ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ

ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ

всеобщие формы бытия материи, её важнейшие атрибуты. В мире нет материи, не обладающей пространственно-временными свойствами, как не существует П. и в. самих по себе, вне материи или независимо от неё. Пространство есть бытия материи, характеризующая её протяжённость, структурность, и взаимодействие элементов во всех материальных системах. Время - форма бытия материи, выражающая её существования, последовательность смены состояний в изменении и развитии всех материальных систем. П. и в. неразрывно связаны между собой, их проявляется в движении и развитии материи.

В домарксистской философии, а также в классич. физике П. и в. нередко отрывались от материи, рассматривались как самостоят. сущности или внеш. условия существования и движения тел. В концепции Ньютона абс. пространство понималось как бесконечная протяжённость, вмещающая в себя всю материю и не зависящая от к.-л. процессов, а абс. время - как текущая безотносительно к к.-л. изменениям равномерная длительность, в которой всё возникает и исчезает. В ньютоновской концепции П. и в. приписывались некоторые субстанциональные признаки - абс. самостоятельность и самодостаточность существования; вместе с тем П. и в. не рассматривались как порождающие субстанции, из которых возникают все тела. В материа-листич. натурфилософии и основывавшихся на её принципах физич. теориях преобладало атомистич. структуры материи: конечной, абсолютной и порождающей субстанцией признавалась лишь движущаяся , существующая и изменяющаяся в П. и в. как внеш. условиях бытия.

В религ. и объективно-идеалистич. учениях выдвигалась сходная П. и в. как всеобщих внеш. условий бытия тел, однако П. и в. трактовались как созданные вместе с материей богом или абс. духом. С точки зрения теологии к богу понятия П. и в. не приложимы: как высшая, бесконечная и творящая он внепространствен и существует не во времени, а в вечности, являющейся одним из его атрибутов. В субъек-тивно-идеалистич. концепциях выдвигались эклектич. и внутренне противоречивые толкования П. и в. как априорных форм чувств. созерцания (Кант) либо как форм упорядочения комплексов ощущений и опытных данных, установления между ними функциональных зависимостей (Беркли , Мах, позитивизм) .

Впервые подлинно науч. понимание П. и в. как всеобщих атрибутов и форм существования материи было выдвинуто и обосновано К. Марксом и Ф. Энгельсом. Учение диалектич. материализма о П. и в. получило глубокое в естествознании 20 в. Значит. вклад в совр. представлений о П. и в. внесла А. Эйнштейна: она раскрыла неразрывную П. и в. как единой формы существования материи (пространство-время) , установила единство пространственно-временной и причинно-следственной структуры мира, обнаружила относительность пространственно-временных характеристик тел и явлений.

Предметом диалектико-материалистич. теории П. и в. являются методологич. важнейших достижений совр. науки в понимании П. и в. для разработки целостного мировоззрения, всеобщих свойств П. и в. в их связи с др. атрибутами материи, теоретич. бесконечности П. и в. в количеств. и качеств. отношениях, изучение закономерностей науч. познания П. и в. и форм связи сменяющихся науч. теорий о П. и в.

К всеобщим свойствам П. и в. относятся: объективность и независимость от сознания человека; абсолютность как атрибутов материи; неразрывная связь друг с другом и с движением материи; от структурных отношений и процессов развития в материальных системах; единство прерывного и непрерывного в их структуре; количеств. и качеств. . Различают метрич. (т. е. связанные с измерениями) и топо-логич. (напр., связность, пространства и , одномерность, необратимость времени) свойства П. и в. Познание всеобщих свойств П. и в. является результатом длит. историч. развития науки, выделения в процессе обобщения и абстрагирования таких инвариантных характеристик многообразных пространственновременных отношений, которые проявляются на всех структурных уровнях материи.

Наряду с едиными характеристиками, которые в равной степени присущи как пространству, так и времени, им свойственны некоторые особенности, характеризующие их как различные, хотя и тесно связанные между собой, атрибуты материи. К всеобщим свойствам пространства относятся прежде всего протяжённость, означающая рядоположенность и сосуществование различных элементов (точек, отрезков, объёмов и т. п.) , возможность прибавления к каждому данному элементу некоторого следующего элемента либо возможность уменьшения числа элементов. Протяжённой можно считать любую систему, в?-poa возможны изменения характера связей и взаимодействий составляющих её элементов, их числа, взаимного расположения и качеств. особенностей. Это означает, что протяжённость тесно связана со структурностью материальных систем, имеющей атрибутивный . Непротяжённые объекты не обладали бы структурой, внутр. связями, способностью к изменениям. Пространству присуща также связность и непрерывность, проявляющаяся как в характере перемещения тел от точки к точке, так и в распространении физич. воздействий через различные поля (электромагнитное, гравитационное, ядерное) в виде близкодействия в передаче материи и энергии. Связность означает отсутствие к.-л. «разрывов» в пространстве и нарушения близкодействия в распространении материальных воздействий в полях. Вместе с тем пространству свойственна относит. , проявляющаяся в раздельном существовании материальных объектов и систем, имеющих определ. размеры и границы, в существовании многообразия структурных уровней материи с различными пространств. отношениями. Общим свойством пространства, обнаруживающимся на всех известных структурных уровнях, является трёхмерность, которая органически связана со структурностью систем и их движением. Все материальные процессы и взаимодействия реализуются лишь в пространстве трёх измерений. В одномерном или двумерном пространстве (линия, плоскость) не могли бы происходить взаимодействия вещества и поля. Абстрактные (концептуальные) многомерные пространства в совр. математике и физике образуются путём добавления к трём пространств. координатам времени и др. параметров, учёт взаимной связи и изменения которых необходим для более полного описания процессов. Однако не следует отождествлять эти концептуальные пространства, вводимые как способ описания систем, с реальным пространством, которое всегда трёхмерно и характеризует протяжённость и структурность материи, сосуществование и взаимодействие элементов в различных системах. С протяжённостью пространства неразрывно связаны его метрич. свойства, выражающие особенности связи пространств. элементов, и количеств. законы этих связей. В природе метрич. свойств пространства определяется неоднородностью структурных отношений в системах, в частности распределением тяготеющих масс и величиной гравитац. потенциалов, определяющих «искривление» пространства.

К специфич. (локальным) свойствам пространства материальных систем относятся симметрия и асим» метрия, конкретная форма и размеры, местоположение, расстояние между телами, пространств. распределение вещества и поля, границы, отделяющие различные системы. Все эти свойства зависят от структуры и внеш. связей тел, скорости их движения, характера взаимодействий с внеш. полями. Пространство каждой материальной системы принципиально незамкнуто, непрерывно переходит в пространство др. системы, которое может отличаться по метрич. и др. локальным свойствам. Отсюда проистекает многосвязность реального пространства, его неисчерпаемость в количеств. и качеств. отношениях.

