Sorolja fel a világ mechanikus képének megalkotásának alapelveit! A modern fizikai világkép kialakulása
A természet leírásának mechanikus programja, amelyet az ókori atomizmus terjesztett elő, a legteljesebben ben valósult meg klasszikus mechanika Galileo-Newton, melynek kialakulásával kezdődik a természettudomány tudományos szakasza.
Az anyag szerkezetére vonatkozó tudományos nézetek kialakulása a 16. századra nyúlik vissza, amikor G. Galileo megalapozta a tudománytörténet első fizikai világképét - mechanikai. Kidolgozott egy módszertant a természet leírásának új – tudományos és elméleti – módjára. Lényege, hogy csak néhány fizikai és geometriai jellemzőt különítettek el, amelyek tudományos kutatás tárgyává váltak. Az objektum egyedi jellemzőinek kiválasztása lehetővé tette elméleti modellek felépítését és tudományos kísérletben történő tesztelését. Galileinak ez a módszertani koncepciója meghatározóvá vált az egész klasszikus természettudomány fejlődésében.
I. Newton Galilei munkáira támaszkodva kidolgozta a mechanika szigorú tudományos elméletét, amely mind az égitestek, mind a földi objektumok mozgását ugyanazon törvények szerint írja le. Newton és követői világának mechanikai képének keretein belül az anyagot anyagi anyagnak tekintették, amely egyedi részecskékből - atomokból és testekből áll.
Hely, amelyben az anyag található, háromdimenziós volt, és az euklideszi geometria írta le, abszolút, állandó és mindig nyugalomban van.
Idő tértől és anyagtól független mennyiségként mutatták be.
Azt hitték, hogy minden fizikai folyamat alárendelhető a mechanika törvényeinek. A mozgást a térben folytonos pályákon való mozgásnak tekintették a mechanika törvényei szerint. És minden fizikai jelenség mozgássá redukálódott anyagi pontok .
A természet mechanikus megértésének filozófiai indoklását R. Descartes adta meg, aki úgy vélte, hogy a világ teljesen objektíven, az emberi megfigyelő figyelembevétele nélkül írható le (az abszolút kettősség, azaz a gondolkodás és az anyag függetlenségének fogalma).
A newtoni tér- és időfelfogás, amely alapján a világ fizikai képe felépült, egészen a 19. század végéig dominánsnak bizonyult.
Hely végtelennek, laposnak, "egyenesnek", euklideszinek tekintették. Metrikus tulajdonságait Euklidész geometriája írta le. Abszolútnak, üresnek, homogénnek és izotrópnak tekintették (nincs kiválasztott pont és irány), és az anyagi testek "fogadójaként", tőlük független inerciarendszerként működött.
Idő abszolút, homogén, egyenletesen folyóként értendő. Az egész Univerzumban egyszerre és mindenhol „egyenletes és szinkron”, és az anyagi tárgyaktól független időtartamú folyamatként működik. A klasszikus mechanika az időt az időtartamra csökkentette, rögzítve az idő meghatározó tulajdonságát "az esemény időtartamának megjelenítésére". (Aksenov G.P. Az idő ügyéről // A filozófia kérdései. - 1996. - 1. sz., 43. o.).
Az időjelzések értékét a mechanikában abszolútnak tekintettük, függetlennek a referenciatest mozgási állapotától.
Az Univerzum képe e tekintetben egy gigantikus mechanizmusnak tűnt, ahol az események és folyamatok egymással összefüggő okok és hatások láncolata. Ezért megalapozták azt a meggyőződést, hogy elméletileg lehetséges az univerzum bármely múltbeli helyzetének pontos rekonstrukciója vagy a jövő teljes biztonsággal történő megjósolása. I. R. Prigogine ezt a kiszámíthatóságba vetett hitet "a klasszikus tudomány alapvető mítoszának" nevezte.
Általánosságban elmondható, hogy a 19. század tudományos képe az Univerzumot kiegyensúlyozottnak és változatlannak, végtelen élettartammal ábrázolta, amelyben a megfigyelhető nem egyensúlyi képződmények véletlenszerű lokális perturbációi, észrevehető szerkezeti szerveződésekkel (galaxisok, bolygórendszerek stb.) jelennek meg. elég valószínű.
Egy ilyen „világkép”, az élet megjelenése bolygónkon természetellenes jelenségnek számított ill műalkotás("mesterségesen készült"), mint "eltérés" az Univerzum létezésében, mint átmeneti jelenség, és nincs összefüggésben a kozmosz többi részével.
A természet leírásának mechanikus megközelítése szokatlanul gyümölcsözőnek bizonyult. A newtoni mechanika, a hidrodinamika, a rugalmasság elmélete, a hő mechanikai elmélete, a molekuláris-kinetikai elmélet és számos más elmélet született. A fizika mint tudomány nagy sikereket ért el fejlődésében, és vezető pozíciót foglalt el a többi tudomány között.
39/42 oldal
Mechanikus világkép
A mechanikus világkép a 16-17. századi tudományos forradalom eredményeként alakult ki. Kialakulásához G. Galileo, I. Kepler, R. Descartes, P. Laplace, I. Newton és sok más tudós hozzájárult.
A mechanika gondolatai és törvényei, amelyek a fizika legfejlettebb ágává váltak, képezték a világtudomány új elképzeléseinek alapját. Valójában a mechanika az első alapvető fizikai elmélet. A világ mechanikus képének alapja az atomizmus volt, amelyet az egész világ, beleértve az embert is, hatalmas számú oszthatatlan részecske - atomok, amelyek a mechanika néhány törvényének megfelelően mozognak térben és időben - gyűjteményeként értettek. Ez az anyag korpuszkuláris reprezentációja.
A mechanika törvényeit, amelyek mind az atomok mozgását, mind az anyagi testek mozgását szabályozták, a világegyetem alapvető törvényeinek tekintették. Ezért a mechanikus világkép kulcsfogalma a mozgás fogalma volt. A testek belső veleszületett tulajdonsággal rendelkeznek, hogy egyenletesen és egyenesen mozognak, és az ettől a mozgástól való eltérések a testre ható külső erő (tehetetlenség) hatásával járnak. A tehetetlenség mértéke a tömeg. A gravitáció a testek egyetemes tulajdonsága.
A testek kölcsönhatásának problémáját megoldva Newton a hosszú távú cselekvés elvét javasolta. Ennek az elvnek megfelelően a testek közötti kölcsönhatás bármilyen távolságban azonnal megtörténik, anyagi közvetítők nélkül.
A nagy hatótávolságú cselekvés koncepciója a tér és az idő, mint kölcsönható testeket tartalmazó speciális médiumok értelmezésén alapul. Newton javasolta az abszolút tér és az abszolút idő fogalmát. Az abszolút teret nagy „fekete dobozként” ábrázolták, a természet minden anyagi testének univerzális tárolóhelyeként. De még ha ezek a testek hirtelen eltűnnének is, az abszolút tér továbbra is megmaradna. Hasonlóképpen egy folyó folyó képében az abszolút idő volt ábrázolva. Ez lett az Univerzum összes folyamatának egyetemes időtartama. Mind az abszolút tér, mind az abszolút idő az anyagtól teljesen függetlenül létezik.
A világ mechanikus képében minden eseményt mereven előre meghatároztak a mechanika törvényei. A véletlenszerűség elvileg ki volt zárva a világ képéből.
Az életnek és az elmének a világ mechanikus képében nem volt minőségi sajátossága. Ezért egy személy jelenléte vagy hiánya a világban semmit sem változtatott. Ha egy ember egyszer eltűnne a Föld színéről, a világ tovább élne, mintha mi sem történt volna.
A XVIII - XIX század eleji világ mechanikus képe alapján. földi, égi és molekuláris mechanikát fejlesztettek ki. A technológiai fejlődés gyors ütemben haladt. Ez a világ mechanikus képének abszolutizálódásához vezetett, és kezdték egyetemesnek tekinteni.
Ezzel egy időben a fizikában kezdtek felhalmozódni olyan empirikus adatok, amelyek ellentmondtak a világ mechanikai képének. Tehát a természet anyagi pontrendszerként való felfogása mellett, amely teljes mértékben megfelelt az anyagról alkotott korpuszkuláris elképzeléseknek, szükség volt a folytonos közeg fogalmának bevezetésére. A fényjelenségek magyarázatához volt szükség. Így jelent meg a fizikában az éter fogalma - egy különösen vékony és abszolút folytonos fényanyag. Ezek már nem korpuszkuláris, hanem folytonos elképzelések voltak az anyagról.
A 18. században megjelent a mérhetetlen szubsztanciák doktrínája. Ennek keretében bemutatták az elektromos és mágneses folyadékok, kalória, flogiszton fogalmakat. A szilárd anyag különleges fajtái is voltak. Ezt a klasszikus tudomány mechanisztikus jellege követelte meg, amely a mechanika elveit és megközelítéseit más tudományágakra is kiterjesztette.
Így bár e jelenségek mechanikus megközelítése nem volt teljesen indokolt, a kísérleti tényeket mesterségesen igazították a világ mechanikus képéhez.
A 19. században válság lépett fel a fizikában, amelyet az elektromosság és a mágnesesség területén végzett kutatások és felfedezések okoztak. Aztán kiderült, hogy a kísérleti adatok és a mechanikus világkép közötti ellentmondások túlságosan élessé váltak. A fizikának jelentős változásra volt szüksége a világról alkotott nézeteikben.
Tartalomjegyzék |
---|
A természettudományok rendszere és a természettudományos világkép. |
Didaktikai terv |
Előszó |
Tematikus áttekintés |
Természettudományi alapismeretek |
A természet megismerésének tudományos módszere |
A megismerés tudományos módszerének elemei |
Áltudomány |
Alap- és alkalmazott tudományok. Technológia |
Tudományos ismeretek az ókori Keleten |
A tudomány megjelenése az ókori Görögországban |
ősi tudomány |
Matematikai program Pythagoras - Platón |
Leukipposz és Démokritosz atomikus programja |
Arisztotelész kontinuumprogramja |
A tudomány fejlődése a hellenisztikus korszakban |
Tudományos ismeretek a középkorban |
A középkori világkép és tudomány főbb jellemzői |
A reneszánsz: forradalom a világnézetben és a tudományban |
Kopernikusz és Bruno felfedezései – az első tudományos forradalom alapja |
Galileo Galilei és szerepe a klasszikus tudomány fejlődésében |
A tudományos forradalom további menete |
Isaac Newton és a tudományos forradalom befejezése |
A modern idők klasszikus tudománya |
Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot
Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.
BEVEZETÉS
A modern tudományos világkép alapja a tér és idő alapvető természetének felismerése. Ez a hagyomány Galilei és Newton koráig nyúlik vissza.
Newton tehát minden mechanikáját olyan törvényekre építette, amelyekben az x, y, z térbeli koordináták és a t idő fizikai mennyiségként jelent meg. A természettudományban egy teljesen új elvet terjesztett elő, amely szerint nagyon fontos lenne két-három általános mozgáselvet a jelenségekből levezetni, majd kimondani, hogy ezekből a nyilvánvaló elvekből miként következnek minden testi dolog tulajdonságai és hatásai. lépést a filozófiában, bár ezek okai elkezdődtek, és még nem voltak tisztázva.
A fizika, mint a természettudomány legfejlettebb területe, megteremtette a hátteret más tudományágak fejlődéséhez. Ez utóbbi a racionális módszertani elvek és fizika és mechanika fogalmai felé vonzódott.
A mechanika alapelveinek felfedezése valóban forradalmi forradalmat jelent, amely a természetfilozófiai sejtésekről és „rejtett” tulajdonságokról alkotott hipotézisekről való átmenethez kapcsolódik. spekulatív kitalációk az egzakt kísérleti természettudományig, amelyben minden feltevést, hipotézist és elméleti konstrukciót megfigyelések és tapasztalatok teszteltek.
1. A TERMÉSZETTUDOMÁNY MECHANISTIKAI IDŐSZAKA
1. 1 A mechanikus világkép megjelenésének lényege és okai
A 17-19. században éppen a magántudományok törekedtek a tökéletességre, amelyek csak most kezdték el megszerezni a függetlenségi és tudományos státuszt. Ez volt az áttörésük időszaka az igazságok új távlatai felé. A klasszikus mechanika más elképzeléseket dolgozott ki a világról, az anyagról, a térről és időről, mozgásról és fejlődésről, a korábbiakból kiemelve, és új gondolkodási kategóriákat hozott létre - egy dolog, egy tulajdonság, egy kapcsolat, egy elem, egy rész, egy egész, egy ok, következmény, rendszer - amelynek prizmáján keresztül maga is a világra tekint, leírja és megmagyarázza. A világ szerkezetére vonatkozó új ötletek egy új világkép megalkotásához vezettek - egy mechanikus kép, amely az univerzumnak mint zárt rendszernek az elképzelésén alapult, amely egy mechanikus órához hasonlítható, amely pótolhatatlan elemekből áll. egymásnak alárendelt elemek, amelyek menete szigorúan betartja a klasszikus mechanika törvényeit. Mindenki és minden, ami az univerzum része, engedelmeskedik a mechanika törvényeinek, következésképpen az egyetemesség ezeknek a törvényeknek tulajdonítható. Ahogy egy mechanikus órában, amelyben az egyik elem lefutása szigorúan alárendelődik egy másiknak, úgy az univerzumban is a mechanikus világkép szerint minden folyamat és jelenség szorosan oksági kapcsolatban áll egymással, létezik nincs helye a véletlennek, és minden előre meg van határozva.
