Физическая картина мира

Содержание:

Содержание

Раздел 1. Понятие научной картины мира и ей функции

Раздел 2.Немного о физике

Раздел 3. Механическая картина мира

Раздел 4.Электромагнитная картина мира

Раздел 5. Современная физическая картина мира

          Раздел 6.Принципы современной физики

Библиографический список

 

Раздел 1.

 В процессе познания окружающего мира результаты познания отражаются и закрепляются в сознании человека в виде знаний, умений, навыков, типов поведения и общения. Совокупность результатов познавательной деятельности человека образует определенную модель(картину мира). В истории человечества было создано и существовало довольно большое количество самых разнообразных картин мира, каждая из которых отличалась своим видением мира и специфическим его объяснением. Однако самое широкое и полное представление о мире дает научная картина мира, которая включает в себя важнейшие достижения науки, создающие определенное понимание мира и места человека в нем. В нее не входят частные знания о различных свойствах конкретных явлений, о деталях самого познавательного процесса. Научная картина мира не является совокупностью всех знаний человека об объективном мире, она представляет собой целостную систему представлений об общих свойствах, сферах, уровнях и закономерностях реальной действительности.

 

 Научная картина мира – целостный образ предмета научного исследования в его главных, системно-структурных характеристиках, формируемый посредством фундаментальных понятий, представлений и принципов науки на каждом этапе ее исторического развития.

Различают основные разновидности (формы) научной картины мира:

1) общенаучную как обобщенное представление о Вселенной, живой природе, обществе и человеке» формируемое на основе синтеза знаний, полученных в различных научных дисциплинах;

2) социальную и естественнонаучную картины мира как представления об обществе и природе, обобщающие достижения соответственно социально-гуманитарных и естественных наук;

3) специальные научные картины мира (дисциплинарные онтологии) —представления о предметах отдельных наук (физическая, химическая, биологическая и т. п. картины мира).

 

  Научные картины мира выполняют три основные взаимосвязанные функции в процессе исследования:

1) систематизируют научные  знания, объединяя их в сложные  целостности; 

2) выступают в качестве  исследовательских программ, определяющих  стратегию научного познания;

3) обеспечивают объективацию  научных знаний, их отнесение к исследуемому объекту и их включение в культуру.

 

Научная картина мира формируется  на основе достижений естественных, общественных и гуманитарных наук, однако ее фундаментом, бесспорно, является естествознание. Значение естествознания в формировании научной  картины мира настолько велико, что  нередко научную картину миру сводят к естественнонаучной, содержание которой составляют картины мира отдельных естественных наук.

Стоит отметить что научные картины сменялись друг другом. Чётко и однозначно фиксируемых радикальных смен научной картины мира, научных революций в истории развития науки можно выделить три, которые обычно принято персонифицировать по именам трёх ученых, сыгравших наибольшую роль в происходивших изменениях^.

Аристотелевская

Период: VI—IV века до нашей  эры

Обусловленность:

Отражение в трудах:

• Наиболее полно — Аристотеля: создание формальной логики (учение о доказательстве, главный инструмент выведения и систематизации знания, разработал категориально понятийный аппарат), утверждение своеобразного канона организации научного исследования (история вопроса, постановка проблемы, аргументы за и против, обоснование решения), дифференциация самого знания (отделение науки о природе от математики и метафизики)

Результат:

• возникновение самой науки
• отделение науки от других форм познания и освоения мира
• создание определенных норм и образцов научного знания.

Ньютоновская научная революция

Классическое естествознание

Период: XVI—XVIII века

Исходный пункт: переход  от геоцентрической модели мира к гелиоцентрической.

Обусловленность:

Отражение в трудах:

• Открытия: Н. Коперника, Г. Галилея, И. Кеплера, Р. Декарта. И. Ньютон подвел итог их исследованиям, сформулировал базовые принципы новой научной картины мира в общем виде.

Основные изменения:

• Язык математики, выделение строго объективных количественных характеристик земных тел (форма величина, масса, движение), выражение их в строгих математических закономерностях
• Методы экспериментального исследования. Исследуемые явления — в строго контролируемых условиях
• Отказ от концепции гармоничного, завершенного, целесообразно организованного космоса.
• Представления: Вселенная бесконечна и объединена только действием идентичных законов
• Доминанта: механика, все соображения, основанные на понятиях ценности, совершенства, целеполагания, были исключены из сферы научного поиска.
• Познавательная деятельность: чёткая оппозиция субъекта и объекта исследования.

Итог: появление механистической  научной картины мира на базе экспериментально математического естествознания.

Эйнштейновская  революция

Период: рубеж XIX—XX веков.