К всеобщим свойствам времени (или временных отношений в материальных системах) относятся: объективность ; неразрывная связь с материей, а также с пространством, движением и др. атрибутами материи; длительность, выражающая последовательность существования и смены состояний тел. Длительность образуется из возникающих один за другим моментов или интервалов времени, составляющих в совокупности весь период существования тела от его возникновения до перехода в качественно иные формы. Выступая как своеобразная «протяжённость» времени, длительность обус542 ПРОТАГОР

ловлена общим сохранением материи и движения при их превращениях из одних форм в другие. Время сущест-вования каждого конкретного объекта конечно и прерывно, т. к. любой имеет начало и конец существования. Однако составляющая материя при этом не возникает из ничего и не уничтожается, а только меняет формы своего бытия. Благодаря общей сохраняемости материи и движения время её существования непрерывно, и эта непрерывность абсолютна, тогда как прерывность относительна. Непрерывности времени соответствует его связность, отсутствие «разрывов» между его моментами и интервалами.

Время одномерно, асимметрично, необратимо и направлено всегда от прошлого к будущему. Конкретными физич. факторами, характеризующими необратимость времени, выступают возрастание энтропии в различных системах, с течением времени количеств. законов движения тел.

Специфич. свойствами времени являются конкретные периоды существования тел от возникновения до перехода в качественно иные формы, событий, которая всегда относительна, процессов, скорость изменения состояний, темпы развития, временные отношения между различными циклами в структуре систем.

Развитие науки в 20 в. раскрыло новые аспекты зависимости П. и в. от материальных процессов. Из теории относительности и экспериментальных фактов совр. физики следует, что с увеличением скорости движения тел и приближением её к скорости света возрастает , относительно сокращаются линейные размеры в направлении движения, замедляются все процессы по сравнению с состоянием относит. покоя тел. Замедление временных ритмов происходит также под действием очень мощных гравитационных полей, создаваемых большими массами вещества (что проявляется, напр. , в красном смещении спектральных линий излучения т. н. белых карликов и квазаров, обладающих очень высокой плотностью и мощными полями тяготения) . При количеств. возрастании плотности вещества (до значений порядка1094 г/см3 и более) должны качественно меняться метрич., а возможно, и некоторые топологич. свойства П.и в. Из наблюдательных данных внегалактич. астрономии следует, что средней плотности вещества в Метагалактике порядка 10-31 г/см3 соответствует незамкнутое пространство отрицат. кривизны. Однако эти данные нельзя распространять на весь в целом, поскольку материя неоднородна и в мире существует бесчисленное структурных уровней и типов материальных систем со свойственными им пространственно-временными отношениями.

Энгельс Ф., Диалектика природы, Маркс К. и Энгельс Ф., Соч., т. 20; его ж е, Анти-Дюринг, там же; Ленин В. И., Материализм и , ПСС , т. 18; его же, Филос. тетради, там же, т. 29; Эйнштейн А., Основы теории относительности, М.- Л., 19352; Hьютон И., Математич. начала натуральной философии, М.- Л., 1936 ; Фок В. А., Теория П., В. и тяготения, M., 19612; Штейнман Р. Я., П. и в. , М., 1962 ; Мелюхин С. Т., Материя в её единстве, бесконечности и развитии, М., 1966 ; ГрюнбаумА., Филос. проблемы П. и в. , пер. с англ. , М., 1969 ; Бесконечность и Вселенная. Сб. ст. ,М., 1969 ; МостепаненкоА. М., Проблема универсальности осн. свойств П. и в. , Л., 1969 ; его же, П. и в. в макро-, мега- и микромире, М., 1974 ; П., В., М., 1971 ; Варашенков В. С., Проблемы субатомного П. и в. , М., 1979 ; Ахундов М. Д., Концепции П. и в. : истоки, эволюция , перспективы, М., 1982.

С. Т. Мелюхин.

Философский энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия . Гл. редакция: Л. Ф. Ильичёв, П. Н. Федосеев, С. М. Ковалёв, В. Г. Панов . 1983 .

ПРОСТРА́НСТВО И ВРЕ́МЯ

общие формы существования материи, а именно формы координации материальных объектов и явлений. Диалектич. и совр. показывают, что П. и в. не могут существовать вне материи и независимо от нее. Отличие этих форм друг от друга состоит в том, что пространство есть всеобщая форма сосуществования тел, время – всеобщая форма смены явлений. По Энгельсу, находиться в пространстве – значит быть в форме расположения одного возле другого, существовать во времени – значит быть в форме последовательности одного после другого. Пространство есть форма координации различных сосуществующих объектов и явлений, заключающаяся в том, что последние определ. образом расположены друг относительно друга и, составляя различные части той или др. системы, находятся в определ. количеств. отношениях друг к другу. Время есть общая форма координации явлений, сменяющих друг друга состояний материальных объектов, заключающаяся в том, что каждое (состояние), составляя ту или иную часть процесса, совершающегося в объекте, находится в определ. количеств. отношениях к др. явлениям (состояниям).

Пространств. характеристиками являются места объектов (при большом удалении объектов друг от друга или малости объектов эти места можно рассматривать как "точки" пространства), расстояния между местами, углы между различными направлениями, в к-рых располагаются объекты (отд. объект характеризуется протяженностью и формой, к-рые определяются расстояниями между частями объекта и их ориентацией). Врем. характеристики – "моменты", в к-рые происходят явления, продолжительности (длительности) процессов. Отношения между этими пространств.-врем. величинами наз. м е т р и ч е с к и м и. Существуют также и качеств., т о п о л о г и ч. характеристики – "соприкосновение" различных объектов или процессов, порядок их расположения, симметрия.

Пространств.-врем. отношения подчиняются специфич. закономерностям. В соответствии с наличием у материальных объектов и процессов неразрывно связанных противоположных сторон – целостности и дифференцированности, устойчивости и изменчивости, и в пространств.-врем. отношениях различают, с одной стороны, и длительность, с – порядок сосуществования и смены явлений. Протяженность объекта и длительность состояния (его "время жизни") выступают на первый план при рассмотрений объекта или состояния как целого; "порядка" выступает на первый план при рассмотрении отношений частей (объекта или состояния) или отношений различных объектов.

Согласно диалектич. материализму, П. и в. являются формами бытия дифференцированных объектов и процессов. Этим определяется всеобщий характер пространств.-врем. отношений и закономерностей. По мере углубления знаний о материи и движении углубляются и изменяются науч. представления о П. и в. Поэтому понять смысл и вновь открываемых закономерностей П. и в. можно только путем установления их связей с закономерностями взаимодействия и движения материи. Примером может служить неевклидова геометрия, реальный смысл к-рой стал ясен только после открытия релятивистских теорий гравитационного поля.

Непосредств. единство П. и в. выступает в движении материи; простейшая форма движения – перемещение – характеризуется величинами, включающими различные отношения П. и в. Совр. (см. Относительности теория) обнаружила более глубокое единство П. и в., выражающееся в совместном закономерном изменении пространств.-врем. характеристик систем при изменении движения последних, а также в зависимости этих величин от концентрации материи (масс) в окружающей среде.