A mechanisztikus világképben a világnézeti irányultságok és a megismerés módszertani alapelvei rögzítődnek. A mechanizmus, a determinizmus, a redukcionizmus olyan elvrendszert alkot, amely szabályozza az emberi kutatási tevékenységet. A természeti jelenségeket, folyamatokat leíró törvényszerűségek felfedezésével az ember szembehelyezkedik a természettel, a természet urának szintjére emeli magát. Tehát az ember tudományos alapokra helyezi tevékenységét, mert a mechanisztikus világképből kiindulva meg van győződve arról, hogy a tudományos gondolkodás segítségével fel lehet tárni a világ működésének egyetemes törvényszerűségeit. Ez a tevékenység racionalista formában van formalizálva. Természetesen feltételezzük, hogy az ilyen tevékenységnek teljes mértékben a tárgy megismerésének céljaira, elveire, normáira és módszereire kell épülnie. A kutató tevékenységei (tudományos) és cselekvései módszertani jellegű előírásokon alapulnak, elsajátítják a fenntartható tevékenységmód jegyeit. A vizsgált időszakban a csillagászat, a mechanika és a fizika kutatási tevékenysége kellően racionalizálódott, és ezek a tudományok maguk is vezető pozíciót foglaltak el a természettudományban.
A fizika, mint a természettudomány legfejlettebb területe, megteremtette a hátteret más tudományágak fejlődéséhez. Ez utóbbi a racionális módszertani elvek és fizika és mechanika fogalmai felé vonzódott. Hogy ez valójában hogyan történt, az a biológia történeti és tudományos anyagán nyomon követhető.
XVII-kezdet 19. század - ez a mechanikus világkép uralmának időszaka. A mechanika törvényeit egyetemesnek és egységesnek tekintik a természettudomány minden ágában. A biológia empirikus tényei, amelyek egy periódusban megfigyelt egyedi jelenségek rögzülését jelentik, mechanikai törvényekre redukálódnak, vagyis a biológiában a tények formálása a világról alkotott mechanikus elképzeléseken alapul. Például olyan tények, mint: „A madár, akit a víz iránti igény vonz, hogy itt találja meg életeledelét, széttárja lábujjait, evezésre és úszásra készül a víz felszínén”; „Az ujjakat a tövénél összekötő bőr hozzászokik a nyúláshoz az ujjak szüntelenül ismétlődő szétterülése miatt. Tehát az idő múlásával a kacsák ujjai között kialakult széles, szürke hártyák, amelyeket most látunk, teljesen meghatározzák a mechanisztikus determinizmus elképzelései. Ez egyértelműen kitűnik e tények értelmezéséből. „A megszokássá vált szerv gyakori használata növeli az adott szerv képességét, önmagát fejleszti, és a hatás méretét és erejét adja”; „A megszerzett szokások miatt állandósult szerv használaton kívülisége fokozatosan legyengíti ezt a szervet, és végül eltűnéséhez, sőt teljes megsemmisüléséhez vezet.” Az „állati szervezet-környezet” adaptációs rendszer mechanisztikus megközelítése biztosítja a megfelelő empirikus anyagot.
1. 2 A tehetetlenség elve és a Galilei relativitás elve
A mechanikus világkép kialakulása méltán fűződik Galileo Galilei nevéhez, aki meghatározta a szabadon eső testek mozgástörvényeit és megfogalmazta a relativitás mechanikai elvét. De Galilei fő érdeme, hogy a kísérleti módszert elsőként alkalmazta a természet vizsgálatára, a vizsgált mennyiségek mérésével és a mérési eredmények matematikai feldolgozásával együtt. Ha korábban szórványosan végeztek kísérleteket, akkor ő volt az, aki először kezdte szisztematikusan alkalmazni a matematikai elemzésüket.
Az egyik első alapvető esemény, amely a természettudomány klasszikus korszakának kezdetét jelentette, az volt, hogy Galilei megfogalmazta a tehetetlenség és a relativitás elvét. A tehetetlenség elve kimondja, hogy bármely test nyugalmi állapotot tart fenn, vagy egyenletesen és egyenes vonalúan mozog mindaddig, amíg más testek hatása ki nem hozza ebből az állapotból. A relativitás elve kimondja, hogy ha egy rendszer egyenletesen és egyenes vonalúan mozog, akkor anélkül, hogy túllépné a határait, semmilyen műszerrel lehetetlen kimutatni a mozgásának vagy nyugalmának tényét, mivel az ilyen mozgás nem befolyásolja a rendszerben lezajló folyamatok lefolyását. ezt a rendszert. Az egyenletesen és egyenes vonalúan mozgó testek közül melyik mozog igazán, és melyik nyugalomban van, nem lehet egyértelműen megmondani. Csak egy olyan pont beállításával, amelyhez viszonyítva mérjük a mozgás jellemzőit (például sebességet), bizonyosságelemet vihetünk be a problémába.
Így először vált szükségessé a vonatkoztatási rendszer fogalmának bevezetése a mechanika problémáiba.
A relativitáselv legfontosabb eredménye a sebességek összeadási szabálya volt (1. ábra) (v "= v 0 + v, ahol v" a test sebessége a rögzített kerethez viszonyítva, v 0 a sebesség a mozgó referenciakeret a rögzített kerethez képest, v a test sebessége a mozgó referenciarendszerhez viszonyítva) és koordináta transzformáció (x"= x - v 0 t, y"= y, z"= z, ahol x" , y", z" a test koordinátái a rögzített koordinátarendszerben, x, y, z a test koordinátái a koordinátarendszerben, amely az állóhoz képest v 0 sebességgel mozog az x irányában. -tengely").
Rizs. 1. Galilei sebesség-összeadási szabály
Galilei természettudományi megközelítése alapvetően különbözött a korábbiaktól a létező természetfilozófiai módszer, amelyben eleve, tapasztalatokhoz és megfigyelésekhez nem kötődően tisztán spekulatív sémákat találtak ki a természet jelenségeinek magyarázatára.
A természetfilozófia, ahogy a neve is sugallja, egy kísérlet arra, hogy általános filozófiai elveket használjon a természet magyarázatára. Ilyen próbálkozásokra már az ókorban is sor került, amikor a filozófusok a konkrét adatok hiányát általános filozófiai érveléssel igyekeztek kompenzálni. Néha ragyogó sejtések hangzottak el, amelyek sok évszázadon át megelőzték a konkrét tanulmányok eredményeit. Elég, ha felidézzük legalább az anyag szerkezetének atomisztikus hipotézisét, amelyet az ókori görög filozófus, Leukipposz (Kr. e. V.) terjesztett elő, és tanítványa, Démokritosz (Kr. e. 460 körül - a halál éve nem) támasztott alá részletesebben. ismert), valamint az evolúció gondolatáról, amelyet Empedoklész (i.e. 490-kb. 430 körül) és követői fogalmaztak meg. Miután azonban a konkrét tudományok fokozatosan megjelentek és elváltak a differenciálatlan filozófiai tudástól, a természetfilozófiai magyarázatok a tudomány fejlődésének fékjévé váltak.
Ez látható, ha összehasonlítjuk Arisztotelész és Galilei mozgásáról alkotott nézeteit. Az a priori természetfilozófiai elképzelés alapján Arisztotelész a „tökéletes” körben való mozgást tekintette, Galilei pedig megfigyelésekre és kísérletekre támaszkodva bevezette az inerciális mozgás fogalmát. Véleménye szerint a külső erőhatásoknak ki nem téve test nem körben, hanem egyenletesen, egyenes úton mozog, vagy nyugalomban marad. Az ilyen ábrázolás természetesen absztrakció és idealizálás, hiszen a valóságban lehetetlen olyan helyzetet megfigyelni, hogy a testre ne hatnak erők. Ez az absztrakció azonban gyümölcsöző, mert mentálisan folytatja azt a kísérletet, amely megközelítőleg a valóságban is elvégezhető, amikor számos külső erő hatásától elszigetelve megállapítható, hogy a test mozgását az emberi test hatásaként folytatja. a rá ható idegen erők csökkennek.
A természet kísérleti tanulmányozására való áttérés és a kísérleti eredmények matematikai feldolgozása lehetővé tette Galilei számára, hogy felfedezze a szabadon eső testek mozgási törvényeit. Az új természetkutatási módszer és a természetfilozófiai módszer közötti alapvető különbség tehát az volt, hogy benne a hipotéziseket szisztematikusan kísérletekkel ellenőrizték. A kísérlet a természethez intézett kérdésnek tekinthető. Ahhoz, hogy határozott választ kapjunk rá, a kérdést úgy kell megfogalmazni, hogy a válasz egyértelmű legyen. Ehhez egy kísérletet úgy kell megtervezni, hogy a lehető legnagyobb mértékben elszigetelje a vizsgált jelenség megfigyelését zavaró külső tényezők hatásától. tiszta forma". A hipotézisnek viszont, amely természetkérdés, lehetővé kell tennie bizonyos, belőle levezetett következmények empirikus igazolását. Erre a célra a Galileitól kezdve a matematikát széles körben kezdték használni a kísérletek eredményeinek számszerűsítésére.
Így az új kísérleti természettudomány a múlt természetfilozófiai sejtéseivel és spekulációival ellentétben az elmélet és a tapasztalat szoros kölcsönhatásában kezdett kialakulni, amikor minden egyes hipotézist vagy elméleti feltevést szisztematikusan igazolnak tapasztalatokkal és mérésekkel. Ennek köszönhető, hogy Galilei meg tudta cáfolni azt a korábbi Arisztotelész feltételezést, hogy a zuhanó test útja arányos a sebességével. Miután kísérleteket végzett nehéz testek (ágyúgolyók) lezuhanásával, Galileo meggyőződött arról, hogy ez az út arányos a gyorsulásukkal, ami 9,81 m / s 2. Galilei csillagászati eredményei közül kiemelendő a Jupiter műholdjainak felfedezése, valamint a Nap foltok és a Hold hegyeinek felfedezése, amelyek aláásták az égi kozmosz tökéletességébe vetett korábbi hitet.
1. 3 A naprendszer felépítése
A newtoni mechanikára épülő klasszikus természettudomány egyik legjelentősebb sikere az égitestek megfigyelt mozgásának szinte kimerítő leírása volt.
Kezdetben azt hitték, hogy a Föld mozdulatlan, és egyes égitestek (bolygók) mozgása nagyon bonyolultnak tűnt. A természettudomány fejlődésében új nagy lépést jelentett a bolygómozgás törvényeinek felfedezése. Galilei az elsők között javasolta, hogy bolygónk sem kivétel, és a Nap körül is mozog. Ezt a koncepciót (héliocentrikus) meglehetősen ellenséges fogadtatás fogadta. Tycho Brahe úgy döntött, hogy nem vesz részt a megbeszéléseken, hanem közvetlenül megméri az égi szférán lévő testek koordinátáit.
Ha Galilei a földi testek mozgásának vizsgálatával foglalkozott, akkor Johannes Kepler (1571-1630) német csillagász az égitestek mozgását merte vizsgálni, behatolva egy olyan területre, amelyet korábban a tudomány számára tiltottnak tartottak.
Emellett kutatásaihoz nem fordulhatott a kísérletezés felé, ezért kénytelen volt a Mars bolygó mozgásának sokéves szisztematikus megfigyelésére, amelyet Tycho Brahe (1546-1601) dán csillagász végzett. Sok lehetőség kipróbálása után Kepler arra a hipotézisre támaszkodott, hogy a Mars pályája más bolygókhoz hasonlóan nem kör, hanem ellipszis. Tycho Brahe megfigyeléseinek eredményei összhangban voltak ezzel a hipotézissel, és így megerősítették azt.
A bolygómozgás törvényeinek Kepler általi felfedezése felbecsülhetetlen jelentőségű volt a természettudomány fejlődése szempontjából. Először is arról tanúskodott, hogy a földi és égitestek mozgása között nincs áthidalhatatlan szakadék, hiszen mindegyik engedelmeskedik bizonyos természeti törvényeknek; másodszor, maga az égitestek mozgástörvényeinek felfedezésének módja elvileg nem különbözik a földi testek törvényszerűségeinek felfedezésétől. Igaz, az égitestekkel való kísérletezés lehetetlensége miatt megfigyelésekhez kellett fordulni, hogy tanulmányozzuk mozgásuk törvényeit.
Ennek ellenére a vizsgálat itt is az elmélet és a megfigyelés szoros kölcsönhatásában zajlott, az égitestek mozgásának mérésével felállított hipotézisek alapos igazolásával.
1. 4 Newton mechanikai törvényeihelyük a gépies világképben
A klasszikus mechanika és az arra épülő mechanikus világkép kialakulása két irányban zajlott:
1) a korábban kapott eredmények általánosítása, és mindenekelőtt a Galilei által felfedezett szabadon eső testek mozgási törvényei, valamint a Kepler által megfogalmazott bolygómozgási törvények;
2) módszerek kidolgozása a mechanikai mozgások mennyiségi elemzésére általában.
