодичну атомну структуру. Ми не тільки знаємо тепер, скільки атомів у тілі, а й безпосередньо бачимо їх розташування. Отже, всі тіла складаються з атомів.
Але що таке атом? До того часу, коли він завоював собі визнання, він втратив вже колишній зміст: неподільного останнього елементу будови речовини. З будь-якого тіла можуть бути виділені електрони; радіоактивні атоми випускають електрони і альфа-частинки. І ось в 1912-1913 рр.. ставиться і дозволяється нова проблема будови самого атома. Модель Резерфорда і Бора малює атом як подоба Сонячної системи: позитивне важке ядро і обертаються навколо нього електрони. Ми знаємо, якими зарядами вони володіють, і знаємо їх масу, а це синонім енергії. Значить, можна визначити ступінь концентрації заряду в електроні і в ядрі, яка надала б їм той запас енергії, який проявляється в їх масі.
Електрон повинен мати розмір близько 2 · 10 -13 см, а ядра різних атомів - від 10 -13 у водню до 10 -12 у більш важких елементів. Весь же атом у цілому має розмір близько 10 -8 см. Ядро і кілька десятків навколишніх його електронів займають лише незначні ділянки обсягу, наданого атому, - 10 -5 частин за розмірами і 10 -15 за обсягом. Отже, атом - порожнеча, в якій на величезних відстанях рухаються дрібні частинки. Чисте гірське повітря набагато більше заповнений твердими частинками пилу, ніж найщільніше тіло речовиною - ядрами і електронами.
Здавалося, атомізм переміг остаточно. Суцільність випливала з грубості наших методів спостереження природи. Більш тонкі знаряддя вимірювання розбили суцільне тіло на атоми, а атоми на електрони і протони, пов'язані між собою лише силовими полями і динамічними взаємодіями. Який-небудь синтез суцільності і переривчастості, примирення цих двох концепцій речовини здавалися неможливими, як раніше на основі теорії Максвелла, здавалося, остаточно утвердилася теорія безперервного електромагнітного поля. І все ж за останні 5 років хвильова теорія матерії, квантова механіка прийшли до дійсного синтезу. Жорсткі кордону електрона-кульки зникли: електрон, як і протон, розплився в безперервно сходять на немає пульсуючу безформну масу. Різка індивідуальність кожного електрона змінилася розглядом атомної системи або навіть цілого кристала як цілого. Простежити шлях окремого електрона, визначити його приналежність в даний момент до того чи іншого атомного ядра неможливо. У молекулі валентні електрони суцільним хмарою охоплюють і пов'язують окремі атоми. Порожнечі, строго кажучи, немає ні всередині тіл, ні навіть між тілами. З одного боку, це така суцільність, про яку не мріяли ні за часів греків, пп в XIX ст. З іншого боку, ми маємо атомну картину світу, яка простягається в глиб атомного ядра.
Те ж протиріччя суцільності та атомної визначило історію вчення про світло. Питання про те, виходить чи світло первинно з ока або з спостережуваного предмета, змінився питанням про будову світлового променя. За Ньютону, це потік корпускул, що викидаються світиться тілом, за Гюйгенсу, - поширення пружних хвиль. Більше сторіччя авторитет Ньютона підтримував атомістичну концепцію світла. Відкриття початку XIX ст., Здавалося, остаточно знищили атомізм у вченні про світло і звели його до поперечних хвилях в ефірі, а в другій половині XIX ст. - До електромагнітних хвиль в суцільному середовищі. Електромагнітна теорія світла Максвелла була повним тріумфом хвильової теорії світла - теорії суцільності.
З самого початку XX ст. стали, однак, знову з'являтися ознаки атомної структури світла. Їх висунув той же Ейнштейн у 1905 р. Одночасно зі своєю теорією відносності він позбавив реального змісту світовий ефір як середовище для розповсюдження світлових хвиль. І я намагався тоді створити теорію випромінювання, що складається з окремих квантів - фотонів.