С чисто пространств. (геометрич.) отношениями имеют дело лишь в том случае, когда можно отвлечься от движения тел и их частей. Тогда мир выступает как совокупность неизменных идеально твердых тел, расположенных вне друг друга, и внешние отношения этих тел сводятся к пространственным. С чисто врем. отношениями имеют дело в случае, когда можно отвлечься от многообразия сосуществующих объектов; тогда единственный "точечный" объект испытывает изменения состояния, характеризующиеся различными длительностями.

В реальном процессе измерения пространств. и врем. величин пользуются к.-л. системой отсчета.

Понятия П. и в. являются необходимой составной частью картины мира в целом и поэтому входят в философии. Учение о П. и в. углубляется и развивается вместе с развитием мировоззрения в целом, но особенно естествознания и прежде всего физики. Это объясняется тем, что свойства П. и в. имеют весьма существ. значение для физич. закономерностей, к-рые часто выражаются в виде зависимостей физич. величин от пространств.-врем. координат; кроме того, точные измерения пространств.-врем. величин производятся с помощью физич. устройств. Именно развитие физики в 20 в. привело к радикальной перестройке науч. представлений о П. и в. Из остальных наук значит. роль в прогрессе учения о П. и в. сыграла и в особенности .

Развитие физики, геометрии и астрономии в 20 в. подтвердило правильность воззрений диалектич. материализма на П. и в. В свою очередь диалектико-материалистич. концепция П. и в. позволяет дать правильную интерпретацию совр. физич. учения о П. и в., вскрыть неудовлетворительность как субъективистского понимания этого учения, так и попыток "развить" его, отрывая П. и в. от материи.

Пространств.-врем. отношения обладают не только общими закономерностями, но и специфическими, характерными для объектов того или иного класса, поскольку эти отношения определяются структурой материального объекта, его внутр. взаимодействиями и процессами. Поэтому такие характеристики, как размеры объекта (в частности, его форма), время жизни, ритмы процессов, типы симметрии, являются существ. параметрами объекта данного типа, зависящими также от условий, в к-рых он существует. Особенно важны и специфичны пространств.-врем. отношения в таких сложных развивающихся объектах, как биологич. или общество. В этом смысле можно говорить об индивидуальных П. и в. таких объектов (напр., о биологич. или социальном времени).

Основные концепции П. и в. Важнейшая филос. , относящаяся к П. и в., это о сущности П. и в., т.е. отношения этих форм бытия к материи, а также об объективности пространств.-врем. отношений и закономерностей.

На протяжении почти всей истории естествознания; и философии существовали две осн. концепции П. и в. Одна из них идет от древних атомистов – Демокрита, Эпикура, Лукреция, к-рые ввели пустого пространства и рассматривали его как однородное и (но не изотропное); понятие времени тогда было разработано крайне слабо. В время эту концепцию развил Ньютон, очистивший: ее от антропоморфизма. По Ньютону, П. и в. суть особые начала, существующие независимо от материи и друг от друга. Пространство само по себе (абс. пространство) есть "вместилище тел", абсолютно неподвижное, непрерывное, однородное (одинаковое во всех точках) и изотропное (одинаковое по всем направлениям), проницаемое – не воздействующее на материю и не подвергающееся ее воздействиям, и бесконечное; обладает тремя измерениями. От абс. пространства Ньютон отличал протяженность тел – их осн. , благодаря к-рому они занимают определ. места в абс. пространстве, совпадают с этими местами. Протяженность, по Ньютону, если говорить о простейших частицах (атомах), есть изначальное, первичное свойство, не требующее объяснения. Абс. пространство вследствие неразличимости своих частей неизмеримо и непознаваемо. Положения тел и расстояния между ними можно определять только по отношению к др. телам. Др. словами, наука и имеют дело только с относительным пространством.

Время в концепции Ньютона само по себе есть абсолютное и ни от чего не зависящее, чистая длительность как таковая, равномерно текущая от прошлого к будущему. Оно является пустым "вместилищем событий", к-рые могут его заполнять, но могут и не заполнять; ход событий не влияет на течение времени. Время универсально, одномерно, непрерывно, бесконечно, однородно (везде одинаково). От абс. времени, также неизмеримого, Ньютон отличал относит. время. Измерение времени осуществляется только с помощью часов, т.е. движений, к-рые являются достаточно равномерными. П. и в. в концепции Ньютона независимы друг от друга. Независимость П. и в. проявляется прежде всего в том, что расстояние между двумя точками и; промежуток времени между двумя событиями сохраняют свои значения независимо друг от друга в любой: системе отсчета, а отношения этих величин или скорости тел могут быть любыми.

Ньютон подвергал критике идею Декарта о заполненном мировом пространстве и о тождестве протяженной материи и пространства.

Концепция П. и в., разработанная Ньютоном, была господствующей в естествознании на протяжении 17–19 вв., т.к. она опиралась на науку того времени – евклидову геометрию и классич. механику. Законы ньютоновой механики справедливы только в инерциальных системах отсчета. Эта выделенность инерциальных систем объяснялась тем, что они движутся инерциально именно по отношению к абс. П. и в. и наилучшим образом соответствуют последним. Можно сказать, что часы в таких системах показывают равномерно текущее абсолютно универсальное время, а твердые тела, образующие пространств. "остов" такой системы, не деформируются при инерциальном движении. Конечно, измеренная скорость тела может не совпасть с его абс. скоростью, однако осн. механики, связывающий ускорение с создающей его силой, остается неизменным в любой инерциальной системе; инвариантны (неизменны) также и ускорение, и сами по себе. Если же перейти к произвольно движущимся ускоренным системам отсчета, то законы классич. механики окажутся неверными. Отсюда делался , что только при отнесении движения тел к абс. П. и в. получаются законы механики, оправдывающиеся на практике.

Ньютонова концепция П. и в. соответствовала всей физич. картине мира той эпохи, в частности филос. представлению о материи как изначально протяженной и инертной. Существ. противоречием концепции Ньютона было то, что абс. П. и в. оставались в ней непознаваемыми путем опыта. Согласно принципу относительности классич. механики, все инерциальные системы отсчета равноправны и невозможно отличить, движется система по отношению к абс. П. и в. или покоится. Это служило доводом для сторонников противоположной концепции П. и в., основы к-рой были сформулированы также еще в древности Аристотелем. Пространство, по Аристотелю, есть совокупность мест тел, а время – " движений"; время, в отличие от движения, течет всегда равномерно. В новое время т. зр. Аристотеля развил (очистив ее от телеологии) Лейбниц, опиравшийся также на нек-рые идеи Декарта. Особенность лейбницевой концепции П. и в. состоит в том, что в ней отвергается о П. и в. как о самостоят. началах бытия, существующих наряду с материей и независимо от нее. По Лейбницу, пространство – это порядок взаимного расположения множества индивидуальных тел, существующих вне друг друга, время – порядок сменяющих друг друга явлений или состояний тел. При этом Лейбниц в дальнейшем включал в понятие порядка также и понятие относит. величины. Представление о протяженности отд. тела, рассматриваемого безотносительно к другим, по концепции Лейбница, несостоятельно. Пространство есть ("порядок"), применимое лишь ко мн. телам, к "ряду" тел. Можно говорить только об относит. размере данного тела, в сравнении с размерами других тел. Если бы других тел не существовало, то нельзя было бы говорить о протяженности данного тела. Протяженность тела имеет смысл лишь постольку, поскольку тело рассматривается как часть мира. То же можно сказать и о длительности: понятие длительности применимо к отд. явлению постольку, поскольку оно рассматривается как звено в единой цепи событий. Протяженность любого объекта, по Лейбницу, не есть первичное свойство, а обусловлено силами отталкивания, действующими внутри объекта; внутренние и внешние взаимодействия определяют и длительность состояния; что же касается самой природы времени как порядка сменяющихся явлений, то оно отражает их причинно-следств. связь.