Обусловленность:

• Открытия:
• сложная структура атома
• явление радиоактивности
• дискретность характера электромагнитного излучения
• и др.

Итог: была подорвана важнейшая  предпосылка механистической картины  мира — убежденность в том, что с помощью простых сил, действующих между неизменными объектами, можно объяснить все явления природы.

 

Раздел 2.

Я бы хотела поподробнее рассмотреть физическую картину мира. Я считаю, что невозможно начать изучение физической картины мира, не рассмотрев науку, благодаря которой и появилась эта картина, которая называется физика. Физика(происходит от греческого — природа) — это наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности природы, свойства и строение материи и законы ее движения. В любом явлении физика ищет то, что объединяет его со всеми другими явлениями природы. Поэтому понятия и законы физики фундаментальны, т.е. являются основополагающими для всего естествознания. Эта наука возникла еще в античности и первоначально охватывала всю совокупность знаний о природных явлениях. Иными словами, тогда физика была тождественна всему естествознанию. Лишь к эпохе эллинизма, по мере дифференциации знаний и методов исследования, из общей науки о природе выделились отдельные естественные науки, в том числе и физика.

В своей основе физика — экспериментальная  наука: ее законы базируются на фактах, установленных опытным путем. Такой  она стала, начиная с Нового времени. Но, помимо экспериментальной физики, различают и теоретическую физику, цель которой состоит в формулировании законов природы. Экспериментальная  и теоретическая физика не могут  существовать друг без друга.

Кратко  рассмотрев физику, можем переходить к понятию физической картины  мира. Понятие "физическая картина мира" употребляется давно, но лишь в последнее время оно стало рассматриваться не только как итог развития физического знания, но и как особый самостоятельный вид знания - самое общее теоретическое знание в физике (система понятий, принципов и гипотез), служащее исходной основой для построения теорий. Физическая картина мира, с одной стороны, обобщает все ранее полученные знания о природе, а с другой - вводит в физику новые философские идеи и обусловленные ими понятия, принципы и гипотезы, которых до этого не было и которые коренным образом меняют основы физического теоретического знания: старые физические понятия и принципы ломаются, новые возникают, картина мира меняется. Ключевым в физической картине мира служит понятие "материя", на которое выходят важнейшие проблемы физической науки. Поэтому смена физической картины мира связана со сменой представлений о материи. В истории физики это происходило два раза. Сначала был совершен переход от атомистических, корпускулярных представлений о материи к полевым - континуальным. Затем, в XX в., континуальные представления были заменены современными квантовыми. Поэтому можно говорить о трех последовательно сменявших друг друга физических картинах мира. Одной из первых возникла механистическая картина мира, поскольку изучение природы началось с анализа простейшей формы движения материи - механического перемещения тел.

Раздел 3.

Когда первая физическая картина мира была разработана и изложена в ньютоновских «Математических началах натуральной философии» (1686 г.), И. Ньютон еще не пользовался термином «научная картина мира» или

«физическая картина мира», но фактически предоставлял это значение понятию «натуральная философия ».  
 
Ньютоновская физическая картина мира, не будучи в этом смысле «натурфилософией», составляла не только основу для научного объяснения явлений природы, но и синтез научных знаний своего времени. Поскольку в те времена механика была главной наукой, то научное объяснение природы было механическим, а синтез научных знаний о природе отождествлялся или же механикой, либо с механической картиной мира.  
 
Хотя в то время четко не разграничивались функции картины мира и самой механики как физической теории, эти функции фактически отличались. Механическая картина мира не подменяла, а скорее дополняла механику Галилея - Ньютона в ее стремлении дать целостное объяснение всем явлениям окружающей среды. Функции механической картины мира предусматривали объяснения явлений для всех случаев, когда эти явления непосредственно не могла объяснить механика. Например, задачу двух тел решил еще Исаак Ньютон. Однако более сложную задачу трех тел, также сформулированную Ньютоном, долгое время не была решена. Время на основе механической картины мира принято было считать, что не только эту задачу, но и любые другие аналогичные задачи в принципе можно решить.  
 
Предполагалось, что на основе механической картины мира можно решить любую проблему, связанную с явлениями природы, какой бы грандиозной эта проблема не была. Например, задачу о происхождении солнечной системы с хаотической туманности непосредственно в механике нельзя было решить. Эту проблему в общем виде развил на основе механической картины мира И. Кант в своей знаменитой космогонической гипотезе (1755 г.). Правда, объяснение на основе механической картины мира мало качественный характер, а не такой точный и строгий, каким был решение задач механики. Однако общее качественное понимание явлений такое объяснение все-таки давало.  
 