Köztudott, hogy Newton megalkotta a differenciál- és integrálszámítás saját változatát közvetlenül a mechanika alapvető problémáinak megoldására: a pillanatnyi sebesség definícióját az út deriváltjaként a mozgásidő függvényében és a gyorsulást a sebesség deriváltjaként. az idő tekintetében vagy az út időbeli második deriváltja. Ennek köszönhetően pontosan meg tudta fogalmazni a dinamika alaptörvényeit és az egyetemes gravitáció törvényét. Ma már természetesnek tűnik a mozgásleírás kvantitatív megközelítése, de a XVIII. ez volt a tudományos gondolkodás legnagyobb hódítása. Összehasonlításképpen elég megjegyezni, hogy A kínai tudomány az empirikus területeken elért kétségtelen eredményei (a lőpor, a papír, az iránytű feltalálása és más felfedezések) ellenére sem tudott felállni a mozgás mennyiségi törvényeinek megállapításáig. A mechanika fejlődésében a döntő szerepet, mint már említettük, a kísérleti módszer játszotta, amely lehetővé tette minden sejtés, feltételezés és hipotézis tesztelését gondosan átgondolt kísérletek segítségével.
Newton elődeihez hasonlóan nagy jelentőséget tulajdonított a megfigyeléseknek és a kísérleteknek, mivel ezeket a legfontosabb kritériumnak tekintette a hamis hipotézisek és az igaz hipotézisek elválasztására. Ezért élesen ellenezte az úgynevezett rejtett tulajdonságok feltételezését, amelyek segítségével Arisztotelész követői a természet számos jelenségét és folyamatát próbálták megmagyarázni.
Azt mondani, hogy minden fajta dolog különleges látens tulajdonsággal van felruházva, amelynek segítségével hat és hatást fejt ki – mutatott rá Newton – azt jelenti, hogy nem mondunk semmit.
Ezzel kapcsolatban egy teljesen új elvet terjeszt elő a természet tanulmányozására, amely szerint két-három általános mozgáselvet levezetni a jelenségekből, majd megmagyarázni, hogy ezekből a nyilvánvaló elvekből miként következnek minden testi dolog tulajdonságai és cselekvései. nagyon fontos lépés a filozófiában. , bár ezeknek a kezdeteknek az okait még nem fedezték fel.
Ezek a mozgási elvek a mechanika alaptörvényei, amelyeket Newton 1687-ben megjelent fő művében, a The Mathematical Principles of Natural Philosophy-ben pontosan megfogalmaz.
Annak érdekében, hogy egyértelműen értékelni lehessen Newton forradalmi forradalmát a mechanikában és az egzakt természettudomány egészében, elvi módszerét mindenekelőtt szembe kell állítani az egykori természetfilozófia tisztán spekulatív konstrukcióival és a „rejtett” hipotéziseivel. " olyan tulajdonságok, amelyek az ő idejében széles körben elterjedtek voltak. A természettudomány természetfilozófiai megközelítéséről már szóltunk, megjegyezve, hogy az ilyen nézetek túlnyomó többsége nem alátámasztott spekuláció és spekuláció volt. S bár Newton könyvének címe is tartalmazza a „természetfilozófia” kifejezést, a XVII–XVIII. a természet tanulmányozását jelentette, i.e. természettudomány. Newton azon állítása, hogy a kísérleti filozófiában nem szabad hipotéziseket figyelembe venni, a „rejtett” tulajdonságokról szóló hipotézisek ellen irányult, míg a kísérleti verifikációt lehetővé tevő valódi hipotézisek képezik minden természettudományi kutatás alapját és kiindulópontját. Ahogy sejtheti, maguk az elvek is mély és nagyon általános természetű hipotézisek.
Az elvek módszerének kidolgozásakor Newtont az axiomatikus módszer vezérelte, amelyet Eukleidész briliánsan alkalmazott az elemi geometria felépítésében. Az axiómák helyett azonban alapelvekre támaszkodott, és megkülönböztette a matematikai bizonyítást a kísérletitől, mivel az utóbbiak nem szigorúan megbízhatóak, hanem csak valószínűségiek. Azt is fontos megjegyezni, hogy a jelenségeket irányító elvek vagy törvények ismerete nem jelenti a jelenségek okainak feltárását. Ez látható Newtonnak az egyetemes gravitáció törvényének értékeléséből. Mindig hangsúlyozta, hogy ez a törvény csak a gravitációs erőnek a gravitációs tömegektől való mennyiségi függőségét és a köztük lévő távolság négyzetét állapítja meg.
Ami a gravitáció okát illeti, annak feltárását további kutatások tárgyának tekintette.
Elég, ha a gravitáció valóban létezik és az általunk felvázolt törvények szerint működik, és elég megmagyarázni az égitestek és a tenger minden mozgását – írta Newton.
1. 5 A biológiai evolúció fogalma
Az entrópianövekedés elve közvetlen ellentétben állt egy másik természettudományi tudományág – a biológia – vívmányaival, ahol nagyjából egy időben az elv biológiai evolúció, melynek mozgatórugója Darwin szerint az természetes kiválasztódás. Az evolúció során új típusú élőlények képződnek, amelyek a környezet követelményeinek engedelmeskedve összetettebbnek és tökéletesebbnek bizonyulnak, mint elődeik. Így a természettudomány először jutott el az élővilágot leíró alaptörvények megfogalmazásának szintjére. És mindjárt ott van a fizika adataival való egyet nem értés paradoxona, ahol az entrópianövekedés elve már szilárdan megalapozott. Nem véletlen, hogy Boltzmann úgy gondolta, hogy az élet a globális véletlenszerűség következménye, amelynek előfordulási valószínűsége rendkívül alacsony. A 19. századi fizika szemszögéből, ha egyszer létrejött, minden rendezett rendszer (például egy élő szervezet vagy általában az élet) csak elpusztítható, leépülhet. Ugyanakkor saját szemünkkel megfigyelhetjük például, hogyan formálja magát a gyermek teste, szétszórtan rendezve. környezet elemeket.
Az ilyen jellegű paradoxonok általában jellemzőek a mechanisztikus világképre. Indokuk csak a 20. században vált világossá.
1.6 A természettudomány mechanisztikus korszakának felfedezéseinek jelentősége
A mechanika alapelveinek felfedezése valóban forradalmi forradalmat jelent, amely a természetfilozófiai sejtésektől, hipotézisektől való átmenethez kapcsolódik a "rejtett" tulajdonságokról stb. spekulatív kitalációk az egzakt kísérleti természettudományig, amelyben minden feltevést, hipotézist és elméleti konstrukciót megfigyelések és tapasztalatok teszteltek. Mivel a mechanikában elvonatkoztatunk a testek minőségi változásaitól, amennyiben elemzéséhez széles körben lehetett alkalmazni a matematikai absztrakciókat és az infinitezimálisok elemzését, amelyet maga Newton és egyúttal Leibniz (1646-1716) alkotott meg. Ennek köszönhetően a mechanikai folyamatok tanulmányozása a pontos matematikai leírásukra redukálódott.
Egy ilyen leíráshoz szükséges és elegendő volt a test koordinátáinak és sebességének (vagy mv impulzusának) megadása, valamint mozgásegyenletének levezetése. A mozgó test minden további állapotát pontosan és egyértelműen meghatározta a kezdeti állapot. Így ennek az állapotnak a beállításával meg lehetett határozni bármely más állapotát, mind a jövőben, mind a múltban. Kiderült, hogy az időnek nincs hatása a mozgó testek változására, így a mozgásegyenletekben az idő előjele megfordítható. Nyilvánvaló, hogy egy ilyen ábrázolás a valós folyamatok idealizálása volt, mivel elvonatkoztat az idő múlásával bekövetkező tényleges változásoktól.
Ebből következően a klasszikus mechanikát és a világ egészének mechanisztikus képét a folyamatok időbeni szimmetriája jellemzi, amely az idő visszafordíthatóságában fejeződik ki. Könnyen felmerül tehát az a benyomás, hogy a testek mechanikai mozgása során nem történik valódi változás.
Tekintettel a test mozgásegyenletére, koordinátáira és sebességére egy adott időpontban, amelyet gyakran kiindulási állapotának neveznek, pontosan és egyértelműen meghatározhatjuk állapotát a jövő vagy a múlt bármely más időpontjában. Fogalmazzuk meg a mechanisztikus világkép jellemző vonásait.
1. A testek időbeli mechanikai mozgásának minden állapota alapvetően azonosnak bizonyul, mivel az időt reverzibilisnek tekintjük.
2. Minden mechanikai folyamatra vonatkozik a szigorú vagy merev determinizmus elve, melynek lényege, hogy felismerjük a mechanikai rendszer állapotának korábbi állapotával történő pontos és egyértelmű meghatározását.
Ezen elv szerint a véletlen teljesen kizárt a természetből. A világon mindent szigorúan az előző állapotok, események és jelenségek határoznak meg (vagy határoznak meg). Ha ezt az elvet kiterjesztjük az emberek cselekedeteire és viselkedésére, az elkerülhetetlenül fatalizmushoz vezet. Mechanisztikus képpel maga a körülöttünk lévő világ válik grandiózus gépezetté, amelynek minden további állapotát pontosan és egyértelműen meghatározzák korábbi állapotai. Ezt a természetszemléletet a legvilágosabban és képletesebben a 18. század kiváló francia tudósa fejezte ki. Pierre Simon Laplace (1749-1827):
Egy elme, amely egy adott pillanatban ismerné a természetet élő összes erőt, ha ráadásul elég hatalmas lenne ahhoz, hogy minden adatot elemzésnek alávethessen, egyetlen képletben ölelné fel az univerzum legnagyobb testeinek mozgását a mozgásokkal egyenrangúan. a legkönnyebb atomok közül; nem maradna semmi, ami ne lenne biztos számára, és a jövő, valamint a múlt megjelenne szeme előtt.
3. A tér és az idő semmilyen módon nem kapcsolódik a testek mozgásához, abszolút jellegűek.
Ezzel kapcsolatban Newton bevezeti az abszolút vagy matematikai tér és idő fogalmát. Ez a kép az ókori atomisták világáról alkotott elképzeléseire emlékeztet, akik azt hitték, hogy az atomok az üres térben mozognak. Hasonlóképpen a newtoni mechanikában a tér a benne mozgó testek egyszerű befogadóképességének bizonyul, amelyeknek nincs hatása rá.
4. Az a tendencia, hogy az anyag magasabb mozgásformáinak mintázatait a legegyszerűbb formája - a mechanikai mozgás - törvényeire redukálják.
Ezt a vágyat biológusok, orvosok és egyes vegyészek már a 18. században bírálták. Ellenezték a kiváló materialista filozófusok, Denis Diderot (1713-1784) és Paul Holbach (1723-1789), nem is beszélve a vitalistákról, akik az élő szervezeteknek sajátos "életerőt" tulajdonítottak, amelynek jelenléte állítólag különbözik. élettelen testekből. Egy filozófiai kurzusról már tudja, hogy a mechanizmus, amely kivétel nélkül minden folyamatot a mechanika alapelvei és léptékei felől próbált megközelíteni, a metafizikai gondolkodásmód kialakulásának egyik előfeltétele volt.
5. A mechanizmus kapcsolata a nagy hatótávolságú hatás elvével, amely szerint a cselekvések és jelek üres térben tetszőleges sebességgel továbbíthatók.
Különösen azt feltételezték, hogy a gravitációs erők vagy vonzási erők köztes közeg nélkül hatnak, de erejük a testek közötti távolság négyzetével csökken. Maga Newton, mint láttuk, a jövő generációira bízta ezen erők természetének kérdését.
A fentiek és néhány egyéb jellemző eleve meghatározta a mechanisztikus világkép korlátait, amelyek a természettudomány későbbi fejlődése során felülkerekedtek.
2 . ÉSA VILÁG MECHANISTIKAI KÉPÉNEK VÁLTOZÁSAI MINT A FIZIKA RACIONALITÁSI ELVEI VÁLTOZÁSAIXIXSZÁZADOK
A mechanisztikus paradigma egyes tulajdonságai a 19. század utolsó évtizedeire is változatlanok maradtak. Megőrizték az egymástól független abszolút idő és abszolút tér gondolatát, továbbra is azt feltételezték, hogy mindig lehet intuitív módon megkonstruálni, megtalálni, kitalálni egy bizonyos függvényt (amely már nem csak a koordinátáktól függött, de amely sebességeket is tartalmazhat), ez a függvény megadta a megfigyelésre rendelkezésre álló összes információt a rendszerről, különösen lehetővé tette a rendszer bármely részének pályájának meghatározását. Ezekből a tulajdonságokból a laplaci determinizmus következett, amely az első statisztikus fizikai és klasszikus termodinamikai munkák megjelenése után is változatlan maradt, hiszen az ott felmerülő bizonytalanságokat és az ezekkel kapcsolatos valószínűségeket nem az egyes fajok pályájának meghatározásának alapvető lehetetlensége magyarázta. a részecskék, de csak az összes pályát meghatározó folyamat fáradságossága és a kezdeti feltételek tudatlansága miatt. Ahogy V. A. Fok ebből az alkalomból megjegyezte: „... a fizika évszázados fejlődése, beleértve a 19. századot is, oda vezetett, hogy a fizikai folyamatok abszolút természete, korlátlan részletezésének lehetősége és egyértelmű determinizmusa elkezdődött. a fizikai tudomány alapjának tekintik. Ezeket az elveket általában nem fogalmazták meg kifejezetten, hanem a tudomány és a tudományfilozófia a priori alapjainak tekintették őket.
