В предшествующих четырех томах курса дано изложение классической физики. Ее достаточно краткое определение гласит: классической называется физика, в которой роль квантовых закономерностей пренебрежимо мала.

На первый взгляд кажется, что это определение бессодержательно, поскольку оно говорит не о том, чем является классическая физика, а о том, чем она не является. Однако такой взгляд обманчив, потому что существует только единая физика, квантовая по своей сущности, и определение классической физики как той части единой физики, в которой роль квантовых закономерностей пренебрежимо мала, безусловно содержательно. Содержательность такого определения классической физики реализуется лишь после изучения квантовых закономерностей. Поэтому во введении в атомную физику необходимо обсудить основные особенности классической физики без ссылки на квантовые закономерности.

Основными понятиями классической механики являются понятия материального тела, материальной точки, движения материальной точки по определенной траектории и силы как причины тех или иных особенностей движения материальных тел и точек. Хотя классическая физика в современном понимании начинается с Ньютона, основные понятия и представления, на которых она базируется, зародились задолго до него. Они постепенно возникли в человеческом сознании с самых древних времен в процессе практической деятельности человека. Практическая деятельность также свидетельствовала, что все материальные тела имеют протяженность, занимают определенное место в пространстве и располагаются определенным образом друг относительно друга. Эти наиболее общие свойства материальных тел отразились в сознании человека в виде понятия пространства, а математическая формулировка этих свойств была выражена в виде системы геометрических понятий и связей между ними. Практическая деятельность человека также свидетельствовала о том, что окружающий его материальный мир находится в процессе постоянных изменений. Свойство материальных процессов иметь определенную длительность, следовать друг за другом в определенной последовательности и развиваться по этапам и стадиям отразилось в человеческом сознании в виде понятия времени.

Перечисленные выше основные понятия классической механики и понятия пространства и времени явились фундаментом, на котором покоилось развитие всей классической физики до наших дней. В процессе развития уточнялись взаимосвязь этих понятий и сами понятия, но они постоянно были основой классической физики. Наиболее важный результат этого развития состоит в установлении неразрывности связи пространства, времени, материи и движения. В философском плане развитие этих идей нашло свое завершение в учении диалектического материализма. Для диалектического материализма пространство и время являются формами существования материи и поэтому немыслимы без материи, а движение есть способ существования материи. Материя, пространство, время и движение всегда существуют в неразрывной связи друг с другом.

Механика Аристотеля содержала в себе основные идеи общего подхода к описанию механического движения материальных тел. Эти идеи полностью сохранили свое значение и в механике Ньютона, однако теория движения Аристотеля после примерно двухтысячелетнего господства была заменена теорией Ньютона. Аристотель считал, что все движения материальных тел можно разделить на две категории: «естественные» и «насильственные». «Естественные движения» осуществляются сами по себе, без каких-либо воздействий. Ставить вопрос о причине «естественных движений» бессмысленно. Точнее говоря, на вопрос: почему осуществляется некоторое «естественное движение»?-всегда имеется готовый, не требующий размышлений ответ: потому что это движение естественное, происходящее именно так, а не иначе, без каких-либо внешних воздействий. «Насильственные движения» сами по себе не происходят, а осуществляются под влиянием внешних воздействий, описываемых с помощью понятия силы. На вопрос: почему осуществляется некоторое «насильственное движение»? – ответ гласит: потому что на тело действует сила, под влиянием которой оно движется так, как движется. Естественными Аристотель считал движения легких тел вверх, тяжелых тел вниз и движение небесных тел по небесной сфере. Остальные движения насильственные. Заметим, что если тело покоится в результате невозможности осуществить «естественное движение», то этот покой «насильственный». Например, если тело покоится на горизонтальном столе, то отсутствие его движения по вертикали является «насильственным» и обусловливается наличием соответствующей силы, действующей в вертикальном направлении, а отсутствие его движения по горизонтали обусловливается отсутствием силы, действующей в горизонтальном направлении. Это показывает, что закон движения не может быть положен в основу определения силы, хотя силу и можно находить из закона движения. Это замечание полностью относится и к попыткам использования второго закона Ньютона как определения силы. В механике Аристотеля сила обусловливает скорость тела, а понятие об ускорении отсутствует.