Логически концепция Лейбница связана со всей его филос. системой в целом. Осн. свойством частиц Лейбниц считал , стремление к действию и движению. Представления о материи древних атомистов и Ньютона, рассматривавших мир как конгломерат независимых частиц, связанных воедино лишь случайными столкновениями или мистич. силами дальнодействия, Лейбниц считал неудовлетворительными. Идея абс. атомизма не объясняет целостности объектов, их внутр. согласованности, она противоречит "гармонии", единству мира. Правда, Лейбниц понимает гармонию и активность в идеалистич., телеологич. духе: атомы – это монады, духовно отображающие мир. Но наука той эпохи не располагала данными, к-рые дали бы возможность рационально объяснить " " единства и целостности материальных объектов. Однако лейбницева концепция П. и в. не играла существ. роли в естествознании 17–19 вв., т.к. она не могла дать ответа на вопросы, поставленные наукой той эпохи. Прежде всего воззрения Лейбница на пространство казались противоречащими существованию вакуума (только после открытия поля в 19 в. проблема вакуума предстала в новом свете); кроме того, они явно противоречили всеобщему убеждению в единственности и универсальности евклидовой геометрии (если геометрия, обусловлены характером сил, то мыслима возможность иных пространств. отношений, чем евклидовы); наконец, концепция Лейбница казалась непримиримой с классич. механикой, поскольку признание чистой относительности движения не дает объяснения преимуществ, роли инерциальных систем. Ответ Лейбница, в к-ром он указал на устойчивых ("фиксированных") состояний материи, служащих "базисом" П. и в., не был понят в то время. Вообще, одностороннее подчеркивание Лейбницем "порядка" как гл. характеристики П. и в. казалось несовместимым с объективностью и "неизменностью" метрич. свойств П. и в., на к-рые опиралась наука. Поправки Лейбница, к-рый в ходе дискуссии с учеником Ньютона Кларком включил в понятие "порядка" также и метрич. отношения, не были приняты во . Т.о., современная Лейбницу оказалась в противоречии с его концепцией П. и в., к-рая строилась на гораздо более широкой филос. основе. Только два века спустя началось накопление науч. фактов, говоривших в ее пользу. Понятия П. и в. в философии и естествознании 18–19 вв.

Философы-материалисты 18–19 вв. решали проблему П. и в. в основном в духе концепций Ньютона или Лейбница, хотя, как , полностью не принимали к.-л. из них. Нек-рые философы 17 в. (напр., Локк) под влиянием успехов механики перешли от концепции Лейбница к концепции Ньютона. Большинство философов-материалистов выступало против ньютоновского пустого пространства. Еще Толанд указывал, что представление о пустоте связано с взглядом на материю как на инертную, бездеятельную. Таких же взглядов придерживался и Дидро. Еще далее в критике Ньютона шел Бошкович, к-рый рассматривал материю как состоящую из частиц – силовых центров; понятие протяженности, по Бошковичу, применимо не к отд. частице, а только к системе частиц.

Ближе к концепции Лейбница стоял и Гегель. Он критикует представление Ньютона о времени как потоке, увлекающем все в своем течении, и о пустом, ничем не заполненном пространстве. Вместе с тем Гегель не соглашается со сведением пространства к порядку вещей; пространство не совпадает и с протяженностью отдельных вещей, ему присущи свои специфич. отношения и закономерности. Гегель подчеркивает единство П. и в. как моментов движения. Только в представлении, пишет он, П. и в. совершенно отделены друг от друга. Однако утверждая, что понятие материи производно от понятий П. и в., Гегель теряет , высказанную уже Лейбницем, что пространств. и врем. отношения определяются взаимодействием.

Одним из самых замечат. открытий 19 в. было создание неевклидовой геометрии Лобачевским, Бойаи и Риманом (см. Пространство в математике).

Неевклидова геометрия противоречила ньютоновой концепции П. и в. Отвергнув ее, Лобачевский утверждал, что геометрич. свойства, будучи наиболее общими физич. свойствами, определяются общей природой сил, формирующих тела.

В концепциях субъективных идеалистов и агностиков проблемы П. и в. сводятся гл. обр. к вопросу об отношении П. и в. к сознанию, восприятию. Беркли отвергал ньютоновское абс. П. и в., но рассматривал пространств. и врем. отношения субъективистски, как порядок восприятий. Понятно, что при этом не было и речи об объективных геометрич. и механич. законах. Поэтому берклеанская т. зр. не сыграла существ. роли в развитии науч. представлений о П. и в. Иначе обстояло дело с воззрениями Канта, к-рый сначала примыкал к концепции Лейбница. Противоречие этой концепции и естеств.-науч. взглядов того времени привело Канта к принятию ньютоновой концепции и к стремлению философски обосновать ее. Главным здесь было объявление П. и в. априорными формами человеч. созерцания. Взгляды Канта на П. и в. нашли немало сторонников в конце 18 в. – 1-й пол. 19 в. Их несостоятельность была доказана лишь после создания и принятия неевклидовой геометрии: сама возможность различных геометрий и определить их области применения на основании опыта отвергает .

Кризис механистич. естествознания на рубеже 19–20 вв. привел к возрождению на новой основе субъективистских взглядов на П. и в. Критикуя концепцию Ньютона, Мах снова развил взгляд на П. и в. как на "порядок восприятий", подчеркивая опытное происхождение аксиом геометрии. Но понимался Махом субъективистски, поэтому и геометрия Эвклида, и геометрия Лобачевского и Римана рассматриваются им просто как различные способы описания пространств. соотношений. Неудивительно поэтому, что Мах отрицательно отнесся к теории относительности. Критика субъективистских взглядов Маха па П. и в. была дана Лениным в "Материализме и эмпириокритицизме".

Развитие представлений о П. и в. в 20 в. Метрические свойства П. и в. Кардинальное изменение физич. представлений о материи (прежде всего открытие физич. полей – см. Поле физическое) привело к коренной перестройке учения о П. и в. Совр. физич. П. и в.– теория относительности – показала, что при переходе от одной системы отсчета к другой, движущейся относительно первой, пространств. и врем. величины (расстояния, углы, промежутки времени, частоты) изменяются. Явления, одновременные в одной системе отсчета, неодновременны в другой. Остается неизменным при переходе от одной системы отсчета к другой только пространств.-врем. интервал между событиями. Теория относительности ввела новое понятие – "пространства-времени" как единой формы координации явлений. Разделение координации на чисто пространственную и чисто временную оказывается относительным: события, сосуществующие в одной системе (координированные только пространственно, расположенные в разных местах), в другой системе являются также и последовательными во времени (однако сама последовательность во времени таких событий, к-рые могут быть связаны отношением причины и следствия, не может измениться). Т.о., расстояния и длительности приобретают полную определенность только в той или иной системе отсчета.

