Изучение как оптических, так и электромагнит­ных явлений привело к развитию представлений о формах су­ществования материи. Разрабатывая оптику, И. Ньютон счи­тал свет потоком материальных частиц-корпускул. В кор­пускулярной теории света И. Ньютона утверждалось, что светящиеся тела излучают мельчайшие частицы, которые дви­жутся в согласии с законами механики и вызывают ощущение света, попадая в глаз. На базе этой теории И.

Ньютоном было дано объяснение законам отражения и преломления света. Наряду с механической корпускулярной теорией, осуще­ствлялись попытки объяснить оптические явления принци­пиально иным путем, а именно на основе волновой теории, сформулированной X . Гюйгенсом. Волновая теория уста­навливала аналогию между распространением света и дви­жением волн на поверхности воды или звуковых волн в воздухе.

В ней предполагалось наличие упругой среды, за­полняющей все пространство, — светоносного эфира. Рас­пространение света рассматривалось как распространение колебаний эфира: каждая отдельная точка эфира колеблется в вертикальном направлении, а колебания всех точек созда­ют картину волны, которая перемещается в пространстве от одного момента времени к другому.

Главным аргумен­том в пользу своей теории X . Гюйгенс считал тот факт, что два луча света, пересекаясь, пронизывают друг друга без каких-либо помех в точности, как два ряда волн на воде. Согласно же корпускулярной теории, между пучками из­лученных частиц, каковыми является свет, возникали бы столкновения или, по крайней мере, какие-либо возмущения. Исходя из волновой теории X .

Гюйгенс успешно объяснил отражение и преломление света. Однако против нее суще­ствовало одно важное возражение. Как известно, волны об­текают препятствия. А луч света, распространяясь по пря­мой, обтекать препятствия не может. Если на пути луча света поместить непрозрачное тело с резкой гранью, то его тень будет иметь резкую границу. Однако это возражение вскоре было снято благодаря опытам Гримальди.

При более тон­ком наблюдении с использованием увеличительных линз обнаруживалось, что на границах резких теней можно ви­деть слабые участки освещенности в форме перемежаю­щихся светлых и темных полосок или ореолов. Это явление было названо дифракцией света. Именно открытие диф­ракции сделало X . Гюйгенса ревностным сторонником вол­новой теории света. Однако авторитет И.

Ньютона был на­столько высок, что корпускулярная теория воспринималась безоговорочно даже несмотря на то, что на ее основе нельзя было объяснить явление дифракции. Волновая теория света была вновь выдвинута в первые десятилетия XIX в. англий­ским физиком Т. Юнгом и французским естествоиспытате­лем О. Ж. Френелем. Т. Юнг дал объяснение явлению ин­терференции, т. е.

появлению темных полосок при наложе­нии света на свет. Суть ее можно описать с помощью парадоксального утверждения: свет, добавленный к свету, не обязательно дает более сильный свет, но может давать более слабый и даже темноту. Причина этого заключается в том, что согласно волновой теории, свет представляет со­бой не поток материальных частиц, а колебания упругой сре­ды или волновое движение.

При наложении друг на друга цепочек волн в противоположных фазах, где гребень одной волны совмещается со впадиной другой, они уничтожают друг друга, в результате чего появляются темные полосы. Явления интерференции и дифракции могли быть объяснены только в рамках волновой теории и не поддавались объясне­нию на основе механической корпускулярной теории света. Итак, к концу XIX в.

физика пришла к выводу, что мате­рия существует в двух видах: дискретного вещества и непрерывного поля. Основы представлений о материи, суще­ствующей в форме вещества и поля можно свести к следу­ющим положениям. Вещество и поле различаются как корпускулярные и вол­новые сущности: вещество дискретно и состоит из атомов, а поле непрерывно. Вещество и поле различаются по своим физическим ха­рактеристикам: частицы вещества обладают массой покоя, а поле — нет.

Вещество и поле различаются по степени проницаемос­ти: вещество мало проницаемо, а поле, наоборот, полностью проницаемо. Скорость распространения поля равна скорости света, а скорость движения частиц вещества меньше ее на много порядков. В результате открытий в физике в конце XIX и начале XX столетий обнаружилось, что нет пропасти между веще­ством и полем: поле, подобно веществу, обладает корпуску­лярными свойствами, а частицы вещества, подобно полю, — волновыми.

Расширение представлений об элементах материальных систем Расширение представлений об элементах материаль­ных систем связано с проникновением вглубь материи и неразрывно с развитием атомно-молекулярной теории строения вещества. Можно выделить 3 этапа в развитии атомно-молекулярной теории. Первый из них связан с пред­ставлениями древних греков и, в частности Демокрита, о мельчайших неделимых частицах вещества (

это достаточ­но подробно обсуждалось при рассмотрении истории есте­ствознания). Вторым этапом развития теории является экс­периментальное подтверждение атомной теории Бойлем. Третьим важным шагом является открытие возможности со­единения атомов в молекулы. Первый эксперимент, подтверждающий атомную при­роду вещества, был проведен в 1662 году ирландским химиком Робертом Бойлем (1627-1691).

Он сжимал воздух в U -образной трубке под действием столбика ртути и обнару­жил, что объем воздуха в трубке обратно пропорционален давлению: PV = const . Французский физик Эдм Мариотт (1630-1684) подтвердил это соотношение через 14 лет пос­ле Бойля и заметил, что оно выполняется только при посто­янной температуре. Объяснить результаты Бойля и Мариотта можно, только если признать, что воздух состоит из атомов, разделенных пустым пространством.