Методы научного познания

 

Электромагнитное поле — фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, а также с телами, имеющими собственные дипольные и мультипольные электрические и магнитные моменты. Представляет собой совокупность электрического и магнитного полей, которые могут, при определённых условиях, порождать друг друга, а по сути являются одной сущностью, формализуемой через тензор электромагнитного поля.

Подобно тому как в пространстве, окружающем электрические заряды, возникает электростатическое поле,  так и в пространстве, окружающем токи и постоянные магниты, возникает силовое поле, называемое магнитным.

Электрическое поле, частная форма проявления (наряду с магнитным полем) электромагнитного поля, определяющая действие на электрический заряд силы, не зависящей от скорости его движения. Представление об Э. п. было введено в науку М. Фарадеем в 30-х гг. 19 в. Согласно Фарадею, каждый покоящийся заряд создаёт в окружающем пространстве Э. п. Поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот; так осуществляется взаимодействие зарядов (концепция близкодействия).

 

 

С точки зрения квантовой теории поля[2] электромагнитное взаимодействие переносится безмассовым бозоном — фотоном (частицей, которую можно представить как квантовое возбуждение электромагнитного поля). Сам фотон электрическим зарядом не обладает, а значит не может непосредственно взаимодействовать с другими фотонами.

Электромагнитное взаимодействие отличается от слабого и сильного взаимодействия своим дальнодействующим характером — сила взаимодействия между двумя зарядами спадает только как вторая степень расстояния (сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними). По такому же закону спадает с расстоянием гравитационное взаимодействие. Электромагнитное взаимодействие заряженных частиц намного сильнее гравитационного, и единственная причина, по которой электромагнитное взаимодействие не проявляется с большой силой в космических масштабах — электрическая нейтральность материи, то есть наличие в каждой области вселенной с высокой степенью точности равных количеств положительных и отрицательных зарядов.

 Воздействие ЭМП на  человека 

На протяжении миллиардов лет есте6ственное магнитное поле земли, являясь первичным периодическим экологическим фактором, постоянно воздействовало на состояние экосистем. В ходе эволюционного развития структурно-функциональная организация экосистем адаптировалась к естественному фону. Некоторые отклонения наблюдаются лишь в периоды солнечной активности, когда под влиянием мощного корпускулярного потока магнитное поле земли испытывает кратковременные резкие изменения своих основных характеристик. Этот явление, получившее название магнитных бурь, неблагоприятно отражается на состоянии всех экосистем, включая и организм человека. В этот период отмечается ухудшение состояние больных, страдающих сердечнососудистыми, нервно-соматическими и другими заболеваниями. Влияет магнитное поле и на животных, в особенности на птиц и насекомых.

На нынешнем этапе развития научно-технического прогресса человек вносит существенные изменения в естественное магнитное поле, придавая геофизическим факторам новые направления и резко повышая интенсивность своего воздействия. Основные источники этого воздействия – электромагнитные поля от линий электропередачи (ЛЭП) и электромагнитные поля от радиотелевизионных и радиолокационных станций.

В  современных  условиях  научно‐технического  прогресса  в  результате  развития  различных  видов 

энергетики  и  промышленности  электромагнитные  излучения  занимают  одно  из  ведущих  мест  по 

своей экологической и производственной значимости среди других факторов окружающей среды.

В  целом,  общий  электромагнитный  фон  состоит  из  источников  излучения  естественного 

происхождения:

электрические и магнитные поля Земли, атмосферы, радиоизлучения Солнца и галактик 

и излучения искусственного (антропогенного) происхождения:

телевизионные и радиостанции, линии электропередачи, электробытовая техника и другие.

Уровень естественного электромагнитного фона в некоторых случаях бывает на несколько порядков 

ниже  уровней  электромагнитных  излучений,  создаваемых  антропогенными  источниками.

Электромагнитные  излучения  космического,  околоземного  и  биосферного  пространств  играют определенную роль в организации жизненных процессов на Земле, и в ряде случаев выявляется их 

биологическая значимость.

 Невозможно однозначно определить воздействие ЭМП на человека. Это определяется сложностью реакции человека на любые воздействия, включая ЭМП.  
 
ЭМП слабой интенсивности широко применяются в медицине для лечения различных заболеваний. Это относится к полям разных частотных диапазонов:  
для УВЧ-терапии используют волны метрового диапазона; 
магнитные поля низких частот (50-300 Гц) применяются для лечения ишемической болезни сердца, заживления трофических язв и т.д.

 

Электромагнитное поле и эфир.

Джеймс Максвелл описал электромагнитное поле, именно он открыл самый, самый главный закон Природы это “Закон распределения”! Полное и истинное значение этого закона до конца не понято до сих пор. Непонимание или недооценка этого закона, а потому и его игнорирование, приводит человека к роковым ошибкам и неисчислимым потерям, не только материальным, но и моральным и этическим и психологическим. Немалые потери несёт и развитие науки, поскольку здесь зачастую проводится нивелирование, идеализация физических процессов и параметров элементарных частиц. Стремление крайне математизировать физику, сделать её математически точной наукой, есть нарушение закона распределения и её ометафизичивание. Так точное определение гравитационной “постоянной”, масс “покоя” элементарных частиц, загоняет в метафизические рамки физику, делает практически необъяснимыми такие параметры материи как электрический заряд и гравитационные способности массы, как токовой.