Из сказанного неизбежно следует об ограниченности ньютоновой концепции абс. П. и в. Теория относительности логически непримирима с представлением о пустом пространстве, имеющем "собств." размеры, и с представлением о пустом времени, обладающем "собств." длительностью. Совр. физика подтвердила правильность концепции П. и в., идущей от Лейбница и развитой в дальнейшем диалектич. материализмом. Теория относительности показала, что именно играет роль физич. агента, посредством к-рого осуществляется пространств.-врем. явлений. Эта координация такова, что можно говорить об "индивидуальном", или локальном, П. и в. для каждой замкнутой системы.

Дальнейший шаг в развитии физич. представлений о П. и в. был сделан общей теорией относительности. Согласно этой теории, инерциальные системы, занимающие особое среди любых возможных систем отсчета (только в таких системах верны законы сохранения), выделяются не тем, что они инерциальны по отношению к абс. П. и в., как полагали последователи Ньютона, а тем, что материальные тела, базисом таких систем, не испытывают заметных внешних воздействий и совершают свободное движение в поле тяготения. Отсюда следует, что инерциальная система является таковой только локально, как в пространственном, так и во врем. отношении, т.е. только по отношению к ограниченному кругу явлений. Так было разрешено , к-рое в свое время не могла разрешить концепция Лейбница. Согласно общей теории относительности, поле тяготения проявляется в характере связи пространств. и врем. величин, или в метрике пространства-времени. Т. н. кривизна пространства-времени, определяющая их метрику (геометрию), зависит от распределения и движения материи – источника поля тяготения, причем эта геометрия не евклидова, а риманова. В поле тяготения имеет место разный ход времени (темп процессов) в разных точках поля; в различных местах поля различны также расстояния, разделяющие данные события. В поле тяготения невозможна синхронизация часов во всем пространстве. Только в статич. поле тяготения могла бы существовать "мировая" , со своим "мировым" временем во всей системе, но и такая система была бы локальна, а не универсальна. Изменение темпа процессов (хода времени) происходит, в частности, и при плавном ускорении (или замедлении) системы. Это создает возможность влиять на местный "ход времени".

Дальнейшее развитие общей теории относительности связано с космологич. проблемами – структурой П. и в. в наблюдаемой части мира в целом, нулевым "фоном", по отношению к к-рому изменяется метрика пространства-времени в поле тяготения (А. А. Фридман). Метрика "фона" определяется средней плотностью и давлением в "мире". Предположение об изменяющейся метрике нашей части мира нашло подтверждение в открытом Хабблом красном смещении.

Георгий Лаврентьевич Орешко

Республика Беларусь

“В науке нет вечных теорий”

Альберт Эйнштейн

С того момента, как человек научился анализировать информацию, записанную памятью, он стал задумываться пытаться понять, что же такое “время”? Материя? Действие? Или что-то еще?

По сей день нет четкого и конкретного определения времени. Никто не знает, что есть “время”, но зато все знают, что время течет, бежит, движется, время относительно и может ускоряться и замедляться и даже останавливаться и “течь” в обратном направлении и в нем – во времени можно путешествовать, как в “прошлое” так и в “будущее”. С понятием “время” связаны все общепризнанные научные теории. Математика дает “добро” проектам создания машины времени и проектов этих, видимо, не меньше, чем проектов “ вечного двигателя”. Но в “вечном двигателе” - там, хотя бы понятно, что и как должно двигаться или вращаться, и из каких шестеренок, колесиков и рычажков строится “вечный двигатель”. И совсем другое дело “машина времени”. Что, в чем, и относительно чего должно двигаться - перемещаться?

Я предлагаю свой способ перемещения или путешествия во времени. И этот способ заключается в следующем. На пространственной – временной выпуклости надо отыскать “ червячную нору”, в которой прячется “ стрела времени”, предварительно определив направление течения времени, лечь на эту стрелу головой навстречу течению, волосы заплести в косичку “ Аля Мюнхгаузен” и что есть силы тянуть себя за эту косичку в направлении противоположном течению времени. Так, возможно, можно будет попасть в прошлое. Если надо попасть в будущее - то надо проделать все то же самое, развернувшись на 180 градусов. Если мой способ путешествия во времени покажется несерьезным, то первым на тему времени пошутил не я. Первым, наверное, был Альберт Эйнштейн. Ведь Эйнштейн, создавая и специальную Теорию относительности и общую Теорию относительности не знал, и потому не объяснил, что такое “время”. И уже совсем не понятен смысл объединения непонятного понятия “время” с другим, столь же непонятным понятием “пространство”. В общей Теории относительности образовалось “пространство-время”- некое единое целое. Но обычно, чтобы получить представление о целом, его, это целое, необходимо разложить на составляющее. В основе познания лежит принцип “ разделения”. Чтобы понять принцип работы, - например - двигателя внутреннего сгорания - его придется разобрать. Это наиболее удобный и рациональный способ познания. Вот почему непонятно, для чего два непонятных понятия объединять одно? Чтобы получить непонятное в квадрате?

Даже математическое описание “ четвертого измерения” не может служить доказательством существования четвертого измерения в реальности. Ведь математическое описание даже не пытается конкретизировать абстрактность “ пространство - время”. Математическое доказательство существования четвертого измерения - гениальная шахматная партия. Но дело в том, что даже самую гениальную шахматную партию невозможно перенести на реальное поле битвы. И все ссылки на то, что в природе может существовать нечто противоречащее здравому смыслу - не имеют под собой фактических оснований. В природе нет, и не может быть ничего противоречащего здравому смыслу. Потому что здравый смысл - это способность и умение разума приводить все возникающие противоречия к общему знаменателю.

Какой смысл в теории ради теории? И в рассуждениях ради рассуждений? В надежде на то, что когда-то в будущем, кто-то сможет подтвердить и доказать справедливость рассуждений и правильность выводов? А если никто и никогда этого не докажет по причине того, что объективная реальность не зависит ни от наших знаний, ни от нашего понимания, ни от наших амбиций, желания и веры потому, что не понимание формирует действительность, а действительность формирует понимание, не сознание формирует материю, а материя формирует сознание.

Природа устроена так, что в ней нет ничего, включая знания, что нельзя было бы усовершенствовать, т.е. сама “ ЕЁ ВЕЛИЧЕСТВО ПРИРОДА” - не претендует на абсолют, т.е. на истину! Ведь наши знания - подобны одежде, которую даже самую модную, красивую и удобную, со временем, по причине износа и ветшания, необходимо менять. Никто не станет спорить с тем, что природа устроена гениально - а все гениальное просто.

