Корпускулярная и континуальная концепции описания материи.

В истории естествознания известны два подхода к описанию структуры материи: корпускулярный и континуальный. Согласно первому, материя рассматривалась как совокупность отдельных частиц (корпускул) и их комбинаций, имеющих определенную массу и движущихся в пустоте. Корпускулярные представления о материи появились еще в античности. Их ярким примером является атомистическое учение Демокрита. Наряду с корпускулярными в физике развивались и континуальные взгляды на природу материи. Так, Декарт, не веря в пустоту, утверждал, что мир заполнен эфиром – особой тонкой и абсолютно непрерывной материей, через которую передаются взаимодействия.

К XVIII в. в Европе прочно утвердилась корпускулярная теория Ньютона, согласно которой весь мир понимался как совокупность огромного числа неделимых частиц – атомов, перемещающихся в пространстве и времени в соответствии с немногими законами механики. В то же время в физике существовали проблемы, не объяснимые на основе ньютоновской теории, а именно проблема передачи взаимодействия на расстоянии. Непонятно было, что же такое свет и как он распространяется в пространстве. Х. Гюйгенс предложил волновую теорию света, утверждавшую, что свет передается путем колебаний частиц в упругой среде, заполняющей пространство (эфире), т.е. свет – это особая форма колебательного движения частиц в эфире. С открытием электромагнетизма появилось представление о силовых полях. Далее оказалось, что свет связан с электромагнитными явлениями, и понятие эфира было вытеснено понятием поля.

К концу XIX в. физика пришла к выводу, что материя существует в двух формах – в виде вещества и поля. Вещество определяется в физике как вид материи, обладающий массой покоя. При этом опираются на интуитивные представления о массе и покое. В нормальных (человеческих) условиях (Т300 К, р1 атм.) вещество встречается в твердом, жидком и газообразном состояниях. Они различаются по характеру молекулярного теплового движения. Переходы между ними сопровождаются скачкообразными изменениями физических свойств.

Изучение микромира приоткрыло много интересного в природе вещества. Оказалось, что оно состоит из атомов, которые сначала казались неделимыми, откуда и произошло их название (греч. аtomos – неделимый). Однако атомы не оправдали своего имени. Выяснилось, что они состоят из элементарных частиц (протонов, нейтронов, электронов), которые, в свою очередь, тоже оказались не совсем элементарными. В настоящее время самыми мелкими «кирпичиками» материи считаются кварки, размеры которых примерно в 10 раз меньше протонов, а заряды должны быть дробными. Однако в свободном виде они до сих пор экспериментально не обнаружены.

Поле определяется как вид материи с нулевой массой покоя. Долгое время оно рассматривалось как нечто вторичное, порождаемое веществом: телами, зарядами, магнитами. Даже в Энциклопедическом словаре 1983 г. утверждается, что источниками полей являются частицы. Однако в последнее время в оппозиции вещество-поле на первый план все больше выдвигается понятие поля, а частицы вещества рассматриваются как некие сгустки, порождаемые полем.

В современной физике поле и вещество не противопоставляются друг другу. Они рассматриваются как единое целое, поскольку поля входят в структуру вещества. На долю частиц в веществе приходится лишь очень малая (10^-36-10^-40) часть общего объема. При этом поля не являются абсолютно непрерывными средами, так как при излучении и поглощении они проявляются дискретно – в виде квантов, которые взаимодействуют с частицами как дискретные образования. Частицы, в свою очередь, нельзя представлять локальными объектами, они неотделимы от полей, и не существует абсолютно резкой границы, где кончается собственно частица и начинается ее внешнее поле.

Согласно квантовой теории поля невозможно такое состояние, когда нет ни поля, ни вещества. Поле не может перестать существовать, в своем низшем энергетическом состоянии оно выступает как вакуум – материальная среда, заполняющая все пространство, не наблюдаемая в невозмущенном состоянии и проявляющаяся через флуктуации. Понятие вакуума ассоциируется с существовавшим когда-то представлением об эфире как гипотетической среде, переносящей электромагнитное взаимодействие, и с восточным представлением о великой Пустоте. Согласно квантовой теории поля частицы рождаются из физического вакуума, представляющего собой при достаточно высокой концентрации энергии совокупность частиц и античастиц, так что вакуум является общей исходной природой реальности.