Джеймс Максвелл, ни минуты не сомневался в существовании светоносной мировой среды эфира и именно с движением эфира он связывал понятия электрического и магнитного полей, а электрические заряды, это вовсе не источники электрических полей, а объекты, приводящие в движение эфир. Ведь нельзя же назвать насос перекачивающий воду - источником воды! Или воздушный вентилятор - источником воздуха!

Эфир — гипотетическая всепроникающая среда, колебания которой проявляют себя как электромагнитные волны (в том числе как видимый свет). Концепция светоносного эфира была выдвинута в XVII веке Рене Декартом и получила подробное обоснование в XIX веке в рамках волновой оптики и электромагнитной теории Максвелла. Эфир рассматривался также как материальный аналог ньютоновского абсолютного пространства. Существовали и другие варианты теории эфира.

Для объяснения сложных, трудных для понимания физических процессов, мы не редко применяем всем понятные аналоги, так вот ближайший аналог эфира это жидкость, а из жидкостей самая понятная это вода. Однако в отличие от эфира, вода легко разделяема, то есть прерывна и конечна. Каждый газовый пузырёк или другая жидкость или твёрдое тело, способны раздвинуть воду и вода всегда ограничена в объёме, будь это капля или мировой океан. Эфир же, в отличие от воды, непрерывен не раздвигаем и объёмно бесконечен. Любая частица, есть лишь специфическое сгущение эфира и не прерывает его, как, скажем лёд в воде, к тому же лёд можно вынуть из воды, а из эфира, ничего вынуть, или изъять нельзя и не возможно, поскольку у него нет границ и поверхности. Эфир это первоматерия и элементарнее его ничего нет, в то время как вода состоит из элементов сгущения эфира. Кроме того, эфир несравненно прозрачнее и подвижнее воды. И всё же, не смотря на все эти различия, сравнить эфир, как аналог, лучше всего не с газом, а именно с водой, как то наглядней.

Понятие об эфире исходит из глубокой древности – в древнеарийскую эпоху оно относилось к особому состоянию материи, называемому «акаша» (пятый элемент материальной природы). Вот как понятие «акаша» освещено в трактате С. Вивекананды «Раджа-йога»: «Это всюду находящееся и все проникающее нечто. Все, что имеет форму, все, что представляет собою результат соединений, все развилось из этой Акашы. Акаша это то, что стало воздухом, жидкостями, твердыми телами. Она сама не может быть замечаема, так как настолько тонка, что находится вне всех обыкновенных восприятий и может быть видима только тогда, когда станет грубою, примет форму. При начале творения существует только эта Акаша; при конце цикла твердые тела, жидкости и газы, все разложатся опять в Акашу».

Две с половиной тысячи лет назад древние греки подхватили и развили это понятие под именем αιυηρ (эфир, небо). В 1618 г. французский философ, физик и математик Рене Декарт предложил рассмотреть эфир в качестве материального переносчика света. По его представлениям, свет является сжатием, распространяющимся в идеально упругой среде (эфире), которая заполняет все пространство. С тех пор идея эфира прочно вошла в научный оборот, особенно в трудах Ньтона, Френеля, Максвелла, Лоренца. Эфирная концепция достигла кульминации в XIX веке, когда Максвелл, опираясь на созданную им модель эфира, получил фундаментальные уравнения электродинамики.

 

В начале XIX века волновая теория света, рассматривавшая свет как волны в эфире, одержала решительную победу над эмиссионной теорией. Первый удар по эмиссионной теории нанёс английский учёный-универсал Томас Юнг, в 1800 году разработавший волновую теорию интерференции (и ввёл сам этот термин) на основе сформулированного им принципа суперпозиции волн. По результатам своих опытов он довольно точно оценил длину волны света в различных цветовых диапазонах.

Вначале теория Юнга была встречена враждебно. Как раз в это время было глубоко изучено явление двойного лучепреломления и поляризации света, воспринятое как решающее доказательство в пользу эмиссионной теории. Но тут в поддержку волновой модели (ничего не зная о Юнге) выступил Огюстен Жан Френель. Рядом остроумных опытов он продемонстрировал чисто волновые эффекты, совершенно необъяснимые с позиций корпускулярной теории, а его мемуар, содержащий всестороннее исследование с волновых позиций и математическую модель всех известных тогда свойств света (кроме поляризации), победил на конкурсе Парижской Академии наук (1818).

Оставалось понять механизм поляризации. Ещё в 1816 году Френель обсуждал возможность того, что световые колебания эфира не продольны, а поперечны. Это легко объяснило бы явление поляризации. Юнг в это время тоже пришёл к такой идее. Однако поперечные колебания ранее встречались только в несжимаемых твёрдых телах, в то время как эфир считали близким по свойствам к газу или жидкости. В 1822—1826 годах Френель представил мемуары с описанием новых опытов и полную теорию поляризации, сохраняющую значение и в наши дни.