Однак подібно до того, як хвильова теорія світла не могла пояснити явищ випускання і поглинання (фотоефекту, фотохімії, світіння), де проявляється атомної світла, так і теорія фотонів не в силах була охопити поширення світла (інтерференцію, дифракцію, дисперсію). Психологічно стан був іншим, ніж у питанні про структуру матерії. Там була перемога атомізму, тут - нерозв'язне протиріччя протилежних властивостей світла. Найглибші мислителі, які не звикли, проте, до діалектичного методу мислення, розглядали це протиріччя як глухий кут, як ганебний провал науки. Творець електронної теорії Лоренц, формулюючи безвихідність становища, міг тільки пошкодувати, що він не помер раніше, ніж воно виявилося у всій силі.
А між тим зневірений Больцман прогледів вже підготовлену перемогу його ідей. Він помер, коли вже розвивалася теорія квантів, а в 1905 р. було розкрито молекулярний рух. У 1924 р., коли Лоренц вважав теоретичну фізику що зайшла в глухий кут, була представлена дисертація де Бройля, формулювали хвильову механіку, а в наступному році Гейзенберг дав нову форму квантової механіки. Протиріччя, загострений до меж, призвело до синтезу нової квантової механіки, де поглинання і випускання світла певними порціями не суперечить, а, навпаки, випливає з періодичного, хвильового характеру світла.
Ще більш чудово, що суперечливі властивості світла і суперечливі властивості речовини злилися в одному загальному синтезі. Однаково були пояснені в цьому новому розумінні і рух тіла, і промінь світла. Дуже вдало, але далеко не випадково, що досвід впритул підійшов до теорії і підкріпив її. У дифракції електронів, протонів і важких атомів ми наочно бачимо хвильову природу руху матерії, а в космічних променях з такою наочністю атомна теорія світла, що довго не можна було навіть знайти критерій, щоб відрізнити потік частинок від потоку фотонів.
Ледь досягнувши цього синтезу, ми вже з його висоти бачимо нові протиріччя і вже шукаємо шляхи до нового синтезу. Ці шляхи ведуть нас до атомного ядра - центральної проблеми фізики найближчих років. Поряд з цим, має бути ще величезна робота з освоєння досягнутого синтезу, з використання його для теорії твердого та рідкого тіла, для управління ходом хімічних процесів і т.п.
Озираючись назад, цікаво відзначити, що електромагнітна теорія світла, яка в суперечності суцільності та атомної світла представляла першу точку зору, у свій час стала синтезом, що об'єднав два існуючі в той час протилежні теорії світла. Одна стверджувала, що коливання в поляризованому промені світла відбуваються у площині поляризації, інша вважала, що коливання перпендикулярні до цієї площини. Електромагнітна теорія об'єднала ці, здавалося б, непримиренні протиріччя. Коливання магнітного вектора лежать у площині поляризації, електричних - перпендикулярно до неї. Одне питання було вирішене, встав новий.
Час Маркса було епохою теорій безперервності, час Леніна - періодом перемоги атомізму. Теорія Маркса і Леніна, філософія діалектичного матеріалізму, передбачала їх неминучий синтез, якого не могли бачити ні Больцман, ні Лоренц.
Не тільки дати цілісну, позбавлену протиріч картину вже відомого, але і правильно передбачити шляхи майбутнього - найвірніший ознака правильної теорії. Ця ознака для філософії діалектичного матеріалізму цілком і повністю виправдовується на кожній новій ступеня знання, на кожному новому етапі історії. У правильно підмічені діалектичні форми розвитку історія вкладає щоразу повое зміст і нові риси. Тільки наповнена реальним змістом у конкретних історичних умовах діалектична трактування дає теорію історичного процесу.
Інша ще більш важлива риса марксистської методології - зв'язок історії науки з соціальними умовами, з розвитком продуктивних сил. Яке відношення має той чи інший погляд на будову матерії і світла до процесу техніки? Адже атоми, електрони і фотони - це з точки зору техніки, що має справу з тоннами та кіловатами, комарина лисину, як висловився один з найбільших російських інженерів-академіків.