В механике Ньютона «естественным движением» в том смысле, как его понимал Аристотель, является прямолинейное равномерное движение материальной точки. В формулировке первого закона Ньютона устанавливаются условия, при которых это «естественное движение» (инерциальное) осуществляется. Он позволяет выбрать такую систему координат, в которой такие «естественные движения» существуют. Вторым законом Ньютона устанавливается, что сила обусловливает не скорость материальной точки, а ее ускорение, причем не вообще ускорение, а ускорение в той системе координат, в которой при отсутствии силы скорость тела была бы постоянной, т.е. движение было бы «естественным». Как и в механике Аристотеля, сила учитывает влияние внешних условий на движение тела. Источниками силы являются материальные тела, и, следовательно, сила является количественной мерой взаимодействия материальных тел. Третий закон Ньютона устанавливает, что сила, с которой одно из взаимодействующих тел действует на другое, равна по абсолютной величине, но направлена противоположно силе, с которой это другое тело действует на первое. Вопрос о силах в таком плане в механике Аристотеля не ставился.

Таким образом, теория движения Ньютона является принципиально новым шагом относительно теории Аристотеля. Среди главных новых моментов следует отметить все вопросы, связанные с введением систем координат, включая вопрос о принципе относительности, вопрос о свойствах взаимодействия тел, новое уравнение движения и дальнейшую разработку вопроса о пространстве и времени. Однако основные понятия механики Аристотеля и подход к проблеме движения в механике Ньютона сохранились без существенных изменений.

Следующим крупным шагом явилось создание специальной теории относительности. Ее революционный характер выразился в новом подходе к проблеме пространства и времени. В результате этого неразрывная связь пространства, времени и движения стала основополагающим моментом физической теории. Однако по своему содержанию специальная теория относительности полностью относится к классической физике. В результате создания общей теории относительности неразрывная связь пространства, времени, движения и материи стала основополагающим моментом наиболее общей физической теории. По своему содержанию общая теория относительности, так же как и специальная, полностью относится к классической физике. Теории, в которых существенны закономерности специальной или общей теории относительности, называют релятивистскими. Если в этих теориях несущественны квантовые закономерности, то они полностью относятся к классической физике.

Механика точки Ньютона явилась основой для построения механики совокупностей точек, составляющих материальные тела, среды и т.д. Если движение отдельных точек описывается в соответствии с законами Ньютона, то соответствующая теория относится полностью к классической физике. Во многих случаях в механике тела или среды используется представление о сплошной среде, когда масса считается как бы непрерывно «размазанной» в пространстве, а движение элемента массы в бесконечно малом объеме описывается законами механики точки. Механика сплошных сред при этом условии относится также к классической физике. В связи с этим о механике твердого тела необходимо сделать такое замечание. Уравнения движения твердого тела включают три уравнения для координат центра масс и три уравнения моментов. Строго говоря, эти шесть уравнений не могут быть выведены только на основании трех законов Ньютона для материальной точки. Для их вывода необходимо использовать дополнительное к законам Ньютона предположение, что силы взаимодействия материальных точек, составляющие твердое тело, центральны. Однако это не изменяет принадлежности механики твердого тела к классической физике.

При анализе движения системы многих реальных точек, каждая из которых движется в соответствии с законами Ньютона, динамическое описание системы неосуществимо с технической, непригодно с теоретической и бесполезно с практической точек зрения. В системах многих частиц возникают новые закономерности движения, обусловленные наличием больного числа частиц в системе, которые называются обычно статистическими. Статистическая физика, элементарными динамическими законами которой являются законы Ньютона, относится к классической физике и называется обычно классической статистической физикой. Следует, однако, отметить, что последовательное и полное обоснование ее возможно лишь с использованием квантовой теории.

Во всех рассмотренных выше разделах классической физики объектом исследования была материя в форме вещества. Другой формой материи, в исследовании которой физика достигла больших успехов, стала полевая форма. Электрические и магнитные явления открыты очень давно, но теория этих явлений развивалась сравнительно медленно и лишь в 60 -х годах XIX столетия была завершена созданием теории Максвелла. После этого были открыты электромагнитные волны, которые существуют независимо от породивших их зарядов и токов. Это послужило экспериментальным доказательством самостоятельного существования электромагнитного поля и обосновало представление об электромагнитном поле как о форме существования материи. Движение этой формы материи описывается уравнениями Максвелла. Они представляют закон движения электромагнитного поля и описывают его порождение движущимися зарядами. Действие электромагнитного поля на заряды, носителями которых является материя в корпускулярной форме, описывается силой Лоренца. Основными понятиями, на которых основываются уравнения Максвелла, являются напряженность и индукция электромагнитного поля в точках пространства, изменяющиеся с течением времени, электромагнитное поле, порожденное зарядом, движущимся аналогично материальной точке по определенной траектории, и действующее на заряд. Это показывает, что теория, основанная на уравнениях Максвелла, относится к классической физике, релятивистски инвариантна и полностью относится к релятивистской классической физике.
После открытия полевой формы существования материи в виде электромагнитных волн и создания электромагнитной теории света появилась реальная возможность решить вопрос о законах взаимопревращения материи в полевой и корпускулярной форме, или, другими словами, решить вопрос о взаимопревращении излучения и вещества. Казалось, что эту задачу можно успешно решить в рамках классической физики, поскольку каждая из этих форм материи хорошо описывается соответствующей классической теорией. Первое указание на недостаточность классической физики для понимания взаимоотношения этих двух форм материи было получено при анализе излучения черного тела, когда необходимо было допустить дискретность актов испускания света. Затем были открыты корпускулярные свойства излучения и волновые свойства электронов и других частиц. Эти открытия показали, что не существует барьера между корпускулярной и полевой формами материи, что эти формы взаимно проникают друг в друга и существуют в диалектическом единстве. Экспериментальное исследование и анализ этого диалектического единства привели к необходимости коренного пересмотра основных представлений классической физики и созданию квантовой теории.

