Физика 10 класс Сиротюк стандарт (стр. 4 из 4)

1957 року.

Слід звернути увагу й на те, що і на сьогодні низка наукових ідей чекає свого підтвердження і використання для блага людини: ефект уповільнен/ ня часу (спеціальна теорія відносності), який дозволяє оптимістично дивитися на космічні подорожі до інших зоряних систем і дає можливість «потрапити» у майбутнє; розгадка природи гравітації і використання ан/ тигравітації; використання термоядерної енергії у мирних цілях, що дозволить ліквідувати таку насущну проблему людства, як «енергетичний голод» тощо.

Важливо також вказати на глибокий взаємозв’язок фізики й техніки. Розвиток техніки сприяє проведенню фізичних досліджень і, навпаки, відкриті вченими нові явища або закони стають потужним стимулом для розвитку техніки. Так, відкриття явища електромагнітної індукції приве/ ло до створення цілого прикладного напряму у фізиці — електрофізики, яка потім відокремилася від фізичної науки в самостійну галузь технічних знань — електротехніку. Подібну закономірність виникнення нових технічних напрямів з відповідних галузей фізики можна простежити при вивченні багатьох розділів шкільного курсу фізики. Наприклад, рівняння Максвелла радіофізика радіотехніка; геометрична і фізична оптика оптичні прилади оптична техніка і промисловість; явище індукованого випромінювання квантова електроніка лазерна техніка; ядерні ре/ акції ядерна фізика ядерна енергетика тощо.

Отже, наука, а зокрема і фізика, є однією з головних продуктивних сил суспільства, яка проникає в усі галузі людської діяльності. Різко скорочу/ ються терміни між фізичним відкриттям і його технічним і практичним втіленням (для порівняння можна навести такі факти: від відкриття яви/ ща електромагнітної індукції (1831) до промислового отримання змінного струму пройшло близько 50 років; від відкриття Максвеллом електро/ магнітних хвиль (1864) до використання їх у радіо — 35 років; відкриття реакції поділу важких ядер (1938) було реалізоване в атомній техніці вже через 5 років, а одне з величезних наукових досягнень епохи науко/ во/технічної революції (НТР) — створення лазерів — практично відразу ж (через 2 роки) привело до розвитку могутньої лазерної техніки і викорис/ тання її в усіх галузях науки і виробництва). Фізичні дослідження і технічні винаходи в епоху НТР мають тенденцію зливатися, так що не можна сказати, яким саме науковим результатом — теоретичним чи прак/ тичним — є, наприклад, такі досягнення, як синхрофазотрон, атомний ре/ актор, лазер, транзистор, комп’ютерна техніка, нові види зв’язку, розвиток нанотехнологій тощо.

Варто було б поставити ще одне запитання: чи може «закінчитися фізика як наука», тобто чи можуть бути зроблені всі фізичні відкриття. У такому випадку припинився б і прогрес техніки. Її рівень залишався б тим самим, і з часом вона стала б відставати від загального соціально/куль/ турного розвитку людства. Однак така ситуація неможлива, вона су/ перечить закону розвитку людської цивілізації, який також строго виконується і є об’єктивним, як і закони фізики.

1. Чим зумовлений розвиток фізичних знань?

2. Як впливає розвиток фізики на розвиток техніки, і навпаки? Відповідь обґрун@ туйте прикладами.

3. Доповніть відомості про роль знань з фізики в житті людини і суспільному роз@ витку.

МЕТОДИ НАУКОВОГО ПІЗНАННЯ

Про дослід як метод вивчення природи ви знаєте з основного курсу фізики. Шляхом узагальнення даних дослідів були сформульовані фізичні поняття, наприклад такі, як механічний і тепловий рухи, газ, рідина, твер/ де тіло тощо; введені фізичні величини для характеристики властивостей фізичних об’єктів: швидкість руху тіла, маса і об’єм тіла, тиск газу, темпе/ ратура тіла тощо; сформульовані емпіричні (отримані з дослідів) закони, наприклад закон Паскаля для рідин і газів, закон Джоуля—Ленца та ін.

Метод, який дає змогу одержати нові знання за допомогою проведення досліду (експерименту), називають експериментальним.

Цей метод — один із основних способів отримання наукових знань. Він найбільш часто застосовується в школі на уроках фізики. Проте важливо мати на увазі, що досліди, які проводяться на уроках або вдома, — це на/ вчальні досліди. Вони відрізняються від дослідів, які проводяться в науко/ вих лабораторіях.

Науковому експерименту передує обґрунтована гіпотеза. Вона визначає мету і зміст експерименту. Вимірювання проводяться у строго визначених умовах, дані вимірювань точно обробляються. Експеримент завершується оцінкою похибки отриманого результату.

У науковому експерименті вчені ставлять природі запитання, відповідь на яке наперед невідома. Для одержання надійних висновків дослід зазви/ чай повторюється багаторазово. Це приводить до того, що тривалість на/ укового експерименту часто вимірюється роками, а іноді й десятками років. Наприклад, досліди Джоуля з вимірювання відношення між робо/ тою і кількістю теплоти продовжувалися з 1839 до 1850 року, а потім були повторені в 1878 році.