Теорія пружності та гідродинаміка, що стала підставою всіх теорій суцільності, розвинулися в струнку закінчену систему під впливом прямих запитів техніки, споруди мостів, перекриттів будівель, гідравлічних і зрошувальних споруд. По різноманіттю окремих додатків, з математичного апарату ці області далеко обігнали в першій половині XIX ст. всі інші галузі фізики. Поява рухомих і обертових машин не викликало спочатку серйозних зрушень у вченні про речовину. Та ж теорія пружності з добавкою сил інерції годилася не тільки для статичних систем, на яких вона створювалася, але і для порівняно повільно рухомих машин. Якщо і були недоліки, то вони покривалися надлишком металу, великими, безглуздими з сучасної точки зору запасами міцності. Машини, обчислені за класичної теорії пружності і посилені «про всяк випадок» понад розрахунку, працювали.
У такому ж становищі були і матеріали електротехніки. Для невисоких напружень в кілька сотень вольт і сотні змін напрямку струму в секунду не доводилося ставити високих вимог ні до ізоляції, ні до заліза електричних машин. Ізолятор можна було розглядати, за Максвеллу, як суцільне тіло з певною діелектричною константою. Якщо й спостерігалися випадки, коли теорія пружності або теорія електромагнітного частка не виправдовували розрахунку, то вони не привертали уваги, їх легко усували додаткової витратою матеріалу. Вони не робилися джерелом поглибленого наукового дослідження.
З початку XX ст. становище різко змінилося. З'явилися швидко діючі машини, турбіна Лаваля, що робить десятки тисяч обертів на хвилину замість сотень, парові турбіни з величезними швидкостями пари і обертання. З'явилася авіація, яка поставила небувалі вимоги до економії матеріалу. З'явилася радіотехніка з іскрою, дугою або електронними лампами як генераторами електромагнітної енергії та з числами коливань, вимірюваними багатьма мільйонами в секунду. З'явилися високовольтні передачі, що зажадали нової ізоляції. Перед лицем цих нових вимог стара фізика і засновані на ній розрахунки опору матеріалів та електротехнічних матеріалів виявилися неспроможними. Після декількох мільйонів слабких ударів матеріал ламається, хоча він і здатний був би витримати набагато більші статичні зусилля, а при тисячах обертів на хвилину недовго і до мільйона ударів: через кілька днів добре розрахована за старими формулами деталь ламається від «втоми». Вже цей антропоморфний термін свідчить про недосконалість фізичної теорії. Тут вирішальними є не обчислені з теорії пружності зусилля, а якісь властивості структури, які викликають «стомлення». Цим властивостями не було місця в рамках теорії суцільності. Один з найбільших фахівців в цій області, підбиваючи в 1905 р. підсумок, визнав, що доводиться відмовлятися від будь-якої загальної теорії опору матеріалів при швидких і частих навантаженнях, що доводиться кожен шматок заліза, який використовується в машині, вивчати окремо. Очевидно, таке рішення є несумісним з технікою масового виробництва. Зрозумілий тому інтерес, з яким техніка поставилася до атомної фізики, розкрила механізм «втоми», «післядії», «пластичності», наклепу, руйнування. Вивчення атомної структури металічних кристалів, механізму зрушень і двійникування при течії матеріалу, рентгенівських фотографій розташування (текстур) і будови кристала, швидкий розвиток вчення про кристалах в 20-х роках - результат вимог техніки.
З іншого боку, і елекротехніка зажадала більш детального проникнення в механізм явища. Ізоляція, яка чудово витримує великі напруги постійного або змінного струму, пробивається при незначних напругах на великій частоті. На перший алан виступають втрати. А їх не можна врахувати, не розібравшись в обертанні диполів, в перенесенні і скупченні іонів. Атомної теорії діелектриків, як і атомної теорії механічних деформацій, присвячені тисячі робіт, сильно просунули саму атомну теорію. Не можна не бачити тут результату настійних потреб техніки.