A fizikai rendszer leírásának az analitikus mechanika egyenleteire való redukálása azonban, amelyet mechanikai magyarázatként is értelmeztek, nem adott kellően egyértelmű modellképet a rendszer viselkedéséről, ezért némi elégedetlenség alakult ki az ilyenekkel. egy csökkentés. Az ebből a helyzetből való kilábalás egyik kísérletének a G. Hertz által a 90-es években javasolt hagyományos mechanisztikus szemléletmódosítások tekinthetők (a könyv posztumusz, 1894-ben jelent meg). Hertz könyve arról tanúskodik, hogy milyen erősek voltak a mechanisztikus magyarázat eszméi, és a 19. század legvégén Hertz így kezdi „A mechanika alapelvei” című munkáját: „Minden fizikus egyetért abban, hogy a fizika feladata a mechanikai magyarázat jelenségeinek csökkentése. a természet egyszerű mechanikai törvényeihez. Arról azonban, hogy melyek ezek az egyszerű törvények, megoszlanak a vélemények. A legtöbben ezeket a törvényeket egyszerűen Newton mozgástörvényeiként értik. Valójában az utóbbiak belső jelentésüket és fizikai jelentőségüket csak annak a kimondatlan gondolatnak köszönhetik, hogy az erők, amelyekről ezek a törvények beszélnek, egyszerű természetűek és egyszerű tulajdonságokkal rendelkeznek.
Magán a mechanikán belül pedig a mechanikai redukció követelményei sem voltak univerzálisak, és a századvég egyik legnagyobb hatású gondolkodója, E. Mach „Mechanikájában” már abban a részében, amely az elsőre utal. Az 1883-as kiadás egyértelműen beszél az ilyen redukcionizmusról: „Az a nézet, hogy a mechanikát a fizika összes többi ágának alapjaként kell tekinteni, és hogy minden fizikai folyamatot mechanikusan kell megmagyarázni, véleményem szerint előítélet. Történelmileg nem mindig az ősibbnek kell maradnia a későbbiek megértésének alapjául. De megjegyezve, hogy ezt a megközelítést „a tény absztrakt kvantitatív kifejezésének” leírásának lehetősége és a „felesleges, szükségtelen ötletek” nélkül való törekvés indokolja, Mach egy későbbi kiegészítésében kijelenti, hogy 1883-ban ez a nézőpont még nem volt. fizikusok támogatják.
De a fentebb tárgyalt példák a 19. század két kiváló tudósának - Hertznek és Machnak - a mechanikáról szóló könyveivel lehetővé teszik, hogy megkapjuk az első megerősítést a klasszikus tudomány eszméi és eszméi, valamint a mechanisztikus redukcionizmus problémája közötti kapcsolat létezésére. vagy más szóval az a követelmény, hogy a világ mechanikus képét alapvetőnek kell fogadni. Ugyanis, miután objektíven hozzájárult a klasszikus fizika és mindenekelőtt az elektromágneses elmélet kialakulásához, amelynek egyenleteivel modern formát adott, a mechanikára redukálást követelő Hertz egyetlen lehetséges értelmezés híve, a a tudományos elmélet klasszikus eszménye. Míg Mach, aki tagadta, hogy a mechanizmus a világ fizikai képének alapjául szolgálna, mint ismeretes, a nem-klasszikus tudomány modern módszertanának egyik megalkotója, vagy inkább megteremtette a kialakulásának előfeltételeit.
A 19. század utolsó negyedére változás következett be a mechanikai értelmezés fogalmában, mivel a klasszikus mechanika közvetlen laplaci-newtoni rendszerét már nem használták egyértelműen magyarázati modellként, de ideális esetben a mechanikai modellekre, a fizikai jelenségek végső magyarázata még mindig csökkent. A modellek gyakran nem magyarázták meg ennek a jelenségnek a mechanizmusát, csak jelezték a matematikai megfeleltetéssel való formális analógia lehetőségét. Minden értelmezés végül mechanikus modellekre redukálódott. Ezt F. Klein is megjegyezte 1926-ban, kiemelve „olyan folyamatot, amely fokozatosan egyre távolabbi alkalmazási területeket rendel alá a klasszikus mechanika formális módszerének, amelynek eredményeként a megfigyelt jelenségek kielégítő elsajátítása valósult meg minden igaz nélkül. behatolás a mögöttük rejlő valódi tulajdonságokba” Valójában a mechanikus értelmezésre való redukálás nem határozta meg vagy fejtette meg a kölcsönhatás fizikai törvényeit, de segített a rendelkezésre álló empirikus anyag racionalizálásában és matematikai szigorú leírásában a hamiltoni-lagrangi formalizmus keretein belül. . A 19. század utolsó negyedére az a folyamat, amelyet általában a klasszikus fizika megjelenésével azonosítanak, amelynek nyilvánvaló példái Maxwell elektromágneses elmélete, a Fourier-hőegyenlet, a statisztikai fizika stb. némileg módosított, de mechanikus paradigmát erősítve.
Maga a klasszikus mechanika fogalma is módosult, átment a klasszikus fizika fogalmába, de az e megközelítés alapjául szolgáló mechanisztikus modellracionalizmus, valamint a megállapított hatályos törvények szigorú bizonyossága változatlan maradt.
A mechanikai modellekre redukálás nem volt a dolgozó elméleti fizikusok fő feladata, és a mechanikai értelmezést nem kapott fenomenológiai törvények megléte megerősítést jelent. ezt a tényt, de az a szándék, hogy a jelenségről a módosított klasszikus mechanika szerint értelmezett képet kapjunk, változatlan maradt a XIX. A klasszikus mechanikára jellemző diszkrét korpuszkuláris megközelítésről a galmitoni formalizmus és az optikai-geometriai analógia szintjén ismét a klasszikus fizika alapját képező kontinuum hullámmintázatba való átmenet lehetővé tette a benne foglalt fogalmak bővítését. klasszikus mechanikai értelmezés halmazai. Egy egészen más (és itt nem elemzett) kérdés egy ilyen értelmezés bonyolultságának és valós megvalósíthatóságának a problémája. A mechanikus modellezés alapvető lehetősége, végtelen számú klasszikus "mechanikus" oszcillátorral, a Maxwell-féle elektromágneses tér ezt erősíti meg. A klasszikus mechanika főbb jellemzői között I. Prigogine a determinizmust nevezi meg, kiemelve mind a mechanika, mind a klasszikus fizika még egy jellemzőjét - annak statikus jellegét, ahogyan Prigogine definiálja ezt a tulajdonságot, ami tulajdonképpen azt jelenti, hogy az állandósult folyamatok fizikáját és mechanikáját is figyelembe veszik. mindaz, ami benne van, az egyenletek integráló tulajdonsággal rendelkeznek, a tér és az idő független változók.
A főbb változások, amelyeket egy másik paradigmára való átmenetnek és a klasszikusok elutasításának nevezhetünk, azzal függnek össze, hogy először is a térbeli és időbeli jellemzők kapcsolódnak egymáshoz, pl. már szigorúan véve nem tudtak független változókként szerepelni az abszolút téridőben, a tudomány és az irreverzibilis folyamatokról, pl. Az idő irányt vett a mechanisztikus redukcionizmus fokozatos elutasításával és a feltörekvő klasszikus fizika redukciójával való felváltásával. De ugyanakkor megváltozott a modellmechanizmushoz való viszonyulás, míg a matematikai formájához való vonzódás, i.e. Az analitikus mechanika egyenleteivel továbbra is egyre gyakrabban találkoztunk, de a tulajdonképpeni mechanikával már nem lehetett közvetlenül azonosítani őket. Inkább a matematikai formalizmusnak a fizikai elméletek tartalmában betöltött egyre növekvő szerepének bizonyítékai voltak.
A klasszikus tudomány eszméitől a nem-klasszikus tudomány eszméinek megjelenéséig, valamint a mechanisztikus paradigmától a klasszikus fizika paradigmájáig vezető átmeneti szakaszban (amint azonban a fentebb elmondottakból következik, ez nem tartott sokáig) A klasszikus fizikából ebben a munkában L. Boltzmann munkáinak jelentőségét emeljük ki, amelyet nagyrészt alábecsültek a tudomány ismeretelméleti forradalma szempontjából, amely a tudós jelentős közreműködésével ment végbe. A helyzet paradoxona abban rejlik, hogy Boltzmann szinte egész pályafutása során elsősorban a mechanisztikus redukcionizmus támogatójaként tevékenykedett, és tárgyilagosan járult hozzá annak megsemmisítéséhez.
Abban, hogy mi volt a fizika Boltzmann munkássága után, már léteztek alapvetően nem-determinisztikus rendszerek, megjelentek benne olyan rendszerek, amelyek pályáját nem lehetett egyértelműen meghatározni (ami azonban csak fél évszázaddal később derült ki), és hol tart az idő. kapcsolódik a térhez. Mindez felfogható a mechanikus értelmezés nem kielégítő voltának de facto felismeréseként.
Boltzmann különös érdeklődést mutatott a tudomány filozófiai és módszertani alapjai iránt. Boltzmann ismeretelméleti álláspontjának újítása, új tudományszemlélettel való kapcsolata már abban is megmutatkozik, hogy a fizikai elméletek pluralizmusát alapvetően elfogadhatónak tartja. Tehát 1899-ben egy természettudósok értekezletén felolvasott népszerű tudósításban egyenesen arról beszél, ami az értelmezések sokaságaként értelmezhető: „... nem az a feladatunk, hogy egy teljesen helyes elméletet találjunk, hanem a legegyszerűbbet. a jelenségeket legjobban megjelenítő elmélet. Elvileg elképzelhető két teljesen eltérő, egyformán egyszerű és a jelenségekkel egyformán jól konzisztens elmélet felbukkanásának lehetősége: bár ezek az elméletek teljesen eltérőek, mindkettő egyformán helyesnek bizonyul. Az az állítás, hogy csak egy elmélet az egyetlen helyes, csak azt a szubjektív meggyőződésünket fejezi ki, hogy nem létezhet még egy olyan elmélet, amely ennyire egyszerű lenne, és ennyire konzisztens képet adna.
A fizikai jelenségek mechanikai értelmezésének felfogásának fentebb vizsgált képe azt jelzi, hogy a világ mechanikai képe egészen a 19. század végéig alapvető volt. A. Einstein speciális relativitáselméletének egy évtizeddel későbbi megjelenése kapcsán szükséges kiemelni Boltzmann megközelítésének alapvető újdonságát. Ez a következőkben nyilvánult meg: amikor Boltzmann egy rendszer entrópiáját vizsgálta, és azt a rendszer állapotának valószínűségével hozta összefüggésbe, az idő nyilát az entrópia növekedésének irányába mutatóként határozta meg. Ám a rendszer állapotának a valószínűségét Boltzmann az impulzustérben lévő térbeli koordinátáinak és koordinátáinak összességén keresztül fejezte ki, majd Boltzmann definíciója szerint időkorlátozást állított be, ami a változásának iránya. Természetesen ez nem a térbeli és időbeli változók teljes egymásrautaltsága, mint Einstein elméletében, és korábban is találkoztak hasonló típusú függőségekkel ilyen vagy olyan formában, de Boltzmann volt az első, aki egy képletben közvetlenül összekapcsolta a függőségek térbeli koordinátáit. a rendszer és fejlődési iránya, vagyis az idővektor . Ez az időorientáció, úgy tűnik, éppen a Boltzmann-elmélet fogalmainak genetikai kondicionálásával függ össze: Boltzmann választja és építi fel a rendszer genezisét tartalmazó elméletet, amelyből kezdetben különleges szemantikai függés volt az idő fogalmától. , amely korábban a mechanikában paraméter szerepét töltötte be.
A mechanikáról, mint az egyetlen lehetséges nyelvről és magyarázati módszerről a világ mechanikai képét megalapozó rendelkezések közvetlen megsértésére való átmenet fenti történetében az a rész, amely közvetlenül kapcsolódik a mező mint fizikai tárgy fogalmához, A nem-newtoni erőkölcsönhatást kihagyjuk, mint speciális teret, ahol a kölcsönhatás nem feltétlenül egyenes vonalban közvetítődik, ahol az erők nem központiak, és a kölcsönhatás terjedése véges sebességgel megy végbe. Ezt a körülményt az indokolja, hogy a térelmélet némileg eltávolodott a fentebb tárgyalt mechanikai magyarázat fogalmaitól, hiszen az éter fogalma központi helyet foglalt el fejlődésében. De itt fontos megjegyezni a következőket: mielőtt 1905-ben A. Einstein munkáiban az elektrodinamika és a mechanika bizonyos szintézisét elérték volna, G. Lorentz 1895-ben fogalmazta meg a mező mint önálló fogalom fogalmát. Noha Lorentz számára a terület még nem volt ontológiailag független fogalom, Einsteinhez hasonlóan azonban Lorentz már kifejezetten megfogalmazta ennek a fogalomnak a nem-newtoni jellegét, következésképpen a mechanikai modellekre való redukálhatatlanságát. A megértés és magyarázat fogalmának megváltoztatásának elemzett sajátosságaihoz pedig fontos megjegyezni, hogy Lorentz az elmélet felépítésének előfeltételeként a vizualizáció alkalmatlanságát, alkalmatlanságát, a „képekhez való vonzódást” a tudományelmélet alkotóelemének nevezi. Munkájában minden lehetséges módon kerülte a „képeket”, és az ilyen viselkedést alapelvnek nyilvánította: „A jó dolgokból azonban túl sok is lehet... ha mindent túlságosan vizuálisan, akkor átrepülhetünk a célponton, és rögzíthetjük túl nagy jelentősége van annak, aminek csak illusztrációként kellene szolgálnia, úgyhogy az illusztrációt a lényegnek tekintjük... Különösen óvatosnak kell lennünk a túlzott vizualizációval, amikor a fizika erőiről van szó. A nem newtoni jellegű mező eredeti koncepciójának Lorentz általi használata, az elméleti fogalmak vizualizációjának elutasításával párosulva, különösen nyilvánvalóvá teszi a mechanikus értelmezés és a vizuális modellszemlélet kapcsolatát. Különösen, ha figyelembe vesszük, hogy a terület ilyen megértése nem egy olyan tudós speciális módszertani reflexiójának eredménye, aki óvatosan kerülte az általános kérdésekre való fellebbezést, és a tisztán fizikai problémák megoldására korlátozódott. Ebből arra következtethetünk, hogy egy nem newtoni nem mechanikai objektum ilyen bevezetése mindig közvetlenül kapcsolódik az elmélet matematikai apparátusa felé történő orientációhoz, szemben a vizuális interpretációs illusztrációk keresésével.