Нам кажется, что можно путем усложнения понятий создать нечто фундаментально-конечное, можно познать истину, не понимая того, что истина- это всего лишь линия горизонта на Планете познания.

Есть два основных способа познания: познание чужим умом и познание своим умом. Образование - это способ познания чужим умом (данное замечание прошу не расценивать, как призыв к невежеству). Потому что образование, в первую очередь, учит запоминать и в меньшей степени учит думать, что, на мой взгляд, является существенным недостатком.

Разум дан человеку, в первую очередь, для того, чтобы человек думал и сомневался и не принимал все на веру. Если бы сомнения разума были не угодны ВСЕВЫШНЕМУ - то он дал бы нам, людям, не разум, а инстинкт - насекомое не сомневается. Поэтому основным принципом научного познания должен быть принцип знаменитого персонажа И.Ильфа и Е.Петрова – Михаила Самуэльевича Паниковского –“ Не верю! Паниковский не обязан всему верить!”

Если на, казалось, объясненные и понятные школьные прописные истины - теплый воздух легче холодного и вода при замерзании расширяется - посмотреть через “ призму сомнения” - то можно увидеть картину, отличающуюся от привычной.

Если какой-то объем воздуха заключить в жесткой, неэластичной емкости - то вес этого воздуха никак не изменится с изменением температуры. Почему воздушный шар с эластичной оболочкой, наполненный нагретым воздухом имеет подъемную силу? Все очень просто. Представим себе группу людей, стоящих на месте, плотно прижавшись друг к другу. Это группа занимает некоторую площадь. Затем эти люди начинают интенсивно двигаться, толкаться - и площадь, которую они занимают, естественно увеличится. То же самое происходит и с молекулами воздуха. В нагретом состоянии движение молекул более интенсивно и, следовательно, нагретый воздух имеет меньшую плотность и удельный вес, чем холодный. Удельный вес нагретого воздуха меньше удельного веса холодного воздуха. Отсюда и подъемная сила.

Трубы и батареи отопления разрывает не замерзшая вода. Коэффициент температурного расширения - сжатия металла значительно больше, чем воды. И металлическая труба, сжимаясь при охлаждении значительно в большей степени, чем лёд, сжимая лёд - разрывает сама себя.

Когда самолёт преодолевает “ звуковой барьер” - слышен сильный хлопок. Это объясняется возникновением ударной волны и, по идее, мощность этой ударной волны должна возрастать с возрастанием скорости самолёта. Но мы слышим хлопок только в момент преодоления звукового барьера. И, раз мы “хлопок” слышим, то это наводит на мысль, что этот хлопок - все-таки звук, потому, что наше ухо устроено так, что ударную волну мы не можем слышать. Какова же природа столь мощного звукового импульса? Если рассматривать самолёт, как генератор звуковой волны, то энергия волны, при достижении генератором скорости распространения волны, когда самолёт и звуковая волна движутся в одном направлении и с одной скоростью, и каждая последующая волна будет накладываться на каждую предыдущую волну и энергия этих волн будет складываться, то есть суммироваться, то энергия этой суммированной волны будет равна энергии одной отдельной волны умноженной на произведение времени движения генератора со скоростью распространения волны и частоты волны.

Еп = Е1 (т v) – где Еп - энергия суммированной волны; Е1 - энергия отдельной волны; т- время движения со скоростью распространения волны; v – частота. Но, так как самолёт движется с ускорением, то абсолютного времени движения со скоростью распространения не может быть, время это будет условно. Его можно определить экспериментально. Возможно оно будет равняться скорости распространения, деленной на ускорение и деленной на скорость распространения - t = c: s: c.

Чем с меньшим ускорением самолёт будет преодолевать “ звуковой барьер” - тем сильнее будет “ хлопок”.

Черенковское свечение – тот же самый “ хлопок” возникающий в момент, когда частица, генерирующая электромагнитную волну, достигает скорости распространения этой волны.

Конечно, все эти процессы, протекают значительно сложнее. Я объясняю лишь сам принцип, как я его понимаю.

Теперь я хочу вернуться к главному, ради чего я и затеял весь этот разговор. К времени и к пространству. К специальной и общей Теории относительности А. Эйнштейна.

Нет единого мнения о том, что такое “время” и что такое “пространство”. Есть только множество предположений. А предположения не могут служить основанием для утверждения. И Теория, построенная на предположениях не может претендовать на фундаментальность. То, что “время” некая материальная сущность, на которой можно строить конкретные выводы - не факт. А факт - это то единственное, чему имеет право доверять наука. И, то, что “время” замедляется с возрастанием скорости - не более чем предположение. Не понятна та абсолютная уверенность в правильности выводов Теории относительности. Ведь единственное в чем можно быть абсолютно уверенным - это то, что абсолютно уверенным нельзя быть ни в чем. И я попробую это доказать.

Моя цель и задача, объяснить сам механизм замедления времени, не используя придуманного Эйнштейном понятия разных систем отсчета. Для того, чтобы объяснить механизм замедления времени скоростью, обратимся к мысленным экспериментам самого Эйнштейна.

Космический корабль с часами удаляется от нас со скоростью близкой к скорости света. И мы в действительности увидим, что часы на корабле идут почти в два раза медленнее наших часов. Но дело в том, что это только иллюзия. И объяснить этот фокус можно следующим образом.

Тема: Кристаллическое состояние силикатных материалов. Методы изучения структуры кристаллических веществ. Основные правила построения ионно-ковалентных структур.

Лекция № 4.

1. Силикаты в кристаллическом сосотянии.

2. Методы изучения структуры кристаллических веществ.a

3. Основные правила построения ионно-ковалентных структур.

ДТА - дифференциальный термический анализa

ТГ - термогравиметрический анализ

К дифракционным методам исследования структуры относятся рентгенография, электронография и нейтронография. Методы ос­нованы на использовании излучений с длиной волны, соизмеримой с расстоянием между структурными элементами кристаллов. Про­ходя через кристалл, лучи дифрагируют, возникающая дифракци­онная картина строго соответствует структуре исследуемого ве­щества.

Метод дифракции рентгеновского излучения .

Развитие рентгеноструктурного анализа началось со знаменитого опыта М. Лауэ (1912), показавшего, что пучок рентгеновского излучения, проходя
через кристалл, испытывает дифракцию, причем симметрия, рас­пределения дифракционных максимумов соответствует симметрии
кристалла. Дифракционные максимумы возникают во всех направлениях, отвечающих основному закону рентгеноструктурного ана­лиза- уравнению Вульф а - Брэгга

Дифракционные методы можно условно разделить на две группы: 1) угол падения луча на кристалл постоянный, а длина излуче­ния меняется; 2) длина волны постоянная, а угол падения меняется.