Новий період синтезу суцільності та атомної також має свою технічну базу, яка наполегливо рухає вперед науку про будову речовини. Це - виробництво пластичних мас та ізоляції, що висуває нове завдання вивчення стекол, полімерізірующіхся тіл, колоїдів, аморфних мас. Хімічна промисловість, штучний шовк, добрива, інтенсифікація сільського господарства можуть бути створені й побудовані лише на базі нових ідей хімічної фізики, внесених хвильової механікою. Виготовлення спеціальних сталей, легких сплавів, котлів високого тиску вимагає вивчення не тільки кристалічних елементів металу, але і зв'язують їх прошарків, прикордонних і поверхневих явищ. Автоматизація, телебачення висувають, поряд з металами і ізоляторами, нові матеріали - напівпровідники. Сучасна техніка наповнює фізику новим змістом, новими матеріалами, до вивчення яких її підводить нова квантова механіка.
Таким чином, ясно видно, що навіть у такому, здавалося б, суто теоретичному питанні, як існування і будова атома, наука не йде своїми шляхами розкриття істини поза історією, техніки і виробничих відносин суспільства, в якому вона розвивається. Навпаки, окремі етапи наукового розвитку глибоко переплітаються з історією техніки і не можуть бути зрозумілі поза цієї історії. Темпи та напрямки розвитку нових ідей найочевиднішим чином визначаються потребами суспільства і техніки. Електризацією тертям перестали цікавитися з появою гальванічних елементів, а вивчення елементів було закинуто, коли з'явилися електродвигуни. З наукової точки зору питання ці зовсім не втратили інтересу: вони і зараз ще не вирішені і вельми актуальні. Але техніці вони не потрібні, і наука перестала ними займатися. Дуга і іскра були вивчені і зрозумілі, коли радіотехніка скористалася ними. Зараз вони залишені, і так само інтенсивно вивчається теплове випромінювання електронів і механізм фотоефекту. Ті ж вимоги техніки зараз висунули напівпровідники і світіння газів. Такими прикладами повна історія фізики. Серед них боротьба суцільності і переривчастості протягом століть особливо наочно ілюструє правильність діалектичного та історичного методу Маркса-Леніна.
з фізики
на тему:
«Безперервне і атомна будова матерії»
2009
Історія питання про структуру речовини - одна з найбільш наочних ілюстрацій марксистської концепції науки.
Що є прообразом матерії: вода чи пісок? Так ставили питання грецькі мислителі. Коли ми розглядаємо скло, камінь, метал, вони представляються нам суцільно заповнюють займаний ними об'єм. Взаємна непроникність, однорідність, суцільність - основні властивості тієї частини простору, яка зайнята матерією. Безперервність матерії - вихідний принцип світорозуміння. На ньому побудований і математичний аналіз явищ природи - диференціальне числення. Гідродинаміка і теорія пружності, розвинені протягом XVIII і XIX ст., Дали струнку теорію суцільності твердого та рідкого тіла. За їх зразком побудована теорія звукових, світлових і електромагнітних хвиль, теорія електрики і магнетизму. До кінця XIX ст. фізика матерії і фізика ефіру представлялися як теорії, що описують безперервно заповнений простір, здатне стискатися в одних місцях і розширюватися в інших, викликаючи рух і взаємодія окремих своїх частин. Ідея безперервності і еволюції знайшла своє вираження у відомому вислові: «Природа не знає стрибків».
Залишалися, однак, області, де наполегливо трималися атомні уявлення, - це вчення про гази і хімія. Бернуллі і Ломоносов ще у XVIII ст. пояснили, виходячи з уявлення про газ як про сукупність часток, що рухаються, основні закони впливу тиску і температури на обсяг газу.