A mechanika a speciális relativitáselmélet megjelenésével nyerte vissza jogait, amikor az elektrodinamika, i.e. a mező és a mechanika fogalmát egyenrangú, egymásra nem redukálható fizikai fogalomnak kezdték tekinteni.
KÖVETKEZTETÉS
A 19. századot gyakran a haladás koraként vagy a tudomány koraként határozzák meg. A 19. században, és nagyrészt a felvilágosodás ideológiájának továbbterjedésének köszönhetően, a „racionális” fogalma egyre inkább egybeesett a „tudományos” fogalmával.
Az újidő tudományos forradalmának kezdetével kialakuló klasszikus természettudomány eszménye nem változott jelentős mértékben sem az elmúlt évszázadok során, sem a 19. század elejére, igen, és annak teljes időtartama alatt. A klasszikus tudományból kizártak minden értékgondolatot vagy történelmi jellemzőt – a tudományos igazság időtlen és örök.
A természet maga változhatatlan, ezért a természettudomány, beleértve a fizikát is, statikus objektumokkal foglalkozik, vizsgálati tárgyai viszont nem változtathatók, nem fejlődnek.
Végül a klasszikus természettudomány feltételezte a rögzített ok-okozati összefüggések létezését. A klasszikus természettudomány determinisztikus jellege tette lehetővé a kísérletek kimenetelének előrejelzését és a valóság teljes leírását. Bármilyen bizonytalanságot természetes módon az elmélet hiányosságának, elégtelen igazságának bizonyítékaként értelmeztek. Az elméleti leírás ideális befejezése a 18. század végétől a jelenség képének mechanikus jellegű rendszerré redukálása volt.
A 19. században és mindenekelőtt annak utolsó negyedében paradigmaváltás ment végbe, ami abban nyilvánult meg, hogy a világ mechanikus képére való redukció helyett a redukciót kezdték alkalmazni a klasszikus fizika elméleteihez, amelyek kialakultak. század végére új paradigmatudományként.
HASZNÁLT IRODALOM JEGYZÉKE
1) Agapova O.V., Agapov V.I. Előadások a fogalmakról modern természettudomány. Egyetemi előadás. - Rjazan, 2007.
2) Bochkarev A.I. A modern természettudomány fogalmai. - Toljatti, 2007.
3) Hertz G. A mechanika alapelvei, melyeket az alábbiakban fogalmaztunk meg új kapcsolat. M., 2006.
4) Goethe I. Válogatott természettudományi munkák. - M.: 2006.
5) Gorelov A.A. A modern természettudomány fogalmai. - M.: 2006.
6) Grigorjan A.T., Fradlin B.N., Szotnyikov V.S. A klasszikus mechanika axiomatikája // Kutatás... M., 2007. P. 5-37.
7) Dubnishcheva T.Ya. A modern természettudomány fogalmai. - Novoszibirszk, 2007.
8) Dynin B.S. A tudományról alkotott elképzelések fejlődésének logikája a 19. századi fizikusok körében. (1800-1870) // A tudomány fejlődésének problémái a XIX. századi természettudósok munkáiban. M., 2007. S. 29-49.
9) Razumovsky O.S. A newtoni axiomatika és az extremális elvek kapcsolatának problémái // Newton és a XX. századi fizika filozófiai problémái. M., 2007. S. 35-52.
10) A modern természettudomány fogalmai. „Tankönyvek és taneszközök” sorozat. - Rostov n/a, 2007.
Hasonló dokumentumok
Arisztotelész filozófiai racionalitása. Mechanisztikus kép a világról. Darwin evolúciós elmélete. Az érdeklődés eltolódása a fizikától a biológia felé. Kvantummechanika. Relativitás-elmélet. Szinergetika. Entrópia.
absztrakt, hozzáadva: 2007.01.26
Tudományos világképek és tudományos forradalmak a természettudomány történetében. A világ fizikai képének tanulmányozása a fejlődésben. Az elektromosság és a mágnesesség jelenségei. Kvantumrelativisztikus fizikai világkép, elektrodinamika törvényei. Általános relativitáselmélet.
absztrakt, hozzáadva: 2011.02.11
Kvantum-mezős (nem klasszikus) világkép, elveinek lényege. A megfeleltetés és a szuperpozíció elveinek jellemzői. A determinizmus fogalma, dinamikus és statisztikai minták. Az evolúciós-szinergetikus (modern) világkép alapelvei.
absztrakt, hozzáadva: 2012.10.30
A tudományos forradalom és Kopernikusz, Kepler, Galilei és Descartes művei. Newtoni mechanika, a mikrovilág atomjai és a laplaci determinizmus, gázelméletek. A világ elektromágneses képe Faraday, Maxwell és Lorentz munkáiban. Einstein relativitáselmélete.
absztrakt, hozzáadva: 2016.03.25
A tudománytörténet azt mutatja, hogy a természettudomány, amely a 16-17. századi tudományos forradalom idején keletkezett, a fizika fejlődéséhez kapcsolódott. Mechanisztikus, elektromágneses világkép. A modern fizikai világkép kialakulása. Anyagi világ.
absztrakt, hozzáadva: 2008.07.06
A világ természettudományos képe, mint integrált eszmerendszer arról Általános elvekés az univerzum törvényei. A természettudományos világkép alakulása az emberiség történetében. Új tudományos koncepciók kialakítását befolyásoló előfeltételek.
absztrakt, hozzáadva: 2011.04.17
Modern tudományos világkép. Alapvető hatások és alapvető törvények az anyagi világban. A Föld geofizikai szerkezete és fejlődése. A Föld bolygó egyedisége számos más bolygón Naprendszer. A fenntartható fejlődés fogalma.
teszt, hozzáadva 2015.10.06
Az absztrakt az evolúciót a szinergetika szemszögéből vizsgálja. Természetesen - a világ tudományos képe. Mechanikus világkép. A világ elektromágneses képe. Az irreverzibilitás és a termodinamika fogalma. Az evolúció fogalma a biológiában.
absztrakt, hozzáadva: 2003.11.20
A világkép fogalma, lényege és jellemzői, tanulmánytörténet. A globális evolucionizmus elvének lényege, hatása a világképről alkotott elképzelések változására a XIX. A szinergetika mint önszerveződési elmélet, szerepe a modern szemléletben.
ellenőrzési munka, hozzáadva 2009.02.09
A "tudományos világkép" fogalma. A fizika mint vezető tudományág a klasszikus tudományos világképben. A világ fizikai képeinek történelmi változása. Modern kép a világról. A szinergia fő témája. Az élet keletkezésének problémájának történeti formái.
A mechanikus világkép kialakulása az anyagról és létezésének formáiról szóló metafizikai materialista elképzelések hatására ment végbe. Ennek a képnek az alapját a mechanika eszméi és törvényei képezték, amelyek a XVII. a fizika legfejlettebb ágát alkotta. Valójában a mechanika volt az első alapvető fizikai elmélet. A mechanika ötletei, elvei és elméletei a fizikai törvényekre vonatkozó leglényegesebb ismeretek gyűjteményét alkották, amelyek a legteljesebben tükrözték a természetben zajló fizikai folyamatokat.
Tágabb értelemben a mechanika az anyag, testek mechanikai mozgását és a köztük előforduló kölcsönhatást vizsgálja. A mechanikus mozgás alatt értsük a testek vagy részecskék térbeli relatív helyzetének időbeli változását. A természetben a mechanikus mozgásra példa az égitestek mozgása, a földkéreg ingadozása, a lég- és tengeráramlatok stb. A mechanikai mozgás során fellépő kölcsönhatások a testek olyan egymásra gyakorolt hatásai, amelyek eredménye e testek térbeli mozgási sebességének megváltozása vagy deformációja.
A mechanikai világkép alapja az atomelmélet volt, amely szerint az anyag diszkrét (szakadt) szerkezetű. A mechanikai kép az egész világot, beleértve az embert is, hatalmas számú oszthatatlan anyagrészecskék - atomok - gyűjteményének tekintette. A mechanika néhány törvénye szerint mozognak térben és időben. Az anyag a legkisebb, oszthatatlan, abszolút szilárd mozgó részecskékből (atomokból) álló anyag; ez az anyagról alkotott korpuszkuláris elképzelések lényege.
A mechanika törvényeit, amelyek az atomok és bármilyen anyagi test mozgását szabályozzák, a világegyetem alapvető törvényeinek tekintették. Ezért a mechanikus világkép kulcsfogalma a mozgás fogalma volt, amelyet mechanikus térbeli mozgásként értek. A testek belső "veleszületett" tulajdonsággal rendelkeznek, hogy egyenletesen és egyenesen mozognak, és az ettől a mozgástól való eltérések a testre ható külső erő (tehetetlenség) hatásával járnak. A mozgás egyetlen formája a mechanikus mozgás, azaz. a test helyzetének változása a térben az idő múlásával; bármely mozgás ábrázolható a térbeli elmozdulások összegeként. A mozgást Newton három törvénye alapján magyarázták. A testek időbeli mechanikai mozgásának minden állapota alapvetően azonosnak bizonyul, mivel az időt reverzibilisnek tekintjük. Az anyag magasabb mozgásformáinak törvényeit a legegyszerűbb formájának – a mechanikus mozgásnak – törvényeire kell redukálni.
A világ mechanikus képe a természetben a kölcsönhatások sokféleségét csak gravitációsra redukálta, ami vonzási erők jelenlétét jelentette bármely test között; ezeknek az erőknek a nagyságát az egyetemes gravitáció törvénye határozta meg. Ezért az egyik test tömegének és a gravitációs erejének ismeretében meg lehet határozni egy másik test tömegét. A gravitációs erők univerzálisak, i.e. mindig és bármely test között hatnak, ugyanazt a gyorsulást adják minden testnek.
Így a mechanikus kép úgy mutatta be a világot, mint egy óriási óramű játék. Minden test csak mechanikusan lép kölcsönhatásba ütközés vagy a gravitációs erő azonnali hatása révén. Mivel minden testet a helyzet és állapot paraméterei határoznak meg, és a rájuk ható erők összeadódnak, így a mozgás és kölcsönhatás jellemzőinek számítása alapján lehetőség nyílik az események pontos előrejelzésére.
A mechanikus világképnek megfelelően az Univerzum a szigorú szükségszerűség törvényei szerint működő, jól beolajozott mechanizmus volt, amelyben minden tárgy és jelenség merev ok-okozati összefüggésekkel kapcsolódik egymáshoz. Egy ilyen világban nincsenek balesetek, azok teljesen kizártak. Csak ez volt a véletlen, aminek okai ismeretlenek maradtak. De mivel a világ racionális, és az ember ésszel van felruházva, akkor végül teljes és kimerítő tudást kaphat a létezésről. Az ilyen merev determinizmus dinamikus törvények formájában öltött testet.
Az életnek és az elmének a világ mechanikus képében nem volt minőségi sajátossága. Az embert ebben a világképben természetes testnek tekintették számos más testben, és ezért „anyagtalan” tulajdonságaiban megmagyarázhatatlan maradt. Így az ember jelenléte a világban semmit sem változtatott. Ha egy ember egyszer eltűnne a föld színéről, a világ tovább élne, mintha mi sem történt volna. Valójában a klasszikus természettudomány nem az ember megértésére törekedett. Arra utaltak természetes világ, amelyben nincs semmi "ember", objektíven leírható, és egy ilyen leírás a valóság pontos mása lesz. Ha valakit egy jól beolajozott gép egyik fogaskerekének tekintünk, az automatikusan kizárta őt ebből a világképből.
A XVIII - XIX század eleji világ mechanikus képe alapján. földi, égi és molekuláris mechanikát fejlesztettek ki. A technológiai fejlődés gyors ütemben haladt. Ez a világ mechanikus képének abszolutizálódásához vezetett, és kezdték egyetemesnek tekinteni.