К методам первой группы относится метод Лауэ, заключа­ющийся в том, что полихроматическое рентгеновское излучение на­правляется на неподвижный монокристалл, за которым располага­ется фотопленка. Из множества длин волн, имеющихся в полихро­матическом излучении, всегда найдется такая волна, которая удовлетворяет условиям уравнения Вульфа - Брзгга. Метод Лауэ дает возможность выявить симметрию кристалла. К методам вто­рой группы относятся методы вращения монокристалла и поликристаллического образца. В методе вращения монокристалла
монохроматический луч направляется на монокристалл, вращаю­щийся вокруг оси, нормальной к направлению луча. При этом раз­личные плоскости кристалла попадают в положение, соответству­ющее условиям дифракции, что приводит к образованию соответст­вующей дифракционной картины. Измерением интегральной интенсивности и определением набора структурных амплитуд мож­но расшифровать структуру кристалла.

При изучении поликристаллических материалов образец осве­щается монохроматическим излучением. В множестве произвольно ориентированных кристаллов всегда найдется такой, ориентировка которого отвечает уравнению Вульфа-Брэгга. Отраженный луч регистрируется фотоспособом (рис.2) либо ионизационными или сцинтилляционными счетчиками, сигнал через систему усилителей и пересчетных устройств подается на потенциометр, записывающий кривую распре­деления интенсивности (рис.3). По расположению дифракционных максимумов судят о геометрии решетки, а по их интенсивности - о распределении электронной плотности, т. е. о вероятности нахожде­ния электронов в той или иной точке кристалла (рис. 4). Распреде­ление электронной плотности дает возможность определять не толь­ко положение атомов в решетке, но и тип химической связи. Высо­котемпературные приставки к дифрактометрам позволяют регист­рировать полиморфные превращения при нагревании, следить за твердофазовыми реакциями.

Рентгенография дает также возможность изучать дефекты в кристаллах.

выход луча; 4 - область малых углов 9

Рис. 2. Съемка рентгенограммы по­ликристаллических образцов методом фоторегистрации:

Рис. 3. Рентгенограмма кварца, по­лученная на установке со сцинтилляционным методом регистрации

Метод дифракции электронов (электронография). Метод осно­ван на том, что при взаимодействии с электростатическим полем атомов происходит рассеяние пучка электронов. В отличие от рент­геновского, электронное излучение может проникать лишь на небольшую глубину, поэтому исследуемые образцы должны иметь вид тонких пленок. При помощи электронографии можно, помимо определения межплоскостных расстояний в кристалле, изучать положение легких атомов в решетке, чего нельзя сделать при помо­щи рентгеновского излучения, слабо рассеивающегося легкими атомами.

Метод дифракции нейтронов . Для получения пучка нейтронов необходим атомный реактор, поэтому данный метод используется сравнительно редко. При выходе из реактора пучок значительно ослаблен, поэтому необходимо использовать широкий пучок и со­ответственно увеличивать размер образца. Преимуществом метода является возможность определения пространственного положения атомов водорода, что невозможно сделать другими дифракционны­ми методами.

Рис. 4. Распределение электронной плотности (о) и структура (б) кри­сталла с ковалентной связью (ал­маз)

После рассеяния не изменяется. Имеет место так называемое упругое рассеяние. В основе дифракционных методов лежит простое соотношение для длины волны и расстояния между рассеивающими атомами.

1. Рентгеноструктурный анализ позволяет определять координаты атомов в трёхмерном пространстве кристаллических веществ от простейших соединений до сложных белков.
2. С помощью газовой электронографии определяют геометрию свободных молекул в газах, то есть молекул, не подверженных влиянию соседних молекул, как это имеет место в кристаллах.
3. Дифракция электронов - метод исследования структуры твердых тел.
4. Дифракционным методом является также нейтронография , в основе которой лежит рассеяние нейтронов на ядрах атомов , в отличие от первых двух методов, где используется рассеяние на электронных оболочках.
5. Дифракция отражённых электронов - кристаллографический метод, применяемый в растровом электронном микроскопе .

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Дифракционные методы" в других словарях:

Исследования структуры в ва, основаны на изучении углового распределения интенсивности рассеяния исследуемым в вом излучения рентгеновского (в т. ч. синхротронного), потока электронов или нейтронов и мёссбауэровского g излучения. Соотв. различают … Химическая энциклопедия

дифракционные методы исследования - difrakciniai tyrimo metodai statusas T sritis chemija apibrėžtis Metodai, pagrįsti spindulių ar dalelių difrakcija. atitikmenys: angl. diffractional research techniques rus. дифракционные методы исследования … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Статьигалогибридные материалыдислокациядифракционное определение среднего размера областей когерентного рассеяния дифракция быстрых электроновдифракция медленных электроновмалоугловое нейтронное рассеяниеобласть когерентного… …

Можно подразделить на методы сбора информации и методы анализа собранной информации. В зависимости от сферы исследования, предмет и объект исследования различны. Спектроскопические методы Основная статья: Спектроскопические методы Ядерный… … Википедия

ПодразделыЗондовые методы микроскопии и спектроскопии: атомно силовая, сканирующая туннельная, магнитно силовая и др.Сканирующая электронная микроскопияПросвечивающая электронная микроскопия, в том числе высокого разрешенияЛюминесцентная… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

Основаны на измерении эффекта, вызванного взаимод. с в вом излучения потока квантов или частиц. Излучение играет примерно ту же роль, что играет реактив в химических методах анализа. Измеряемый физ. эффект представляет собой сигнал. В результате… … Химическая энциклопедия

Расположение атомов, ионов, молекул в кристалле. Кристалл с определ. хим. ф лой имеет присущую ему К. с., обладающую трёхмерной периодичностью кристаллической решеткой. Термин К. с. употребляют вместо термина кристаллич. решётка, когда речь идёт … Физическая энциклопедия

ПодразделыМетоды нанесения элементов наноструктур и наноматериаловФизические методы (лазерные, электронно лучевые, ионно плазменные) осаждения слоев нанометровых толщинХимическое, термическое и электродуговое ocаждение из газовой фазы (в том… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

Термин протеомика Термин на английском proteomics Синонимы Аббревиатуры Связанные термины активный центр катализатора, антитело, атомно силовая микроскопия, белки, биологические моторы, биологические нанообъекты, биосенсор, ван дер ваальсово… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

Термин протеом Термин на английском proteome Синонимы Аббревиатуры Связанные термины антитело, белки, биологические нанообъекты, геном, капсид, кинезин, клетка, масс спектрометрия с лазерной десорбцией и ионизацией, матрикс, внеклеточный,… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

Книги

• Методы компьютерной оптики. Гриф МО РФ , Волков Алексей Васильевич, Головашкин Димитрий Львович, Досколович Леонид Леонидович. Излагаются основы компьютерного синтеза дифракционных оптических элементов (ДОЭ) с широкими функциональными возможностями. Обсуждаются методы получения зонированных пластинок со сложным…
• Дифракционные и микроскопические методы и приборы для анализа наночастиц и наноматериалов , Юрий Ягодкин. В учебном пособии рассмотрены физические основы методов и аппаратура для проведения рентгеноструктурного, электроно- и нейтронографического анализов, просвечивающей электронной микроскопии,…

Цель работы

Проведение качественного рентгеноструктурного анализа.