Дійсно, на противагу твердим тілам гази виявляють найбільшу взаємну проникність, подільність, незрозумілі в рамках представлення про суцільності матерії. У другій половині XIX століття кінетична теорія газів отримала широкий розвиток в працях Максвелла і Больцмана, але вона не зробила великого впливу на фізику в цілому. Тут до такої міри панувало пружне суцільне тіло і феноменологічна енергетика, що «найбільш послідовний представник атомізму Больцман в припадку меланхолії повісився в 1906 р., коли його ідеї були вже близькі до перемоги.
Перша чверть XX століття, навпаки, - епоха безроздільного панування атомізму. Теорія броунівського руху Ейнштейна в 1905 р. і її блискуче підтвердження Перреном в 1907 р., відкриття в 1895 р. рентгенових променів, який привернув увагу до проходження електрики через розріджені гази за рахунок руху електронів та іонів, електроліз, радіоактивні промені - все це дало стільки доказів атомної природи матерії, що сумнівів у її зернистості не залишалося. Радіоактивна речовина випускає альфа-частинки, кожну з яких ми можемо відзначити по спалаху, спричиненої нею при ударі об флюоресцентний екран, по розряду, що викликається в лічильнику Гейгера, по тому сліду з водяних крапельок, який вона залишає, проходячи крізь пересичений водяними парами газ. Ці ж альфа-частинки, пройшовши крізь тонке скло запаяній трубки, створюють у ньому газ - гелій, який відомий і в рідкому і в твердому стані. Чи можна ще сумніватися в тому, що цей Гелій складається з тих частинок-атомів, з яких він був отриманий, або що радіоактивна речовина містить в собі ті частинки, які викидає? Усі свідчення сходяться: більше 20 способів визначення числа атомів у тілі призводять до співпадаючим результатами - в 1 см 3 повітря при нормальному тиску перебувають 2.7 · 19 жовтень молекул.
У 1912 р. відкриття Лауе завершило остаточну перемогу атомізму. У типовому суцільному твердому тілі - кристалі - рентгеновимі промені виявили періодичну атомну структуру. Ми не тільки знаємо тепер, скільки атомів у тілі, а й безпосередньо бачимо їх розташування. Отже, всі тіла складаються з атомів.
Але що таке атом? До того часу, коли він завоював собі визнання, він втратив вже колишній зміст: неподільного останнього елементу будови речовини. З будь-якого тіла можуть бути виділені електрони; радіоактивні атоми випускають електрони і альфа-частинки. І ось в 1912-1913 рр.. ставиться і дозволяється нова проблема будови самого атома. Модель Резерфорда і Бора малює атом як подоба Сонячної системи: позитивне важке ядро і обертаються навколо нього електрони. Ми знаємо, якими зарядами вони володіють, і знаємо їх масу, а це синонім енергії. Значить, можна визначити ступінь концентрації заряду в електроні і в ядрі, яка надала б їм той запас енергії, який проявляється в їх масі.
Електрон повинен мати розмір близько 2 · 10 -13 см, а ядра різних атомів - від 10 -13 у водню до 10 -12 у більш важких елементів. Весь же атом у цілому має розмір близько 10 -8 см. Ядро і кілька десятків навколишніх його електронів займають лише незначні ділянки обсягу, наданого атому, - 10 -5 частин за розмірами і 10 -15 за обсягом. Отже, атом - порожнеча, в якій на величезних відстанях рухаються дрібні частинки. Чисте гірське повітря набагато більше заповнений твердими частинками пилу, ніж найщільніше тіло речовиною - ядрами і електронами.
Здавалося, атомізм переміг остаточно. Суцільність випливала з грубості наших методів спостереження природи. Більш тонкі знаряддя вимірювання розбили суцільне тіло на атоми, а атоми на електрони і протони, пов'язані між собою лише силовими полями і динамічними взаємодіями. Який-небудь синтез суцільності і переривчастості, примирення цих двох концепцій речовини здавалися неможливими, як раніше на основі теорії Максвелла, здавалося, остаточно утвердилася теорія безперервного електромагнітного поля. І все ж за останні 5 років хвильова теорія матерії, квантова механіка прийшли до дійсного синтезу. Жорсткі кордону електрона-кульки зникли: електрон, як і протон, розплився в безперервно сходять на немає пульсуючу безформну масу. Різка індивідуальність кожного електрона змінилася розглядом атомної системи або навіть цілого кристала як цілого. Простежити шлях окремого електрона, визначити його приналежність в даний момент до того чи іншого атомного ядра неможливо. У молекулі валентні електрони суцільним хмарою охоплюють і пов'язують окремі атоми. Порожнечі, строго кажучи, немає ні всередині тіл, ні навіть між тілами. З одного боку, це така суцільність, про яку не мріяли ні за часів греків, пп в XIX ст. З іншого боку, ми маємо атомну картину світу, яка простягається в глиб атомного ядра.