A világ mechanikai képének kialakulása elsősorban a mechanika fejlődésének volt köszönhető. A newtoni mechanika sikere nagymértékben hozzájárult Newton elképzeléseinek abszolutizálásához, ami abban nyilvánult meg, hogy a természeti jelenségek teljes sokféleségét az anyag mozgásának mechanikai formájára igyekeztek redukálni. Ezt a nézőpontot "mechanisztikus materializmusnak" (mechanizmusnak) nevezik. A fizika fejlődése azonban megmutatta egy ilyen módszertan következetlenségét. Ez hiábavalóvá vált a hő-, elektromos- és mágneses jelenségek (az atomok és molekulák mozgása) leírására a mechanika törvényei alapján. Ennek következtében a XIX a fizikában válság volt, ami arról tanúskodott, hogy a fizikának jelentős változásra van szüksége a világról alkotott nézeteiben.
A mechanikus világkép mint a fizikai világkép kialakulásának egyik állomása értékelésekor figyelembe kell venni, hogy a tudomány fejlődésével a mechanikus világkép főbb rendelkezései nem egyszerűen eldobni. A tudomány fejlődése csak a mechanikus világkép viszonylagos természetét tárta fel. Nem maga a világ mechanikus képe bizonyult tarthatatlannak, hanem annak kezdeti filozófiai elképzelése - mechanizmusa. A mechanikus világkép mélyén egy új - kontinuum (elektromágneses) világkép elemei kezdtek formát ölteni.
Bevezetés |
|
1. A mechanikus világkép fogalma |
|
2. A világ mechanikai, elektromágneses, kvantumképe |
|
2. 1 Mechanikus világkép |
|
2. 2. Elektromágneses világkép |
|
2. 3 Kvantumkép a világról |
|
Következtetés |
|
Bibliográfia |
Bevezetés.
A tudománytörténet azt mutatja, hogy a természettudomány, amely a 16-17. századi tudományos forradalom idején keletkezett, hosszú ideig a fizika fejlődéséhez kapcsolódott. A fizika volt és maradt a legfejlettebb, és a fogalmak és érvek nagymértékben meghatározták ezt a képet. A fizika fejlettségi foka olyan nagy volt, hogy saját fizikai világképet tudott alkotni, ellentétben más természettudományokkal, amelyek csak a XX. ki tudták tűzni maguknak ezt a feladatot (kémiai és biológiai világképek készítése). Ezért a természettudomány sajátos vívmányairól szóló beszélgetést a fizikával kezdjük, egy e tudomány által alkotott világképpel.
A "fizikai világkép" fogalmát régóta használják, de csak az országban Utóbbi időben nemcsak a fizikai ismeretek fejlődésének eredményének kezdték tekinteni, hanem egy speciális önálló tudástípusnak is - a fizika legáltalánosabb elméleti tudásának (fogalmak, elvek és hipotézisek rendszere), amely kiindulási alapként szolgál. elméletalkotás alapja. A világ fizikai képe egyrészt általánosítja a természetről korábban megszerzett ismereteket, másrészt új filozófiai gondolatokat vezet be a fizikába és az általuk meghatározott fogalmakba, elvekbe és hipotézisekbe, amelyek korábban nem léteztek, és amelyek gyökeresen megváltoztatja a fizikai elméleti tudás alapjait: a régi fizikai fogalmak és elvek felbomlanak, újak keletkeznek, megváltozik a világ képe. A világ fizikai képében a kulcsfogalom az „anyag” fogalma, amely a fizikai tudomány legfontosabb problémáihoz vezet. Ezért a világ fizikai képének változása az anyagról alkotott elképzelések megváltozásával függ össze. Ez kétszer fordult elő a fizika történetében. Először az atomisztikus, korpuszkuláris anyagról alkotott elképzelésekről a mezőre való átmenet történt – folyamatos. Aztán a 20. században a kontinuumábrázolásokat felváltották a modern kvantumábrázolások. Ezért beszélhetünk három egymást követő, egymást felváltó fizikai világképről.
1. A világ fizikai képének fogalma
Ismerve a környező világot, az ember létrehozza az elméjében annak egy bizonyos modelljét - egy képet a világról. Fejlődésének minden szakaszában az emberiségnek más elképzelése van arról a világról, amelyben él. Ezért az emberiség történetében különféle képek születtek a világról: mitológiai, vallási, tudományos stb. Ezen túlmenően, amint már említettük, minden egyes tudomány kialakíthatja a saját világképét (fizikai, kémiai, biológiai, stb.). Azonban a létező világnézetek sokféleségéből modern tudomány, a legtágabb elképzelést a természetet, a társadalmat és az embert leíró általános tudományos világkép adja.
A tudományos világkép a természeti, társadalmi és az elért eredmények alapján alakul ki bölcsészettudományok alapja azonban kétségtelenül a természettudomány. A természettudomány jelentősége a tudományos világkép kialakításában olyan nagy, hogy gyakran a tudományos világkép a természettudományra redukálódik, amelynek tartalma az egyes természettudományok világának képe.
A természettudományos világkép a természettudomány fejlődése során történetileg kialakult, rendszerezett és megbízható természetismeret. Ez a világkép magában foglalja az összes természettudományból származó ismereteket, beleértve azok alapvető gondolatait és elméleteit is. A tudománytörténet ugyanakkor azt mutatja a legtöbb a természettudomány tartalma túlnyomórészt fizikai tudás. A fizika volt és maradt a leginkább fejlett és rendszerezett természettudomány. Más természettudományok hozzájárulása a világ tudományos képének kialakításához sokkal kisebb volt. Ezért amikor a New Age európai civilizációjának világképe kialakult, és kialakult a klasszikus természettudományos világkép, természetes volt a fizika, annak fogalmai és érvei felé fordulni, amelyek nagymértékben meghatározták ezt a képet. A fizika fejlettségi foka olyan nagy volt, hogy képes volt saját fizikai világképet alkotni, ellentétben más természettudományokkal, amelyek csak a XX. kitűzték maguk elé ezt a feladatot, és meg tudták oldani.
Ezért a modern természettudomány legfontosabb és legjelentősebb tudományos fogalmairól indítva a beszélgetést a fizikával és az e tudomány által alkotott világképpel kezdjük.
A fizika a természet legegyszerűbb és egyben legáltalánosabb törvényeit, az anyag tulajdonságait és szerkezetét, valamint mozgásának törvényeit vizsgáló tudomány. A fizika minden jelenségben keres valamit, ami egyesíti az összes többi természeti jelenséggel. Ezért a fizika fogalmai és törvényei alapvetőek, i.e. alapvetőek minden tudomány számára.
Maga a "fizika" szó a görög "phesis" - természet - szóból származik. Ez a tudomány az ókorban keletkezett, és eredetileg lefedte a természeti jelenségekkel kapcsolatos ismeretek teljes körét. Más szóval, akkor a fizika azonos volt minden természettudománysal. Csak a hellenisztikus korszakra, az ismeretek és a kutatási módszerek differenciálódásával az általános természettudományból külön természettudományok, köztük a fizika váltak ki.
A fizika lényegében kísérleti tudomány: törvényei a tapasztalat által megállapított tényeken alapulnak. Ez a New Age óta így van. De a kísérleti fizika mellett létezik elméleti fizika is, melynek célja a természet törvényeinek megfogalmazása. A kísérleti és elméleti fizika nem létezhet egymás nélkül.
A vizsgált fizikai objektumok, szerveződési szintek és mozgásformák sokféleségének megfelelően a modern fizika számos tudományágra oszlik, amelyek így vagy úgy kapcsolódnak egymáshoz. A vizsgált fizikai tárgyaktól függően a fizikát elemi részecskefizikára, magfizikára, atomok és molekulák fizikára, gázokra és folyadékokra osztják, szilárd testés plazma. Az anyag szerveződési szintjeinek kritériuma szerint megkülönböztetik a mikro-, makro- és megavilág fizikáját. A vizsgált folyamatok, jelenségek és mozgásformák (kölcsönhatások) jellege szerint léteznek mechanikai, elektromágneses, kvantum és gravitációs jelenségek, termikus és termodinamikai folyamatok, valamint a fizika megfelelő területei: mechanika, elektrodinamika, kvantumfizika, gravitációelmélet. , termodinamika és statisztikai fizika.
Ezenkívül a modern fizika néhány alapvető elméletet tartalmaz, amelyek lefedik a fizikai tudás minden területét. Ezek az elméletek a fizikai folyamatok és jelenségek természetére vonatkozó legfontosabb ismeretek gyűjteményei, közelítő, de legteljesebb visszatükröződése az anyag természetben való mozgásának különböző formáinak.
A „fizikai világkép” fogalmát régóta használják a természettudományban, de csak a közelmúltban nem csak a fizikai tudás fejlődésének eredményeként, hanem egy speciális önálló tudástípusként is tekintették. a fizika legáltalánosabb elméleti ismeretei, fogalmak, elvek és hipotézisek rendszere, amelyek az elméletek felépítésének kiinduló alapját szolgálják. A világ fizikai képe egyrészt általánosítja a természetről korábban megszerzett ismereteket, másrészt új filozófiai gondolatokat vezet be a fizikába és az általuk meghatározott fogalmakba, elvekbe és hipotézisekbe, amelyek korábban nem léteztek, és amelyek gyökeresen megváltoztatja a fizikai elméleti tudás alapjait. Más szavakkal, a világ fizikai képét a természet fizikai modelljének tekintik, amely magában foglalja az alapvető fizikai és filozófiai elképzeléseket, fizikai elméleteket, a megismerés legáltalánosabb fogalmait, elveit és módszereit, amelyek megfelelnek egy bizonyos történelmi fejlődési szakasznak. fizika.
Maga a fizika fejlődése közvetlenül összefügg a világ fizikai képével, hiszen különböző típusainak kialakulásának és változásának folyamata. A világ egyes képeinek folyamatos fejlődése és másokkal való helyettesítése, amelyek jobban tükrözik az anyag szerkezetét és tulajdonságait, maga a világ fizikai képének fejlődési folyamata. A fizikai világkép egyes típusainak kiválasztásának alapja a fizikai elmélet alapjául szolgáló alapvető fizikai elképzelések minőségi változása, valamint az anyag szerkezetéről és létezésének formáiról alkotott elképzeléseink. A világ fizikai képének megváltozásával a fizika fejlődésének új szakasza kezdődik a kezdeti fogalmak, elvek, hipotézisek és gondolkodási stílus eltérő rendszerével, eltérő ismeretelméleti előfeltételekkel. Az egyik szakaszból a másikba való átmenet minőségi ugrást jelent, forradalmat a fizikában, amely a régi világkép összeomlásában és egy új megjelenésében áll.
Az egyes szakaszokon belül a fizika fejlődése evolúciós úton halad, anélkül, hogy a világkép alapjait megváltoztatnák. Abból áll, hogy felismerjük a világ adott képébe ágyazott új elméletek felépítésének lehetőségét. Ugyanakkor fejlődhet, kiteljesedhet, bizonyos, a világról alkotott fizikai elképzelések keretein belül maradva. Amikor a világkép kulcsfogalmai megváltoznak, forradalom következik be a fizikában. Ennek eredménye egy új fizikai világkép kialakulása.
A természeti jelenségek fizika szemszögből történő magyarázata alapvető fizikai fogalmakon és elveken alapul. A természet fizikai leírásának legáltalánosabb, legalapvetőbb fogalmai közé tartozik az anyag, a mozgás, a fizikai kölcsönhatás, a tér és idő, az ok-okozati összefüggések, az ember helye és szerepe a világban.
Ezek közül a legfontosabb az anyag fogalma. Ezért a fizika forradalmai mindig az anyag szerkezetére vonatkozó elképzelések megváltozásával járnak. Ez kétszer fordult elő a modern fizika történetében. A 19. században megtörtént az átmenet a megállapítottakról a 17. századra. atomisztikus, korpuszkuláris elképzelések az anyagról mezőre (kontinuum). A XX században. a kontinuumábrázolásokat modern kvantumreprezentációk váltották fel. Ezért beszélhetünk három egymást követő, egymást felváltó fizikai világképről.
A természettudomány történetében az első fizikai világkép a mechanikus világkép volt, amelyen belül az elektromágneses jelenségeket nem lehetett megmagyarázni, ezért kiegészült az elektromágneses világképpel. A 19. század végén felfedezett számos megmagyarázhatatlan fizikai jelenség azonban megmutatta a világ elektromágneses képének korlátait, ami a világ kvantumtér-képének kialakulásához vezetett.
2. A világ mechanikai, elektromágneses, kvantumképe.
2.1. Mechanikus világkép.
A mechanikus világkép (MKM) kialakulása több évszázadon át, egészen a 19. század közepéig zajlott, az ókor kiemelkedő gondolkodóinak nézeteinek erős hatása alatt: Démokritosz, Epikurosz, Arisztotelész, Lucretius stb. szükséges és nagyon fontos lépés a természet megértéséhez vezető úton.
Azon tudósok nevei, akik főként hozzájárultak az MKM létrehozásához: N. Kopernikusz, G. Galileo, R. Descartes, I. Newton, P. Laplace és mások.
Rizs. 1. Heliocentrikus rendszer
Nicolaus Kopernikusz volt az első ember, akinek sikerült megsemmisítő csapást mérnie a világ geocentrikus rendszereire. 1543 májusában jelent meg Az égi szférák forradalmairól című könyve. Kopernikusz tanításai ellentmondtak a világ szerkezetére vonatkozó egyházi nézeteknek, és óriási szerepet játszottak a világtudomány történetében.
