Квантово-релятивистская физическая картина мира.

Принимая законы электродинамики в качестве основных законов физической реальности, А. Эйнштейн (1879–1955) ввел в электромагнитную картину мира идею относительности пространства и времени и тем самым устранил противоречие между пониманием материи как определенного вида поля и ньютоновскими представлениями о пространстве и времени. Введение в электромагнитную картину мира релятивистских представлений о пространстве и времени открыло новые возможности для ее развития.

Именно так появилась общая теория относительности, ставшая последней крупной теорией, созданной в рамках электромагнитной картины мира. В этой теории, созданной в 1916 г., А. Эйнштейн впервые дал глубокое объяснение природы тяготения, для чего ввел понятие об относительности пространства и времени и о кривизне единого четырехмерного пространственно-временного континуума, зависящей от распределения масс. Теория относительности преодолела ограниченность механистической трактовки таких базовых понятий как пространство, время, движение, энергия, масса, но нельзя утверждать, что она отрицает (опровергает) классическую физику. Теория относительности показывает, что нельзя абсолютизировать понятия, принципы и законы классической механики, они верны лишь для определенных условий и включаются в специальную теорию относительности как ее частный случай. В этом смысле говорят, что релятивистская физика находится в отношении соответствия с классической физикой.

С концаXIX в. обнаруживалось все больше непримиримых противоречий между электромагнитной теорией и фактами. В 1897 г. было открыто явление радиоактивности и установлено, что оно связано с превращением одних химических элементов в другие и сопровождается испусканием альфа- и бета-лучей (А. Беккерель, супруги Кюри,). На этой основе появились различные модели атома, противоречащие электромагнитной картине мира (Э. Резерфорд, Н. Бор). Дж. Томсон в 1897 г. открывает электрон и измеряет величину его электрического заряда и массу. А в 1900 г. М. Планк в процессе многочисленных попыток построить теорию излучения был вынужден высказать предположение о прерывности процессов излучения. Планк показал, что тела излучают свет не непрерывно, а мельчайшими энергетическими порциями, т.е. квантами, позже были открыты фотоны, которые и являются квантами электромагнитных волн в световом диапазоне.

В физике, как и других науках, используются следующие методы исследования:

-эмпирические,

-теоретические;

-общелогические.

Основными эмпирическими методами являются:

1. измерение - метод получения информации об объекте с учетом соотношения эталонов и величин (длина, температура, время, объем). Для измерения используются приборные системы- градусники, счетчики, датчики, роботы автоматика и т.д.

2. наблюдение -метод изучения объекта в естественных условиях его существования без воздействия на него человека.

Методы измерения и наблюдения были разработаны учеными эпохи Возрождения и Нового времени- Т. Браге, И. Кеплером.

3. описание -метод, завершающий наблюдение и измерение, он связан с фиксацией знаний о внешних свойствах объекта;

4. лабораторный эксперимент - важнейший метод физики, при котором осуществляется изучение объекта в искусственно заданных, контролируемых и управляемых условиях его существования.

Основными теоретическими методами являются:

1. идеализация - метод мысленного конструирования понятий об объектах, не существующих в действительности, но для которых имеются прообразы в реальном мире. Примеры идеальных объектов в физике- идеальный газ, обратимый процесс, абсолютно твердое тело; в астрономии- абсолютно черное тело;

2. формализация - метод, связанный с отображением знаний в точных понятиях, терминах и категориях конкретной области науки, что способствует систематизации знаний, увеличивает их определенность и однозначность. Пример: теория квантовой механики, теории информации, тензорном анализе. В данных теориях введены понятия, которые так и называются - «объект». Такой объект может обладать набором предельно общих свойств;

3. мысленный эксперимент - метод, который дает возможность получения результата, оперируя абстрактными моделями, которые отражают определенные свойства объекта. Например: взаимодействие тел мы заменяем столкновением двух идеальных шаров и, анализируя именно их, с определенной степенью точности можем предсказать, что произойдет с телами;