Те ж протиріччя суцільності та атомної визначило історію вчення про світло. Питання про те, виходить чи світло первинно з ока або з спостережуваного предмета, змінився питанням про будову світлового променя. За Ньютону, це потік корпускул, що викидаються світиться тілом, за Гюйгенсу, - поширення пружних хвиль. Більше сторіччя авторитет Ньютона підтримував атомістичну концепцію світла. Відкриття початку XIX ст., Здавалося, остаточно знищили атомізм у вченні про світло і звели його до поперечних хвилях в ефірі, а в другій половині XIX ст. - До електромагнітних хвиль в суцільному середовищі. Електромагнітна теорія світла Максвелла була повним тріумфом хвильової теорії світла - теорії суцільності.
З самого початку XX ст. стали, однак, знову з'являтися ознаки атомної структури світла. Їх висунув той же Ейнштейн у 1905 р. Одночасно зі своєю теорією відносності він позбавив реального змісту світовий ефір як середовище для розповсюдження світлових хвиль. І я намагався тоді створити теорію випромінювання, що складається з окремих квантів - фотонів.
Однак подібно до того, як хвильова теорія світла не могла пояснити явищ випускання і поглинання (фотоефекту, фотохімії, світіння), де проявляється атомної світла, так і теорія фотонів не в силах була охопити поширення світла (інтерференцію, дифракцію, дисперсію). Психологічно стан був іншим, ніж у питанні про структуру матерії. Там була перемога атомізму, тут - нерозв'язне протиріччя протилежних властивостей світла. Найглибші мислителі, які не звикли, проте, до діалектичного методу мислення, розглядали це протиріччя як глухий кут, як ганебний провал науки. Творець електронної теорії Лоренц, формулюючи безвихідність становища, міг тільки пошкодувати, що він не помер раніше, ніж воно виявилося у всій силі.
А між тим зневірений Больцман прогледів вже підготовлену перемогу його ідей. Він помер, коли вже розвивалася теорія квантів, а в 1905 р. було розкрито молекулярний рух. У 1924 р., коли Лоренц вважав теоретичну фізику що зайшла в глухий кут, була представлена дисертація де Бройля, формулювали хвильову механіку, а в наступному році Гейзенберг дав нову форму квантової механіки. Протиріччя, загострений до меж, призвело до синтезу нової квантової механіки, де поглинання і випускання світла певними порціями не суперечить, а, навпаки, випливає з періодичного, хвильового характеру світла.
Ще більш чудово, що суперечливі властивості світла і суперечливі властивості речовини злилися в одному загальному синтезі. Однаково були пояснені в цьому новому розумінні і рух тіла, і промінь світла. Дуже вдало, але далеко не випадково, що досвід впритул підійшов до теорії і підкріпив її. У дифракції електронів, протонів і важких атомів ми наочно бачимо хвильову природу руху матерії, а в космічних променях з такою наочністю атомна теорія світла, що довго не можна було навіть знайти критерій, щоб відрізнити потік частинок від потоку фотонів.
Ледь досягнувши цього синтезу, ми вже з його висоти бачимо нові протиріччя і вже шукаємо шляхи до нового синтезу. Ці шляхи ведуть нас до атомного ядра - центральної проблеми фізики найближчих років. Поряд з цим, має бути ще величезна робота з освоєння досягнутого синтезу, з використання його для теорії твердого та рідкого тіла, для управління ходом хімічних процесів і т.п.