Итак, механическая картина мира могла охватить такие явления, которые фактически не принадлежали к механике. Так, долгое время не удавалось объяснить тепловые и электромагнитные явления на основе механики. Однако общее механическое толкования на основе механической картины мира не имело особых осложнений.  
 
Поэтому механическая картина мира была средством механического объяснения немеханических явлений и почвой для попыток построить механические теории этих явлений (корпускулярная и упругая теории света, механическая теория теплоты, кинетическая теория газов, корпускулярная и упругая теории электромагнетизма и т.п.).  
 
Признавалось, что механическая картина мира может дать объяснение или толкование любом явлению природы. Идеалом научного объяснения считалось такое объяснение, которое исходит из простых и наглядных механических моделей.  
 
В начале второй половины XIX в. возникли первые физические теории, которые вышли за пределы механических и в основе которых лежали новые для того времени понятие энергии и поля. С этими теориями была связана возможность иных взглядов на природу - энергетического и электродинамического.  
 
В связи с этим возникло немало важных проблем. Поскольку представление об универсальности механической картины мира пошатнулись, возникла тенденция, с одной стороны, расширить основы механики для того, чтобы сохранить старую картину мира, а с другой - отказаться от универсализации механики и изменить общие представления о природе. Как известно, на роль главной науки о природе стала претендовать электродинамика. Однако при построении универсальной электродинамической картины мира столкнулись с рядом осложнений (проблема эфира, проблема связи заряда и поля и некоторые другие связанные с ними проблемы), в результате чего возникли сомнения относительно единого объяснения природы. Старый объяснения природы оказалось несостоятельным, нового же построить не удалось.  
 
В конце XIX - начале XX в. через окончательный крах механической картины мира и трудности, связанные с созданием новой картины мира, в физике наступил кризис.

Раздел 4.

Основы  новых представлений о материи  были заложены в работах X. Эрстеда  и А. Ампера в конце XVIII – начале XIX века. Затем, в процессе длительных размышлений о сущности электрических  и магнитных явлений, М. Фарадей  пришел к мысли о необходимости  замены корпускулярных представлений  о материи континуальными, непрерывными. Открыв явление электромагнитной индукции, он сделал вывод, что огромную роль в передаче электрических и магнитных  сил играет среда. Одним из первых идеи Фарадея оценил Д. Максвелл, создавший  электромагнитную теорию в середине XIX века. Тем самым было завершено  создание электродинамики, еще одной  фундаментальной физической теории.

Важнейшими  понятиями новой теории являются: заряд, который может быть как  положительным, так и отрицательным; напряженность поля – сила, которая  действовала бы на тело, несущее  единичный заряд, если бы оно находилось в рассматриваемой точке.

Дж. Максвелл (1831–1879)

Когда электрические заряды движутся друг относительно друга, появляется дополнительная магнитная сила. Поэтому общая  сила, объединяющая электрическую и  магнитную силы, называется электромагнитной. Считается, что электрические силы соответствуют покоящимся зарядам, магнитные силы – движущимся зарядам. Все многообразие этих сил и зарядов  описывается системой уравнений  классической электродинамики. Они  известны как уравнения Максвелла. Эти уравнения имеют решения, которые описывают электромагнитные волны, распространяющиеся со скоростью  света. Из них можно получить решения  для совокупности всех волн, которые  могут распространяться в любом  направлении в пространстве.

Таким образом, были выдвинуты новые как  физические, так и философские  взгляды на материю, пространство, время  и силы, во многом изменившие прежнюю  механическую картину мира. Разумеется, нельзя сказать, что эти изменения  были кардинальны, так как они  осуществились в рамках классической науки. Поэтому новую электромагнитную картину мира можно считать промежуточной, соединяющей в себе как новые  идеи, так и старые механистические  представления о мире.

Новая картина мира требовала нового решения  проблемы физического взаимодействия. Ньютоновская концепция дальнодействия заменялась фарадеевским принципом близкодействия. Он утверждал, что любые взаимодействия передаются полем от точки к точке, непрерывно и с конечной скоростью.

Ньютоновская концепция абсолютного пространства и абсолютного времени не подходила к новым полевым представлениям о материи, так как поля не имеют четко очерченных границ и перекрывают друг друга. Кроме того, поля – это абсолютно непрерывная материя, поэтому пустого пространства просто нет. Так же и время должно быть неразрывно связано с процессами, происходящими в поле. Было ясно, что пространство и время должны перестать быть самостоятельными, независимыми oт материи сущностями. Но инерция мышления и сила привычки были столь велики, что еще долго ученые предпочитали верить в существование абсолютного пространства и абсолютного времени. Лишь к началу XX века эти взгляды уступили место относительной концепции пространства и времени, в соответствии с которой пространство, время и материя существуют только вместе, полностью зависят друг от друга.