В творчестве Д. И. Менделеева этот вопрос имеет непосредственное отношение к осмыслению им физических причин периодичности. Поскольку свойства элементов пребывают в периодической зависимости от атомных весов (массы), учёный предполагал использовать эти закономерности для решения настоящей проблемы, — определяя причины сил тяготения и благодаря изучению свойств передающей их среды.

Как уже отмечено, предполагалось, что «эфир», заполняющий межпланетное пространство, является средой, передающей свет, тепло и гравитацию. В контексте таких представлений исследования сильно разреженных газов представлялось возможным путём к детерминации названной субстанции, когда свойства «обычного» вещества уже не способны бы были скрывать свойства «эфира».

В одной из своих гипотез Д. И. Менделеев, руководствовался тем, что специфическим состоянием сильно разреженных газов воздуха мог оказаться «эфир» или некий неизвестный инертный газ с очень малым весом, то есть наилегчайший химический элемент. Учёный пишет на оттиске из «Основ химии», на эскизе периодической системы 1871 года: «Легче всех эфир, в миллионы раз»; в рабочей тетради 1874 года он более ясно высказывает свои соображения: «При нулевом давлении у воздуха есть некоторая плотность, это и есть эфир!». Но в его публикациях той поры эти мысли не нашли отражения. Открытие в конце XIX века инертных газов актуализировало вопрос о химической сущности мирового эфира. По предложению Уильяма Рамзая Менделеев включает в периодическую таблицу нулевую группу, оставляя место для более лёгких, чем водород, элементов. По мнению Менделеева, группа инертных газов могла быть дополнена коронием и легчайшим, пока неизвестным элементом, названным им ньютонием, который и составляет мировой эфир. Свои взгляды в апреле 1902 года он развёрнуто излагает в эссе «Попытка химического понимания мирового эфира» (опубликовано на английском языке в 1904 году, на русском — в 1905 году). В заключительной части этого труда Д. И. Менделеев пишет:

Представляя эфир газом, обладающим указанными признаками и относящимся к нулевой группе, я стремлюсь прежде всего извлечь из периодического закона то, что он может дать, реально объяснить вещественность и всеобщее распространение эфирного вещества повсюду в природе и его способность проникать все вещества не только газо- или парообразные, но и твёрдые и жидкие, так как атомы наиболее легких элементов, из которых состоят наши обычные вещества, всё же в миллионы раз тяжелее эфирных и, как надо думать, не изменят сильно своих отношений от присутствия столь лёгких атомов, каковы атомы х или эфирные. Понятно само собой, что вопросов является затем и у меня самого целое множество, что на большую часть из них мне кажется невозможным отвечать, и что в изложении своей попытки я не думал ни поднимать их, ни пытаться отвечать на те из них, которые мне кажутся разрешимыми. Писал не для этого свою «попытку», а только для того, чтобы высказаться в таком вопросе, о котором многие, знаю, думают, и о котором надо же начать говорить.

Еще в ранних своих работах Д. И. Менделеев пришёл к методологическим принципам и положениям, получившим развитие в его последующих исследованиях. Он стремится подходить к решению того или иного вопроса, следуя этим общим принципам, создавая философскую концепцию, в пределах которой будет проводиться анализ конкретных данных. Это характерно и для исследований, касающихся данной темы, которые выразились результатами, к ней прямого отношения не имеющими.[22] Движимый идеей обнаружения эфира, Д. И. Менделеев экспериментально начал изучать разреженные газы, и занимаясь этой темой, сформулировал или подтвердил положения кинетической теории и термодинамики, теоретически обосновал условия поведения сжатых газов[23]: получил уравнение идеального газа, содержащее выведенную им универсальную газовую постоянную, и получил вириальные разложения, которые находятся в полном соответствии с первыми приближениями в известных сейчас уравнениях для реальных газов. Очень ценным, но несколько преждевременным, было предложение Д. И. Менделеева о введении термодинамической шкалы температур.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

 

 

Над составлением таблицы периодической системы химических элементов учёные работали не одно десятилетие. К середине XIX века химикам уже были известны 63 элемента. Но неоднократные попытки их упорядочить так и не увенчались успехом.

Первым человеком, сумевшим найти нужную закономерность, стал русский учёный Дмитрий Иванович Менделеев.

Дмитрий Иванович Менделе́ев (27 января [8 февраля] 1834, Тобольск — 20 января [2 февраля] 1907, Санкт-Петербург) — русский учёный-энциклопедист: химик, физикохимик, физик, метролог, экономист, технолог, геолог,метеоролог, педагог, воздухоплаватель, приборостроитель. Профессор Санкт-Петербургского университета; член-корреспондент по разряду «физический» Императорской Санкт-Петербургской Академии наук. Среди наиболее известных открытий — периодический закон химических элементов, один из фундаментальных законов мироздания, неотъемлемый для всего естествознания.