Озираючись назад, цікаво відзначити, що електромагнітна теорія світла, яка в суперечності суцільності та атомної світла представляла першу точку зору, у свій час стала синтезом, що об'єднав два існуючі в той час протилежні теорії світла. Одна стверджувала, що коливання в поляризованому промені світла відбуваються у площині поляризації, інша вважала, що коливання перпендикулярні до цієї площини. Електромагнітна теорія об'єднала ці, здавалося б, непримиренні протиріччя. Коливання магнітного вектора лежать у площині поляризації, електричних - перпендикулярно до неї. Одне питання було вирішене, встав новий.
Час Маркса було епохою теорій безперервності, час Леніна - періодом перемоги атомізму. Теорія Маркса і Леніна, філософія діалектичного матеріалізму, передбачала їх неминучий синтез, якого не могли бачити ні Больцман, ні Лоренц.
Не тільки дати цілісну, позбавлену протиріч картину вже відомого, але і правильно передбачити шляхи майбутнього - найвірніший ознака правильної теорії. Ця ознака для філософії діалектичного матеріалізму цілком і повністю виправдовується на кожній новій ступеня знання, на кожному новому етапі історії. У правильно підмічені діалектичні форми розвитку історія вкладає щоразу повое зміст і нові риси. Тільки наповнена реальним змістом у конкретних історичних умовах діалектична трактування дає теорію історичного процесу.
Інша ще більш важлива риса марксистської методології - зв'язок історії науки з соціальними умовами, з розвитком продуктивних сил. Яке відношення має той чи інший погляд на будову матерії і світла до процесу техніки? Адже атоми, електрони і фотони - це з точки зору техніки, що має справу з тоннами та кіловатами, комарина лисину, як висловився один з найбільших російських інженерів-академіків.
Теорія пружності та гідродинаміка, що стала підставою всіх теорій суцільності, розвинулися в струнку закінчену систему під впливом прямих запитів техніки, споруди мостів, перекриттів будівель, гідравлічних і зрошувальних споруд. По різноманіттю окремих додатків, з математичного апарату ці області далеко обігнали в першій половині XIX ст. всі інші галузі фізики. Поява рухомих і обертових машин не викликало спочатку серйозних зрушень у вченні про речовину. Та ж теорія пружності з добавкою сил інерції годилася не тільки для статичних систем, на яких вона створювалася, але і для порівняно повільно рухомих машин. Якщо і були недоліки, то вони покривалися надлишком металу, великими, безглуздими з сучасної точки зору запасами міцності. Машини, обчислені за класичної теорії пружності і посилені «про всяк випадок» понад розрахунку, працювали.
У такому ж становищі були і матеріали електротехніки. Для невисоких напружень в кілька сотень вольт і сотні змін напрямку струму в секунду не доводилося ставити високих вимог ні до ізоляції, ні до заліза електричних машин. Ізолятор можна було розглядати, за Максвеллу, як суцільне тіло з певною діелектричною константою. Якщо й спостерігалися випадки, коли теорія пружності або теорія електромагнітного частка не виправдовували розрахунку, то вони не привертали уваги, їх легко усували додаткової витратою матеріалу. Вони не робилися джерелом поглибленого наукового дослідження.