Galileo Galilei (1564-1642) olasz tudóst, az egzakt természettudomány egyik megalapozóját a mechanikus világkép megalapozójának tartják. Minden erejével harcolt a skolasztika ellen, a tapasztalatot tartotta az egyetlen igazi tudásalapnak. Az egyháznak nem tetszett Galilei tevékenysége, az inkvizíció bíróság elé állította (1633), ami arra kényszerítette, hogy lemondjon tanításairól. Galilei élete végéig házi őrizetben volt kénytelen élni Firenze melletti Arcetri villájában. És csak 1992-ben II. János Pál pápa rehabilitálta Galileit, és hibásnak nyilvánította az inkvizíciós bíróság döntését. Galilei gyermek- és ifjúkorában a tudományt a körülöttünk lévő világról alkotott, az ókorból megőrzött elképzelések uralták. Galilei pedig az elsők között mert szembeszállni velük. A világ mechanikus képe akkor keletkezett, amikor a tapasztalatot felismerték az igazság fő kritériumaként, és a matematikát elkezdték aktívan használni a természeti jelenségek leírására. Arisztotelész számos dogmává vált állítása nem állta ki a tapasztalatok próbáját. Arisztotelész például azzal érvelt, hogy a testek esési sebessége arányos a súlyukkal. Galileo számos tanú jelenlétében megfigyelte a pisai ferde toronyból különböző tömegű testek (például muskéta golyó és ágyúgolyó) kizuhanását. Kiderült, hogy a zuhanó testek sebessége nem függ tömegüktől. A Galilei legfontosabb vívmánya a relativitás elvének felfedezése volt. Galileo tervezte a világ első termoszkópját, amely a hőmérő prototípusa volt. Távcsövet az ég felé irányítva több kiemelkedő csillagászati felfedezést tett: a Jupiter holdjait, a Vénusz fázisait, a Tejútrendszer felépítését, napfoltokat, krátereket és hegyeket a Holdon. Az égitestek mozgásának megfigyelései a heliocentrikus rendszer határozott támogatójává tették (1. kép). Galilei felfedezései aláásták a világ szerkezetére vonatkozó, vallási dogmákkal telített hivatalos nézetek hitelességét.
Rene Descartes (1596-1650) francia filozófus, matematikus, fizikus és fiziológus, aki lefektette az analitikus geometria alapjait, meghatározta a változó nagyságrend és a függvény fogalmait, felvetette az impulzusmegmaradás törvényének létezését, konstrukcióit a a mozgás elpusztíthatatlanságának és elpusztíthatatlanságának elve. Ugyanakkor minden mozgásformát a testek mechanikus mozgására redukált.
Isaac Newton (1643-1727), angol matematikus, mechanikus, csillagász és fizikus, kifejlesztette (G. Leibniztől függetlenül) a differenciál- és integrálszámítást. Megépítette a világ első tükörteleszkópját, világosan megfogalmazta a klasszikus mechanika alaptörvényeit, felfedezte az egyetemes gravitáció törvényét, megfogalmazta az égitestek mozgáselméletét, megteremtve az égi mechanika alapjait. A tér és az idő a newtoni mechanikában abszolút. Azt kell mondanunk, hogy Newton munkássága a mechanika, az optika és a matematika terén messze megelőzte korát, és számos műve ma is aktuális. Minden modern tudomány Newton nyelvén beszél.
Laplace Pierre Simon (1749-1827) francia csillagász, matematikus, fizikus a valószínűségszámításról és az égi mechanikáról szóló klasszikus művek szerzője. Laplace és Kant hipotézist javasolt a Naprendszer gáz- és porfelhőből való eredetéről, amelyet modern csillagászok dolgoztak ki.
Soroljuk fel röviden a mechanikus világkép főbb jellemzőit.
Minden anyagi test olyan molekulákból áll, amelyek folyamatos és kaotikus mechanikai mozgásban vannak. Az anyag oszthatatlan részecskékből álló anyag.
A testek kölcsönhatása a nagy hatótávolságú hatás elve szerint történik, azonnal bármilyen távolságban (az egyetemes gravitáció törvénye, Coulomb törvénye), vagy közvetlen érintkezéssel (rugalmas erők, súrlódási erők).
A tér a testek üres tartálya. Minden tér láthatatlan súlytalan "folyadékkal" - éterrel van tele. Az idő a folyamatok egyszerű időtartama. Az idő abszolút.
Minden mozgás a newtoni mechanika törvényei alapján történik, minden megfigyelt jelenség és átalakulás atomok és molekulák mechanikai mozgásaira és ütközésére redukálódik. A világ úgy néz ki, mint egy kolosszális gép, sok alkatrészrel, karral, kerekekkel.
Az élő természetben lezajló folyamatok ugyanilyen módon jelennek meg.
A mechanika leírja a mikrokozmoszban és a makrokozmoszban végbemenő összes folyamatot. A világ mechanikus képét a laplaci determinizmus uralja – a természetben előforduló összes jelenség egyetemes szabályos kapcsolatának és ok-okozatiságának tana.
A mechanika és az optika a 19. század elejéig alkotta a fizika fő tartalmát. A világról alkotott kép meglehetősen nyilvánvaló és egyszerű mechanikai analógiákon alapult. És az emberek napi gyakorlati tevékenységében a klasszikus mechanika fő következtetései nem vezettek ellentmondásokhoz a kísérleti adatokkal.
Később azonban, a mérőműszerek fejlődésével ismertté vált, hogy számos jelenség, például az égi mechanika tanulmányozásakor figyelembe kell venni a részecskék fényéhez közeli sebességű mozgásával kapcsolatos összetett hatásokat.
Megjelentek a speciális relativitáselmélet egyenletei, amelyek alig illeszkedtek a mechanikai fogalmak keretei közé. A mikrorészecskék tulajdonságait tanulmányozva a tudósok rájöttek, hogy a mikrovilág jelenségeiben a részecskék hullám tulajdonságaival is rendelkezhetnek.
Nehézségek adódtak az elektromágneses jelenségek (fénykibocsátás, fény terjedése és elnyelése, elektromágneses hullámok) leírásában, amelyeket a klasszikus newtoni mechanika nem tudott megoldani.
A tudomány fejlődésével azonban a világ mechanikus képe nem vetődött el, csak annak relatív jellege tárult fel. A mechanikus világkép még mindig sok esetben használatos, amikor például az általunk vizsgált jelenségekben az anyagi tárgyak kis sebességgel mozognak, és kis kölcsönhatási energiákkal van dolgunk. A világ mechanikus szemlélete ma is aktuális, amikor épületeket építünk, utakat és hidakat építünk, gátakat és csatornákat tervezünk, repülőgép szárnyát számoljuk, vagy számos egyéb, a mindennapi emberi életben felmerülő feladatot megoldunk.
2.2. A világ elektromágneses képe
A 19. században a természettudományok hatalmas mennyiségű empirikus anyagot halmoztak fel, amely újragondolásra, általánosításra szorul. Számos kutatási eredmény tudományos tények nem egészen illeszkedtek az őket körülvevő világról kialakult mechanikus elképzelésekbe. A 19. század második felében az elektromágnesesség területén végzett kutatások alapján egy új fizikai világkép alakult ki - az elektromágneses világkép (EMCM).
Megalakulásában meghatározó szerepet játszottak a kiváló tudósok, M. Faraday és J. Maxwell, G. Hertz tanulmányai.
M. Faraday, elhagyva a nagy hatótávolságú cselekvés (interakcióhordozó) fogalmát, bevezeti a fizikai mező fogalmát, amely jelentős szerepet játszik a tudomány és a technika (rádiókommunikáció, televízió stb.) további fejlődésében. J. Maxwell kidolgozza az elektromágneses tér elméletét, G. Hertz pedig kísérleti úton fedezi fel az elektromágneses hullámokat.
Az EMCM-ben az egész világ tele van elektromágneses éterrel, amely különböző állapotú lehet. A fizikai mezőket az éter állapotaként értelmezték. Az éter az elektromágneses hullámok és különösen a fény terjedésének közege.
Az anyag folyamatosnak tekinthető. A természet minden törvénye J.Maxwell egyenleteire redukálódik, amely egy folytonos anyagot ír le: a természet nem ugrik. Az anyag elektromosan töltött részecskékből áll, amelyek mezőkön keresztül kölcsönhatásba lépnek egymással.
Az összes ismert mechanikai, elektromos, mágneses, kémiai, termikus, optikai jelenséget elektromágneses kölcsönhatások alapján magyarázzuk meg.
A jelenségek mechanikai leírását megpróbálják az elektromágneses tér elméletén alapuló leírásra redukálni. A jelenségek elektromágnesességen alapuló értelmezése elegánsnak és teljesnek tűnik. A természeti jelenségek sokfélesége néhány matematikailag szigorú, bár nagyon összetett összefüggésre redukálódik.
Az éter fogalma (mint a fény és az elektromágneses hullámok hordozója) lassan fejlődik – egészen az éter fogalmának végsõ soron való teljes elutasításáig.
Változnak a tudósok térről és időről alkotott elképzelései. Megjelennek A. Einstein első relativitáselméleti munkái. BAN BEN tudományos dolgozatok a gravitáció természetéről új nézetek születnek, amelyek eltérnek azoktól, amelyek a világ mechanikus képében alakultak ki.
Az univerzum, úgymond, teljesen új vonásokat kap. A tudósok felfedezik a galaxisok "visszavonulását".
Az EMCM kiterjeszti, finomítja és elmélyíti. A tudósok egyre több új atommodellt építenek, próbálják kideríteni, melyik áll még mindig a legközelebb az igazsághoz.
A legszebb és legpontosabb az atom bolygómodellje volt, amelyet E. Rutherford készített. De ő volt az, aki kiindulópontja lett a minket körülvevő világ szerkezetére vonatkozó teljesen új nézetek kialakulásának.
A mikro- és megavilág vizsgálata során nyert kísérleti adatok már a 19. század végén, a 20. század elején élesen eltértek a meglévő természettudományi elméletek előrejelzéseitől, új, pontosabb, ill. sok rejtélyes jelenség lényegének megfelelő.
Ennek ellenére a világ elektromágneses képe sokat adott nekünk, ami nélkül nem tudjuk elképzelni a modern életet: az elektromos energia megszerzésének és felhasználásának módjait, például elektromos világítást (amely nélkül otthonunk már elképzelhetetlen) és fűtést, modern elektromágneses. kommunikációs eszközök (rádió, telefon, televízió). Rádiókommunikáció nélkül például a modern államok léte, a közlekedés és a termelés működése már nem lehetséges, még az emberek közötti mindennapi kommunikáció sem képzelhető el.
2.3. A világ kvantum-mezős képe
Az emberek gyakorlati szükségletei, a világ szerkezetének kérdése iránti állandó érdeklődésük egy teljesen új elmélet - a kvantumtérelmélet és ennek alapján a világ kvantumtérképe (QFM) megalkotásához vezetett.
Egy új fogalom jelenik meg a CPCM-ben - a kvantumhullámmező, amely az anyag legalapvetőbb és leguniverzálisabb formája, amely minden megnyilvánulása mögött áll, mind hullámos, mind korpuszkuláris formában. A klasszikus mezőket, például a Faraday-Maxwell elektromágneses mezőt és a klasszikus részecskéket egyedi objektumok – kvantumterek – váltják fel.
Az új fizikai világkép megalapítói Max Planck, Niels Bohr, Louis de Broglie, Erwin Schrödinger, Paul Dirac, Werner Heisenberg és sok más, hasonlóan híres és kiváló tudós volt.
Az "energiakvantum", a "diszkrét állapotok", a "részecske-hullám dualizmus" fogalmai az új világkép központi fogalmaivá váltak.
A részecskék hullámtulajdonságokkal (elektrondiffrakció), az elektromágneses hullámoknak korpuszkuláris tulajdonságokkal rendelkeznek. Kiderült, hogy a makrokozmosz törvényei eltérnek a mikrokozmosz törvényeitől. A mikroobjektumok korpuszkuláris és hullámtulajdonságokkal is rendelkeznek.
A természeti jelenségek vizsgálatában előtérbe került a kvantummechanika és a kvantumelektrodinamika. A CPCM-ben a kölcsönhatás cserejellegét tisztázzák, négyféle alapvető erőkölcsönhatást írnak le, új ötletek születnek az anyagról, mozgásról, kölcsönhatásról, energiáról és tömegről.
A világ többi képéhez hasonlóan a CPCM is jelentős fejlődésen ment keresztül a XX. századi fennállása során. A világ kvantumtér-képének teljes és holisztikus átgondolása nagyon nehéz feladat, és ebben a szakaszban gyakorlatilag lehetetlen, de a CPCM egyes elemeit a középiskolában tanulják. Gimnázium fizika, kémia, biológia és csillagászat órákon.
A számos kísérletnek és a kitartó elméleti kutatásnak köszönhetően a huszadik század fizikusai rendkívüli erőt éreztek, amikor a tudomány jelentős előrehaladást ért el az atom és az atommag szerkezetének, az elemi részecskék természetének vizsgálatában. Ez az érzés megerősödött a 20. század közepén és második felében, amikor lehetővé vált a modern fizika törvényeinek az életjelenségekre való alkalmazása. Nem véletlen, hogy az ismert fizikusokat (Erwin Schrödinger, Max Delbrück) is a molekuláris biológia megalapozóinak tekintik.