Дослід не може бути єдиним джерелом знань. Спостереження, напри/ клад, показують нам, що Сонце сходить і заходить, а Земля перебуває у стані спокою. Повсякденні спостереження показують, що важке тіло падає швидше, ніж легке, що без дії сили тіла не можуть рухатися. Наука, як відомо, за істинні приймає твердження, що суперечать цим безпосереднім спостереженням.

Дані досліду повинні бути осмислені і відтворені у системі наукових по/ нять і законів. Тому поряд з дослідом як метод вивчення природи виступає теорія (теорія з грецької — наукове пізнання, дослідження; використання цього терміна правомірне тільки у застосуванні до науки).

Теорія узагальнює дані дослідів на основі мислення, збагачує їх і робить новими, більш глибокими знаннями. Теорія виходить за межі безпосеред/ нього (чуттєвого) сприйняття і ставить завдання знайти об’єктивно існуючі закономірності. Видатний учений Д. І. Менделєєв говорив, що « … сила на/ уки полягає у теоретичному мисленні. Якщо немає теоретичного узагаль/ нення, то наші знання ще не є наукою, силою, а вони є рабством перед тим, що вивчається».

Експеримент часто проводиться для того, щоб підтвердити або відкинути теорію. Однак сам по собі експеримент, якщо він не пов’язаний з певними те/

оретичними передбаченнями, не має наукової цінності. Деякі експеримен/ тальні відкриття, наприклад відкриття електризації, у свій час ніяк не вплинули на розвиток фізики тому, що не була підготовлена теоретична база.

Експериментальний метод дає результати тільки у поєднанні з теоре9 тичним.

Теорія систематизує дані дослідів на основі певних узагальнень, ідей. Вона слугує засобом отримання нових знань і вказує шляхи практичного використання відкритих закономірностей. Критерієм правильності ви/ сновків теорії є дослід, практика.

Процес розвитку знань, таким чином, іде від досліду (спостереження, експеримент) до абстрактного мислення — теорії, а потім до практики.

Наукові знання являють собою єдність емпіричного і теоретичного. Проте у пізнанні звичайно виділяють два рівні — емпіричний і теоретич/ ний. Поділ цих рівнів пізнання відображає різницю у методах пошуку знань. Емпіричне дослідження містить у собі дослід як засіб отримання фактів і виявлення зовнішніх зв’язків, емпіричне узагальнення фактів, формування емпіричних понять і емпіричних законів. Теоретичні знання містять у собі, по/перше, систему вихідних теоретичних понять, прин/ ципів (принципіум з латинської — початок, основа; принципами назива/ ють судження, які узагальнюють дані досліду і слугують основними положеннями будь/якої теорії) і гіпотез; по/друге, сукупність висновків, наслідків (умовиводів), які одержують з основних положень за допомогою логічних і математичних викладів.

Вихідні поняття, принципи або гіпотези становлять основу теорії. В основі термодинаміки, наприклад, лежать поняття і два принципи (нача/ ла) термодинаміки — термодинаміка як теорія, що побудована на основі принципів. Молекулярно/кінетична теорія будується на іншій основі — на основі гіпотез про молекулярну будову тіл і про властивості молекул. Ці гіпотези задають модель (механічну аналогію) властивостей системи моле/ кул, тому говорять, що молекулярно/кінетична теорія будується на основі модельних гіпотез. Принципи або гіпотези, покладені в основу теорії, яв/ ляють собою узагальнення дослідних даних — спостережень, експеримен/ ту, виробничої практики. Однак в узагальненні дослідних даних міститься елемент теоретичного знання: як принципи, так і гіпотези не виводяться безпосередньо й однозначно з досліду. Для знаходження принципів і гіпо/ тез одних даних досліду недостатньо.

Другу частину теоретичного знання, як уже зазначалося, становить сис/ тема висновків, отриманих з основних положень за допомогою логічних висновків і математичних виведень, — система математичних співвідно/ шень між фізичними величинами, які відображають властивості фізичних об’єктів. Відповідність цих висновків даним досліду слугує підтверджен/ ням правильності вихідних положень теорії. Висновки з основних поло/ жень у тій або іншій теорії можуть бути одержані різними прийомами. Прийоми, що дають змогу отримати нові знання, слугують методами дослідження в рамках теорії. З термодинаміки, наприклад, ми дізнаємося про метод кругових процесів, із молекулярно/кінетичної теорії — про ста/ тистичний метод.

Фізична теорія правильно відображає природу явищ, які вона описує, якщо її застосовувати в тій сфері, для вивчення якої вона створена. Будь/яку теорію не можна вважати тотожною природі. Теорія — це відоб/ раження, картина реальних фізичних явищ, але відображення в єдності і цілісності, у системі. Її завдання, як вважав Л. Больцман,— слугувати скеровуючим початком для теоретичної думки й експерименту, бути спосо/ бом пояснення і способом руху людської думки до істини.

1. Які ви знаєте методи наукового пізнання світу?

2. Що таке теорія? Яку роль відіграє гіпотеза у наукових дослідженнях?

3. Доведіть значення наукового експерименту.