11050 (596859), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

1.Аристотелевская; 6-5 в. До н.э.

В 6-5 в. До н.э. была осуществлена первая революция в познании мира, в результате которой и появилась на свет сама наука. Исторический смысл этой революции состоит в отличении науки от других форм познания мира, в создании определенных норм и образцов построения научного знания. В этот период создаются математические модели, формируются ценные идеи ряда будущих наук (физики, биологии и др.). Первую универсальную систему мира создал Аристотель. В ней были объединены систематизированные и логически развитые все накопленные знания о природе. Аристотель впервые попытался дать классификацию наук, создал космологическое учение, в основе которого геоцентрическая модель мира – земля имеет форму шара и является центром Вселенной. Это учение Аристотеля впоследствии обоснованное Птолемеем заняло господствующее положение в космологии до 16 в. Все дальнейшее развитие науки как в античности так и в средние века в Европе осуществлялось в рамках учения Аристотеля.

2.Ньютоновская. Означает возникновение нового естествознания, связанного с именами Коперника, Кеплера, Ньютона.

1) Разработана гелиоцентрическая картина мира Коперника – Земля не является центром Вселенной. Она вращается вокруг своей оси и вместе с другими планетами – вокруг Солнца.

2) 16 – 17 вв. – период преимущественного развития механики. Возникает новая тенденция – сведение всех знаний о природе к фундаментальным принципам и представлениям механики. Формируется механистическая картина мира, становление которой связано с именем Галилея. Он первым возвел механику на уровень теоретической науки. Ввел в механику точный количественный эксперимент и математическое описание явлений.

Ньютон создал систему классической механики, определившей лицо естествознания вплоть до20 в.

ОН сформулировал 3 основных закона динамики, которые легли в основу механики как науки и закон всемирного тяготения. Создал (одновременно с Лейбницем) принцип дифференциации и интеграции исчислений, который стал математической базой всего современного естествознания.

Итогом Ньютоновской революции явилась механистическая картина мира на базе экспериментально-математического естествознания.

3.Эйнштейновская. Конец 19-го – начало 20-го века.

В начале 20 века на смену классической механике пришла новая фундаментальная теория. Она была следствием ряда научных открытий конца19-го – начала 20-го века.

- открытие электрона Томпсоном;

- рентгеновские лучи;

- явление радиоактивности (Беккерель);

- экспериментальное обнаружение электромагнитных волн (Герц);

- создание Периодической системы химических элементов Менделеева.

Появляются принципиально новые фундаментальные теории:

1. Теория относительности – новая теория пространства, времени и тяготения.

2. Квантовая механика, обнаружившая вероятностный характер законов микромира.

Они позволили объяснить многие физические явления, которые не укладывались в рамках классической механики.

Вывод: Таким образом, открытия в физике конца 19-го – начала 20-го века окончательно разрушили прежнюю механистическую картину мира. Наступил новый этап неклассического естествознания 20-го века, характеризующийся новыми квантовыми релятивистскими представлениями о физической реальности.

Тема 3. КУЛЬТУРНЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ

1. СИСТЕМНО-СТРУКТУРНЫЙ ХАРАКТЕР ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ

В основе современных представлений об организации материи лежит системный подход. С этой точки зрения любой объект материального мира может быть рассмотрен в качестве системы.

Система – совокупность элементов и связей между ними, образующие определенную целостность.

Элемент – означает неразложимый компонент, входящий в состав определенной системы.

Неделимое в одной системе может оказаться делимым в другой системе, например, макротело можно рассматривать как определенную систему молекул, но любая молекула также является системой, т.к. состоит из атомов и определенной связи между ними, но атом также представляет собой систему (ядро + электронная оболочка). Ядро каждого атома имеет свою внутреннюю структуру и т.д.

Структура – совокупность связей между элементами системы.

Итак, все природные объекты объединены в классы материальных систем, в естествознании выделяют 2 класса материальных систем:

- система неживой природы;

- система живой природы.

Неживая природа имеет следующие структурные уровни:

- микроэлементарный (элементарные частицы, физический вакуум);

- атомарный;

- молекулярный;

- макроскопические тела;

- планеты и планетарные системы;

- галактики (звезды и звездные системы);

- система галактик – Метагалактика.