Диалектическое противоречие между полевой и корпускулярной формами материи на уровне мышления выступает как противоречие между непрерывным и дискретным. Анализом этого противоречия занимались философы и ученые на продолжении всей истории интеллектуального развития человечества. Его содержание было выяснено в рамках диалектического метода. В физической реальности это противоречие снимается квантовым объектом, взятым в диалектическом единстве его противоположностей. Создание физической теории такого объекта, получившей название квантовой теории, является не только крупнейшим шагом в развитии физики, но и весьма важным событием в интеллектуальном прогрессе человечества, все последствия которого в настоящее время невозможно предугадать. Это становится очевидным, если вспомнить, что после создания квантовой механики многие даже выдающиеся физики продолжали мыслить в рамках рефлектирующего сознания, которому чуждо понимание отсутствия тождественности между диалектическим единством и наличностью его противоположностей. Об этом свидетельствует появление таких теорий, как теория «скрытых параметров», «волны-пилота» и другие неудавшиеся попытки интерпретации квантовой механики, а также ее различные широко известные «парадоксы». Это показывает, что развитие общефилософских и гносеологических проблем, стимулированных квантовой механикой, является задачей не только физиков. Это развитие обусловливается диалектическим взаимодействием конк-

В классической физике очень четко конкретизируются и находят свое воплощение философские категории диалектики, а методологические принципы физических исследований имели большое влияние на разработку гносеологических вопросов. В ней полно и всесторонне воплощена сущность взаимного влияния и взаимопроникновения науки и философии. Это обстоятельство имеет большое мировоззренческое значение. Во всех предшествующих четырех томах курса мировоззренческим вопросам уделено должное внимание. Достаточно полное освещение нашло диалектическое единство пространства, времени, движения и материи, что отразилось также и в ряде структурных особенностей курса. В частности, неприемлемо, как это часто делается, раскрывать содержание понятий пространства, времени и движения в рамках кинематики без установления органической связи между ними, а начало изложения вопроса о связи этих понятий с понятием материи откладывать до динамики, когда раскрывается понятие массы. Такой разрыв противоречит самой сущности пространства и времени как форм существования материи, а движения – как способа ее существования. Этот разрыв ликвидируется изложением в самом начале курса физической кинематики, вводящим читателя в круг идей теории относительности, которая дает достаточно ясное воплощение в конкретной науке положения диалектического материализма о неразрывной связи пространства, времени, движения и материи. Суть этого диалектического единства прослеживается и уточняется в последующих разделах курса. Достаточно полное отражение в курсе классической физики находят вопросы всеобщей связи явлений, неуничтожаемости материи и движения, причинности и детерминизма, трактовки законов как форм выражения связи явлений и т. д. Одним словом, в классической физике воплощение в конкретном знании общих философских категорий диалектики столь полно и совершенно, что самым актуальным становится вопрос о характере незавершенности этого конкретного знания и о содержании незавершенности единства конкретного знания с общефилософскими и гносеологическими категориями. Актуальность этого вопроса обусловливается тем, что только незавершенность конкретного знания и его единства с общефилософскими и гносеологическими категориями является источником и движущей силой развития как конкретного знания, так и философских и гносеологических категорий. В рамках классической физики эта незавершенность выступает лишь в потенциальной форме и не составляет действительного отрицания завершенности. Отрицание достигнутой в классической физике завершенности знания и его единства с общефилософскими и гносеологическими категориями осуществляется лишь в рамках квантовой физики и в соответствии с диалектикой отрицания приводит не только к дальнейшему развитию физики, но и дает мощный стимул разработке общефилософских и гносеологических проблем.