З початку XX ст. становище різко змінилося. З'явилися швидко діючі машини, турбіна Лаваля, що робить десятки тисяч обертів на хвилину замість сотень, парові турбіни з величезними швидкостями пари і обертання. З'явилася авіація, яка поставила небувалі вимоги до економії матеріалу. З'явилася радіотехніка з іскрою, дугою або електронними лампами як генераторами електромагнітної енергії та з числами коливань, вимірюваними багатьма мільйонами в секунду. З'явилися високовольтні передачі, що зажадали нової ізоляції. Перед лицем цих нових вимог стара фізика і засновані на ній розрахунки опору матеріалів та електротехнічних матеріалів виявилися неспроможними. Після декількох мільйонів слабких ударів матеріал ламається, хоча він і здатний був би витримати набагато більші статичні зусилля, а при тисячах обертів на хвилину недовго і до мільйона ударів: через кілька днів добре розрахована за старими формулами деталь ламається від «втоми». Вже цей антропоморфний термін свідчить про недосконалість фізичної теорії. Тут вирішальними є не обчислені з теорії пружності зусилля, а якісь властивості структури, які викликають «стомлення». Цим властивостями не було місця в рамках теорії суцільності. Один з найбільших фахівців в цій області, підбиваючи в 1905 р. підсумок, визнав, що доводиться відмовлятися від будь-якої загальної теорії опору матеріалів при швидких і частих навантаженнях, що доводиться кожен шматок заліза, який використовується в машині, вивчати окремо. Очевидно, таке рішення є несумісним з технікою масового виробництва. Зрозумілий тому інтерес, з яким техніка поставилася до атомної фізики, розкрила механізм «втоми», «післядії», «пластичності», наклепу, руйнування. Вивчення атомної структури металічних кристалів, механізму зрушень і двійникування при течії матеріалу, рентгенівських фотографій розташування (текстур) і будови кристала, швидкий розвиток вчення про кристалах в 20-х роках - результат вимог техніки.
З іншого боку, і елекротехніка зажадала більш детального проникнення в механізм явища. Ізоляція, яка чудово витримує великі напруги постійного або змінного струму, пробивається при незначних напругах на великій частоті. На перший алан виступають втрати. А їх не можна врахувати, не розібравшись в обертанні диполів, в перенесенні і скупченні іонів. Атомної теорії діелектриків, як і атомної теорії механічних деформацій, присвячені тисячі робіт, сильно просунули саму атомну теорію. Не можна не бачити тут результату настійних потреб техніки.
Новий період синтезу суцільності та атомної також має свою технічну базу, яка наполегливо рухає вперед науку про будову речовини. Це - виробництво пластичних мас та ізоляції, що висуває нове завдання вивчення стекол, полімерізірующіхся тіл, колоїдів, аморфних мас. Хімічна промисловість, штучний шовк, добрива, інтенсифікація сільського господарства можуть бути створені й побудовані лише на базі нових ідей хімічної фізики, внесених хвильової механікою. Виготовлення спеціальних сталей, легких сплавів, котлів високого тиску вимагає вивчення не тільки кристалічних елементів металу, але і зв'язують їх прошарків, прикордонних і поверхневих явищ. Автоматизація, телебачення висувають, поряд з металами і ізоляторами, нові матеріали - напівпровідники. Сучасна техніка наповнює фізику новим змістом, новими матеріалами, до вивчення яких її підводить нова квантова механіка.
Таким чином, ясно видно, що навіть у такому, здавалося б, суто теоретичному питанні, як існування і будова атома, наука не йде своїми шляхами розкриття істини поза історією, техніки і виробничих відносин суспільства, в якому вона розвивається. Навпаки, окремі етапи наукового розвитку глибоко переплітаються з історією техніки і не можуть бути зрозумілі поза цієї історії. Темпи та напрямки розвитку нових ідей найочевиднішим чином визначаються потребами суспільства і техніки. Електризацією тертям перестали цікавитися з появою гальванічних елементів, а вивчення елементів було закинуто, коли з'явилися електродвигуни. З наукової точки зору питання ці зовсім не втратили інтересу: вони і зараз ще не вирішені і вельми актуальні. Але техніці вони не потрібні, і наука перестала ними займатися. Дуга і іскра були вивчені і зрозумілі, коли радіотехніка скористалася ними. Зараз вони залишені, і так само інтенсивно вивчається теплове випромінювання електронів і механізм фотоефекту. Ті ж вимоги техніки зараз висунули напівпровідники і світіння газів. Такими прикладами повна історія фізики. Серед них боротьба суцільності і переривчастості протягом століть особливо наочно ілюструє правильність діалектичного та історичного методу Маркса-Леніна.