Живая природа:

- доклеточный уровень (белки, нуклеиновые кислоты);

- клеточный уровень;

- многоклеточные организмы (животные и растения);

- популяции;

- биоценозы;

- биосфера.

С точки зрения системного подхода существуют структуры различного масштаба. В зависимости от размеров структур выделяют 3 уровня строения материи:

2. МАКРОМИР

Включает объекты, окружающие нас в повседневной жизни, пространственные величины выражаются здесь в количественных мерах, а время в секундах, минутах, часах.

МИКРОМИР – мир чрезвычайно малых частиц, которые непосредственно ненаблюдаемы.

Пространственные частицы (от 10‾⁸ до10^-16 см)

Время жизни (от ∞ до 10‾²⁴ с).

3. МЕГАМИР

Космические объекты. Расстояние измеряется световыми годами, время – миллионами и миллиардами лет.

4. МАКРОМИР: КОНЦЕПЦИИ КЛАССИЧЕСКОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Закономерности движения тел, составляющих микромир, описываются классической физикой, в основе которой лежат законы классической механики Галилея – Платона.

Классическая механика объясняла все явления природы механическим перемещение тел.

Абсолютизация законов механики привела к созданию механистической картины мира, с точки, зрения которой 1. материя отождествлялась с веществом, состоящим из неделимых мельчайших частиц – атомов или корпускул. 2. пространство и время рассматривались в отрыве друг от друга и от движения материальных тел. 3. движение рассматривалось лишь как механическое перемещение тел в соответствии с законами механики. 4. действие тел друг на друга передается мгновенно через пустоту на сколь угодно долгие расстояния (принцип дальнодействия). 5. принцип механического детерминизма: все механические процессы связаны между собой такими причинно-следственными связями, таким образом, что значение координат и импульсов всех частиц в данный момент времени совершенно однозначно определяет его состояние в любой прошедший или будущий момент.

Дальний принцип придавал универсальный характер законам механики отвергал существование случайности в природе.

Классическая механика объясняет большинство физических явлений и процессов в земных и наземных условиях.

Долгое время считалось. Что она может дать теоретическое объяснение любых явлений природы, но последующие открытия в науке обнаружили, что в рамках классической механики возникли трудности, в частности, в объяснении оптических и электромагнитных явлений.

Оптика: в конце 17 века возникли 2 противоположных подхода к объяснению природы света:

1. Корпускулярная теория Ньютона, согласно которой свет представляет собой поток материальных частиц – корпускул, испускаемых светящимися телами и летящими по прямолинейным траекториям, согласно законам механики.

Эта теория объясняла многие явления, но испытывала трудности в объяснении явлений интерференции (явление усиления или ослабления света при наложении световых пучков друг на друга), дифракции (огибание светом препятствий).

Одновременно голландский ученый Гюйгенс выдвинул волновую теорию, согласно которой свет представляет собой волну, распространение которой аналогично распространению волн на поверхности воды. Особой средой для распространения волн он считал эфир.

Но авторитет Ньютона способствовал тому, что большинство ученых придерживалось корпускулярной теории света.

Но в начале 19-го века с критикой корпускулярной теории выступили Юнг и Френель, которые объяснили явления дифракции и интерференции с позиции волновой теории.

В результате волновая теория получила экспериментальное подтверждение.

Электромагнитные явления:

Одновременно с возникновением волновой теории создается электромагнитная теория света. Решающую роль в этом сыграло изучение электромагнитных процессов.

В 1820 году Эрстет обнаружил, что электрический ток создает вокруг себя электромагнитное поле. Позже Фарадей высказал предположение о единстве электрических и магнитных явлений. Открыл явление электромагнитной индукции и ввел в науку понятие «поля». Это понятие противоречило представлениям классической физики о материи, как совокупности атомов.

На основе экспериментальных данных Фарадея в 60-е годы 19-го века Максвелл создал единую теорию электромагнитного поля.

Было установлено, что электромагнитные волны распространяются в пространстве со скоростью света. Оказалось, что свет – это электромагнитные волны определенной длины. Герц экспериментально обнаружил электромагнитные волны. Представление о том, что свет является электромагнитной волной, получило всеобщее признание. Таким образом, было открыто поле.