A világ kvantumtérképében a tudomány fejlődésének korábbi szakaszaiban felmerülő, más világképeken rejtélyesnek maradt jelenségeket veszik figyelembe, tanulmányozzák és magyarázzák, olyan problémákat oldanak meg, amelyek az ókor gondolkodói, az ókor képviselői számára megoldhatatlanok. mechanikus és elektromágneses képek a világról. Tudjuk, hogy a mikrokozmosz 10-17 m-es távolságig, a megavilág pedig 1027 m-es távolságig elrendeződik.Soha korábban nem tudtunk ennyit és pontosan a természetről.
És elektromos áram a félvezetőkben (amelyek tanulmányozása modern kompakt rádió- és televíziókészülékeket, kompakt és kényelmes mobilkommunikációt, számítógépeket - elektronikus számítógépeket adott); és szupravezetés (amelyhez a civilizáció jövője társul); és új szerkezeti anyagok (a modern kémia kvantumkémia, és briliáns honfitársunk, DIMengyelejev periodikus rendszerének értelmét csak ez a világkép magyarázza meg); és energiaforrások, aminek köszönhetően megtartottuk bioszféránkat alkalmasnak az emberi létre és minden élő szervezetre, és még sok-sok mindenre - mindezt a világ kvantumtérképe tartja számon és magyarázza.
Emellett a világ kvantumtér-képének fejlődése ismét megmutatta számunkra a világ mechanikai és elektromágneses képeinek fontosságát, jelezve, hogy helyesen tükrözik a környező világ számos objektív tulajdonságát, abszolutizálva azonban egyes szempontjai.
3. A modern fizika alapelvei
A világ modern fizikai képének fontos részét képezik a modern fizika alapelvei - a legáltalánosabb törvények, amelyek hatása kiterjed minden fizikai folyamatra, az anyag mozgásának minden formájára.
Szimmetria elve
Bizonyos fokig minden embernek van fogalma a szimmetriáról, mivel a mindennapi életben fontos szerepet játszó különféle tárgyak rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal.
Általában a szimmetria (a görög szimmetria szóból - arányosság) alatt bármely anyagi tárgy egységességét, arányosságát, harmóniáját értjük.
Elég sok vizuális, klasszikus szimmetria ismert. Számos emberi kéz alkotása különböző okokból szimmetrikus formát kapott. Szimmetrikus golyók, sok épület és építmény, műalkotások. Sok emberi cselekvés is szimmetrikus. A szimmetria megtalálható a festészetben, zenében, költészetben, táncban. A szimmetriák bőven megtalálhatók a természetben (hópehely, esőcsepp, különféle kristályok stb.).
Az általunk megnevezett szimmetriatípusok mindegyike az objektumok szerkezetére vonatkozó elképzelésekhez kapcsolódik, amelyek bizonyos transzformációk végrehajtása során nem változnak. Sokáig ez volt az egyetlen szimmetria, amelyet a tudomány ismert. De fokozatosan belátták, hogy a szimmetriák nemcsak vizuálisak lehetnek, hanem geometriai műveletekhez köthetők. Számos szimmetria kapcsolódik az összetett természeti folyamatok változásainak leírásához. Ezek a szimmetriák a megfigyelésekben nem rögzülnek, csak a természetes folyamatokat leíró egyenletekben válnak észrevehetővé. Ezért a fizikusok ennek vagy annak a fizikai rendszernek a matematikai leírását tanulmányozva időről időre új, gyakran váratlan szimmetriákat fedeznek fel, amelyek meglehetősen vékonyan „rejtettek” a matematikai apparátusban, és egyáltalán nem láthatók azok számára, akik közvetlenül megfigyelik a fizikai rendszert. rendszer.
Ezért manapság a szimmetriaelemzésen alapuló matematikai kutatás a fizika kiemelkedő felfedezéseinek forrásává is válhat. Még ha be van ágyazva is matematikai leírás A szimmetriákat nehéz vagy lehetetlen elképzelni, mégis utat mutathatnak a természet új alapelveinek feltárásához. Az új szimmetriák keresése lett a fő eszköze annak, hogy segítse a fizikust a világ mélyebb megértése felé.
A fizika szempontjából szimmetrikus egy objektum, amely bizonyos átalakulások eredményeként változatlan, változatlan marad. Az invariancia egy mennyiség változatlansága a fizikai feltételek megváltozásakor, az a képesség, hogy bizonyos átalakulások során nem változik.
A szimmetria a fizikában a rendszer viselkedését részletesen leíró fizikai mennyiségek azon tulajdonsága, hogy bizonyos átalakulások során változatlan (invariáns) marad.
A fizika szimmetriái szorosan összefüggenek a fizikai mennyiségek megmaradásának törvényeivel - olyan állításokkal, amelyek szerint egyes fizikai mennyiségek számértékei nem változnak az idő múlásával egyetlen folyamatban vagy bizonyos folyamatosztályokban sem.
Így az idő homogenitásából következik az energiamegmaradás törvénye. Az idő szimmetrikus az origóhoz képest, minden időpillanat egyenlő.
Az impulzusmegmaradás törvénye a tér homogenitásából következik. A tér minden pontja egyenlő, így a rendszer átvitele semmilyen módon nem befolyásolja tulajdonságait.
A szögimpulzus megmaradásának törvénye a tér izotrópiájából származik. A tér tulajdonságai minden irányban azonosak, így a rendszer forgása nem befolyásolja tulajdonságait.
A mikrovilágban is szimmetriák egész sora működik. Leírják az elemi részecskék kölcsönös átalakulásának különböző aspektusait, és olyan megmaradási törvényeket támasztanak alá, mint az elektromos töltés, a barion- és leptontöltések megmaradásának törvénye, valamint számos más, a közelmúltban felfedezett törvény. Így a XX. megerősítette a szimmetriaelv óriási szerepét a fizikában.
A komplementaritás elve és a bizonytalanság relációja
A komplementaritás elve alapvető a modern fizikában. N. Bohr fogalmazta meg 1927-ben a hullám-részecske kettősség jelenségének magyarázatára.
Bohr mindenekelőtt arra hívta fel a figyelmet, hogy minden tárgy és jelenség, amit magunk körül látunk, és természetesen az elemi részecskék rögzítésére szolgáló mérőműszerek is, nagyon sokféle mikrorészecskéből állnak. Más szóval, ezek makroszkopikus rendszerek, nem lehetnek másak. Az ember maga is makroszkopikus lény. Ezért érzékszerveink nem érzékelik a mikrofolyamatokat. Azok a fogalmak, amelyeket a környező világ tárgyainak és jelenségeinek leírására használunk, makroszkopikus fogalmak. Segítségükkel könnyen leírhatók a makrokozmoszban végbemenő fizikai folyamatok. Ugyanakkor teljesen lehetetlen ezeket a fogalmakat mikroobjektumok leírására alkalmazni, mivel nem megfelelőek a mikrovilág folyamataihoz.
De nincsenek és nem is lehetnek más fogalmaink. Ezért a mikrovilág tárgyairól alkotott felfogásunk és elképzeléseink elégtelenségének kompenzálására két olyan fogalomcsoportot kell használnunk, amelyek kiegészítik egymást, bár a klasszikus tudomány szempontjából kölcsönösen kizárják egymást - ezek a részecske és a hullám fogalma. Csak együtt adnak átfogó információt a kvantumjelenségekről.
A komplementaritás elvének sajátos kifejezése a W. Heisenberg által 1927-ben megfogalmazott bizonytalansági reláció. Ez az elv világosan szemlélteti a kvantumelmélet és a klasszikus mechanika közötti különbséget.
Ha a klasszikus mechanikában elismerjük, hogy egy részecske koordinátáit, lendületét és energiáját minden pillanatban teljesen pontosan meg lehet tudni, akkor a kvantummechanikában ez lehetetlen. A bizonytalansági elvnek megfelelően minél pontosabban rögzítjük az impulzusokat, annál nagyobb a bizonytalanság a koordináta értékében, és fordítva. Az energia és az idő is összefügg. Az energiamérés pontossága fordítottan arányos a mérési folyamat időtartamával. Ennek oka az eszköz és a mérés tárgyával való kölcsönhatása.
Szuperpozíció elve
A szuperpozíció (overlay) elve egy olyan feltevés, amely szerint az eredő hatás az egyes befolyásoló jelenségek által külön-külön okozott hatások összege. Az egyik egyszerű példák A szuperpozíció elve a paralelogramma szabály, amely szerint a testre ható két erő összeadódik. Ez az elv azzal a feltétellel teljesül, hogy a befolyásoló jelenségek nem befolyásolják egymást. Ezért a newtoni fizikában nem univerzális, és sok esetben csak megközelítőleg érvényes.
A mikrokozmoszban éppen ellenkezőleg, a szuperpozíciós elv egy alapelv, amely a bizonytalansági elv mellett a kvantummechanika matematikai apparátusának alapját képezi. De sajnos a kvantumelméletben a szuperpozíció elvéből hiányzik a newtoni mechanikára jellemző láthatóság. Értelmezése a következő: amíg nem történik mérés, értelmetlen megkérdezni, hogy a fizikai rendszer milyen állapotban van. Más szóval, a mérés előtt a rendszer kettő szuperpozíciójában van lehetséges állapotok, azaz állapota bizonytalan. A mérési aktus a fizikai rendszert ugrással a lehetséges állapotok egyikébe helyezi át.
Megfelelőségi elv
A megfelelési elvet N. Bohr fogalmazta meg 1923-ban, amikor a fizikusok azzal a helyzettel szembesültek, hogy a régi, régóta igazolt elméletek (például Newton mechanika) mellett új elméletek (Einstein relativitáselmélete) jelentek meg, amelyek ugyanazt írják le. a valóság területe. A korrespondencia elve a fizikai elméletek folytonosságát erősíti meg, különös tekintettel arra, hogy egyetlen új elmélet sem lehet érvényes, hacsak nem tartalmaz korlátozó esetként egy, ugyanazon jelenségre vonatkozó régi elméletet, mivel a régi elmélet már igazolta magát a maga területén.
Ezért azokat az elméleteket, amelyek érvényességét a jelenségek egy csoportjára kísérletileg megállapították, nem vetik el egy új elmélet felépítésével, hanem megtartják jelentőségét a korábbi jelenségterület számára, mint az új elméletek törvényeinek végső kifejezői. . Az új elméletek következtetései azon a területen, ahol a régi elmélet érvényes, átmennek a régi elméletek következtetéseibe.
Minden fizikai elmélet, mint a tudás szintje, relatív igazság. A fizikai elméletek változása az abszolút igazsághoz való közeledés folyamata, egy olyan folyamat, amely a minket körülvevő világ végtelen összetettsége és sokfélesége miatt soha nem fog teljesen befejeződni. Így a megfeleltetési elv a fizikai elméletek objektív értékét tükrözi.
Következtetés
A fizika célja a megtalálás általános törvények természetben és az ezeken alapuló konkrét folyamatok magyarázatában. Ahogy haladtunk e cél felé, fokozatosan a természet egységének fenséges és összetett képe rajzolódott ki a tudósok előtt. A világ nem egymástól független események gyűjteménye, hanem egy egész sokféle és számos megnyilvánulása.
Sok generációt lenyűgözött és lenyűgözi a világ fenséges és egységes mechanikus képe, amely Newton mechanikája alapján jött létre.
Az ilyen egységes világkép alapja a Newton által felfedezett testek mozgási törvényeinek átfogó jellege volt. A világ egyszerű mechanikus képe azonban tarthatatlannak bizonyult. Kiderült, hogy az elektromágneses folyamatok nem engedelmeskednek a newtoni mechanika törvényeinek
Az elektrodinamika megalkotása után az erők fogalma jelentősen megváltozott. Az elektrodinamika fejlődése kísérletekhez vezetett a világ egységes elektromágneses képének felépítésére. A kép szerint a világ minden eseményét az elektromágneses kölcsönhatások törvényei szabályozzák. A természetben azonban nem lehetett minden folyamatot elektromágnesessé redukálni.
A modern adatok szerint a természetben négyféle erő létezik: gravitációs, elektromágneses, nukleáris és gyenge kölcsönhatás. A kvantumfizika megjelenésével mind a négy típusú erő megnyilvánulása megtalálható az univerzumban, forradalmi változás következett be a világ fizikai képével kapcsolatos klasszikus elképzelésekben. A kvantumelmélet alapelvei teljesen általánosak, alkalmazhatók minden részecske mozgásának, a köztük lévő kölcsönhatásoknak és kölcsönös átalakulásaik leírására.
Annak ellenére, hogy a különböző típusú interakciók közötti kapcsolat egyre jobban látható, a világ egységének fizikai lényege még nem ragadható meg. Az emberiségnek még sokat kell dolgoznia, hogy behatoljon az univerzum titkaiba.
Bibliográfia
1. Akhiezer, A.M. Modern fizikai világkép / A.M. Akhiezer, M.P. Rekalo. — M.: Mir, 1980.
2. Heisenberg, V. Fizika és filozófia / V. Heisenberg. - M .: Gondolat, 1989.
3. Gudkov, N.A. A "nagy szintézis" ötlete a fizikában / N.A. Gudkov. - Kijev: Nauk. gondolat, 1990.
4. Zelig, K.A. A. Einstein / K.A. Zelig. — M.: Atomizdat, 1964.
5. Pakhomov, K.Ya. A világ fizikai képének kialakulása / K.Ya. Pakhomov. — M.: Tudás, 1985.
6. Sadokhin A.P. A modern természettudomány fogalmai / A.P. Sadokhin. - M.: UNITY-DANA, 2006. - 447 p.