Краткая теория

Дифракционные методы исследования являются основным источником сведений об атомарной структуре кристаллов, представляющую собой, как известно, правильную трехмерную периодическую последовательность. Такую последовательность можно рассматривать как дифракционную решетку для электромагнитного излучения, длина которого соизмерима с периодом этой решетки (~10 -8 см). Такие длины волн соответствуют рентгеновскому излучению, а также электронам с энергией 100 кэВ и нейтронам с энергией 0,01 эВ. Соответственно существуют три метода исследования структуры материалов – рентгенографический, электронографический и нейтронографический.

Строго говоря, положение дифракционных максимумов, возникающих при рассеянии рентгеновского излучения на узлах трехмерной кристаллической решетки, описываются уравнениями Лауэ . Однако русский ученый Ю.В.Вульф и независимо от него английские физики Брэгги дали простое истолкование результирующей дифракционной картины рентгеновских лучей в кристалле, объяснив это явление интерференцией “зеркально отраженных от атомных плоскостей” рентгеновских лучей (рис.2.1).

Если разность хода равна целому числу длин волн, то наблюдается максимум. Из рисунка видно, что это имеет место, когда

Δ=n·l=2·d·sinq , где - угол между падающим лучом и атомной плоскостью, - межплоскостное расстояние, - длина волны рентгеновского излучения, - целое число, называемое порядком отражения. Это соотношение называют законом Вульфа-Брэгга.

Рис.2.1. К выводу формулы Вульфа-Брэгга

Применение этого соотношения на практике позволяет решать ряд практически важных задач. В частности, совокупность межплоскостных расстояний характеризует кристаллическую решетку конкретного материала. Очевидно, что зная длину волны используемого рентгеновского излучения и измерив соответствующие углы на рентгенограмме, полученной с помощью той или иной методики рентгеноструктурного анализа можно рассчитать межплоскостные расстояния. Сопоставление рассчитанных межплоскостных расстояний со стандартными межплоскостными расстояниями, хорошо известными для большинства материалов и систематизированными в виде таблиц, позволяет однозначно установить материал, являющийся носителем анализируемой рентгенограммы.

Очевидно также, что смесь различных веществ (фаз) должна дать рентгенограмму, представляющую собой суперпозицию максимумов, характерных для каждой из фаз в отдельности. Несмотря на то, что в этом случае идентификация каждого из веществ усложняется, принцип расчета рентгенограмм остается прежним. Эта группа задач носит название рентгеновского, качественного фазового анализа.

В данной работе для простоты проведения анализа предлагается рассчитать рентгенограмму одного из чистых металлов.

Чаще всего рентгенограммы для фазового анализа получают съемкой поликристаллического образца в монохроматическом излучении. Однако фактически такое излучение состоит из и - серий. (Подробные сведения о принципах получения характеристического рентгеновского излучения приведены в специальной литературе). Поэтому даже на рентгенограмме однофазного материала (например, чистого металла) присутствуют дифракционные максимумы от одних и тех же атомных плоскостей, но для различных длин волн. При этом разность длин волн для и - излучений мала и в большинстве случаев их дифракционные максимумы сливаются. Поэтому при расчете рентгенограмм используется средняя длина волны - излучения, определяемая соотношением

. Табличные данные межплоскостных расстояний приведены в различных справочниках только для - серии. Максимумы, принадлежащие - серии, либо удаляются в процессе съемки, либо выявляются расчетным путем (что более подробно будет описано в методике расчета).

Рис.2.2. Схема хода лучей в камере Дебая:

1- падающий луч; 2- коллиматор; 3- отражающая плоскость; 4- пленка; 5- дифрагмированный луч; 6- тубус; 7- камера Дебая

Классическим приемом получения рентгенограмм поликристаллического (порошкового) материала является съемка в камере Дебая, представляющая собой цилиндр, в центре которого находится образец в виде столбика диаметром в несколько десятых мм (рис.2.2) Плоская пленка, чувствительная к воздействию рентгеновских лучей, прижимается к внутренней поверхности цилиндра.

Так как в поликристалле отдельные кристаллиты расположены хаотически (равновероятно), то всегда найдутся такие атомные плоскости, которые будут расположены к первичному рентгеновскому пучку под углом , удовлетворяющему условию Вульфа-Брегга. Дифрагмированные лучи в этом случае будут описывать вокруг направления первичного луча конус с углом в вершине. Каждому конусу с таким углом (каждому набору плоскостей с определенным межплоскостным расстоянием ) будет соответствовать пара симметричных относительно отверстий линий, получившихся в результате пересечения конуса с цилиндром.

В зависимости от расположения пленки относительно первичного и дифрагмированного лучей (метода зарядки пленки в камере Дебая) дифракционная картина, регистрируемая на пленке, будет различной (рис.2.3).

Рис.2.3. Схемы съемки в цилиндрической камере (цифрами указаны номера линий): прямая; обратная; асимметричная

Для прямой съемки (концы пленки сходятся у входного отверстия – коллиматора) линии располагаются в порядке возрастания углов от середины пленки к ее краям. Расстояние между парой симметричных линий 2L равно дуге окружности, соответствующей углу 4q , т.е. 2L i = 4q×R (в радианах) или 2L i = 2R×4q /360 (в градусах), где - радиус рентгеновской камеры.

Отсюда , где - диаметр камеры.

Обычно диаметр камеры делают равным или кратным 57,3 мм, что облегчает расчет. В частности, при мм (град) = (мм).

Для обратной съемки (концы пленки сходятся у входного отверстия – тубуса) линии рентгенограммы располагаются в порядке возрастания углов от краев пленки к середине. Расстояние между парой симметричных линий равно дуге окружности, соответствующей углу (360- ), т.е. . Отсюда и связаны между собой соотношением , т.е. .

Для асимметричной съемки (концы пленки сходятся у диаметра камеры, перпендикулярного рентгеновскому лучу) линии располагаются в порядке возрастания углов в средней части рентгенограммы от выходного отверстия к входному.

В этом случае при определении углов необходимо учитывать, что расстояния между парами симметричных линий, расположенных у выходного отверстия составляют , а у входного , связанное с соотношением .

В методе Дебая существует три рода ошибок, приводящих к погрешностям в определении межплоскостных расстояний:

Ошибки измерения, связанные с неточностью определения середины дифракционных линий и способом их промера; они определяются выражением , где и могут быть минимизированы высокоточным измерительным инструментом (например, микроскопом – компаратором), неоднократным промером рентгенограмм, а также применением камер Дебая с большим диаметром;

Ошибки, обусловленные геометрическими факторами съемки – смещением образца от центра камеры (эксцентриситет образца); при этом смещение перпендикулярно первичному пучку, ошибку в определении угла не вносит (рис.2.4), напротив, в результате смещения образца вдоль направления первичного пучка симметричные линии рентгенограммы смещаются по направлению друг к другу (или друг от друга), т.е. такой сдвиг вызывают изменение длины дуги, определяющей угол ; ошибки такого рода устраняются на стадии съемки рентгенограмм – образец центрируется в камере с помощью специального установочного микроскопа;