В конце 19-го века утвердилось понятие поля как особого вида материи, свойства которого невозможно объяснить механистическими закономерностями. Материя существует в 2-ух видах - вещества и поля, вместе с тем, у них выделялись существенные различные свойства:

1. способ распространения: вещество дискретно (прерывно), поле – непрерывно.

2. вещество обладает массой покоя, а поле - нет.

3. вещество может двигаться с разной скоростью, на всегда на много порядков меньше скорости света. Поле распространяется с постоянной скоростью приближенно равной скорости света (300 000 км/с)

4. вещество мало проницаемо, поле проницаемо.

Итак, в классической физике вещество и поле рассматриваются отдельными друг от друга как 2 качественно своеобразных вида материи. Однако, с развитием физики противопоставление вещества и поля в классической физике сменилось пониманием их взаимосвязей и взаимодействия между ними в современной физике.

Тема 4. МИКРОМИР: КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ (квантовая физика)

1. КВАНТОВОМЕХАНИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ ОПИСАНИЯ МИКРОМИРА

Понятие и принципы классической физики оказались неприемлемыми и к исследованию физических свойств мельчайших частиц материи, которые называют микрообъектами (электроны, протоны, нейтроны и др.). Они образуют невидимый для нас микромир, поэтому свойства видимого нами микромира не похожи на свойства объектов макромира. Это привело к созданию новой науки – квантовой механики, изучающей законы движения и взаимодействия объектов микромира.

Оказалось, что на микроуровне одни и те же объекты обнаруживают как корпускулярные, так и волновые свойства (Макс Планк 1900 год – год рождения квантовой механики). Макс Планк изучал процесс излучения абсолютно черного тела, он пришел к выводу, что излучение энергии происходит не непрерывно – отдельными дискретными порциями - квантами.

Позднее эта гипотеза была обоснована Эйнштейном, который создал квантовую теорию света. В 1905 году он применил квантовые представления при объяснении фотоэффекта (нобелевская премия), понял, что свет имеет прерывистую структуру. Он назвал его фотоном.

Это означало признание корпускулярных свойств света.

Возникала парадоксальная ситуация: в одних опытах (фотоэффект) свет обнаруживал корпускулярные свойства, в других (дифракция, интерференция) – волновые свойства. Это означало, что свет имеет сложную природу, обладая одновременно корпускулярными и волновыми свойствами – корпускулярно-волновой дуализм (двойная природа света).

Дэвисон и Джермер экспериментально доказали, что частицы также обладают корпускулярно-волновую теорию.

В 1924 году французский физик Луи де Бройль выдвинул идею об универсальности корпускулярно-волнового дуализма, предположив, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также волновыми свойствами.

В 1927 году эту гипотезу экспериментально подтвердили Дэвисон и Джермер. После этого признание корпускулярно-волнового дуализма в современной физике стало всеобщим.

Итак, всем микрообъектам присущи и корпускулярные и волновые свойства. Для них существует потенциальная возможность проявить себя в зависимости от внешних условий либо в виде волны, либо в виде частицы. На основе этих представлений в 1927 году физик Бор сформулировал принцип дополнительности, согласно которому волновые и корпускулярные описания процессов в микромире не исключают, а взаимодополняют друг друга. Поэтому полную информацию о свойствах микрообъекта можно получить только при учете и корпускулярной и волновой картин, они взаимно дополняют друг друга.

В 1927 году Гейзенберг выдвинул принцип неопределенности, согласно которому невозможно одновременно точно определить координаты, т.е. местоположение и ее импульс.

В классической физике предлагается, что всякая частица, движущаяся по определенной траектории, поэтому в любой момент времени можно точно фиксировать ее координаты и импульс, микрочастицы же из-за наличия у них волновых свойств, не движутся по определенной траектории, поэтому если мы получим точное значение одной величины, то другая остается полностью неопределенной и наоборот. Таким образом, для микрочастиц не существует состояния, при котором ее координаты и импульс имели бы одновременно точное значение. С точки зрения квантовой механики предсказание поведения микрообъектов имеет вероятностный характер. Законы квантовой физики – статистические, законы классической физики – динамики.

Характеристики

Список файлов книги