4. аксиоматический метод - метод построения научной теории, в основе которого лежат исходные положения, не требующие доказательства в рамках данной системы знания, - аксиомы или постулаты, т.е. логическим путем, посредством доказательств, выводятся все остальные утверждения теории. Построение научной теории на основе этого метода называется дедуктивным;

5. гипотетико-дедуктивный метод основанный на выведении заключений из определенных посылок, истинность которых не установлена. В качестве посылок могут выступать гипотезы, эмпирические обобщения. Знания, полученные таким способом, имеют вероятностный характер. На современном этапе данный метод используется в ядерной физике;

6. восхождение от абстрактного к конкретному - метод, который заключается в движении теоретической мысли ко все более полному, всестороннему и целостному воспроизведению объекта и его связей. Понятие «абстрактное» употребляется для характеристики самого знания - неполного, неточного, неокончательного. Понятие «конкретное» обозначаются как сами исследуемые объекты, так и полное, точное знание о них;

7. исторический метод - метод, при котором объект исследуется в динамике его становления, функционирования, воспроизводства и развития;

8. логический метод - метод теоретического воспроизведения объекта во всех его существенных, закономерных связях и отношениях.

Основными общелогическими методами физических исследований являются:

1. анализ -разделение целостного предмета на составные части, стороны, признаки, свойства и отношения с целью их всестороннего изучения;

2. синтез - соединение ранее выделенных частей в единое целое.

Пример связи анализа и синтеза: в уравнениях Бойля-Мариотта и Гей-Люссака на основе анализа выделены отдельные характеристики газов – давление, объем, температура. В уравнение Клапейрона эти характеристики были связаны воедино;

3. обобщение - объединение объектов в единый класс на основе одного, общего для них признака, полученного в результате абстрагирования. Обобщение связано с переходом от частного понятия к общему понятию или знанию. Например, принцип относительности, сформулированный Г. Галилеем, был расширен А. Эйнштейном на все физические явления;

4. абстрагирование - мысленное отвлечение от ряда свойств и отношений изучаемого явления с одновременным выделением интересующих исследователя свойств и отношений. Результатом абстрагирования являются понятия и категории.

5. индукция - метод, при котором общий вывод строится на основе частных посылок, а знание некоторых свойств объекта распространяется на целый класс объектов. Индуктивное знание носит вероятностный характер и опирается на методы эмпирического исследования, выражается в индуктивном умозаключении. Метод индукции разработан Ф. Бэконом;

6. дедукция – метод, посредством которого из общих посылок на основании знания свойств объектов определенного класса с необходимостью выводится заключение частного характера о свойствах и качествах отдельных объектов. Предпосылкой дедукции является общее суждение, которое может быть индуктивным обобщением, гипотетическим предположением или новой идеей.

В процессе познания индукция и дедукция связаны между собой, но на начальных этапах познания преобладает индукция, а на этапе обоснования знания- дедукция. Например: Д.И. Менделеев индуктивно изучал элементы и их свойства и вывел закон периодической зависимости свойств элементов от их атомного веса. Затем, опираясь на этот закон, пользуясь дедуктивными рассуждениями, открыл или предположил наличие еще неоткрытых химии элементов.

7. аналогия - это метод, при котором на основе сходства объектов

в одних признаках заключают об их сходстве в других признаках. Аналогии бывают ассоциативными и логическими. Первые проявляются в психологических актах творчества и носят образный характер. Например, формула бензола С6Н6 возникла у Ф. Кекуле по ассоциации при виде играющих в клетке обезьян, пять из которых в один момент образовали кольцо. Логические аналогии ученый формулирует в виде суждений о родстве явлений на основе явлений на основе их параллельного изучения с точки зрения внутренней сущности.;

8. моделирование - помещение между исследователем и объектом еще одного, искусственно созданного объекта. Искусственный объект несет в себе признаки реального объекта и называется моделью. Модели бывают материальные и идеальные. М. модели воспроизводят признаки природных объектов, подчиняющихся естественным законам (например, модель плотины на реке). И. модели делятся на модельные представления (идеальный маятник), знаковые (система уравнений) и информационные (логико-кибернетическая) модели.

Дата добавления: 2015-07-16