Концепции современного естествознания 2 4 (стр. 2 из 15)

Математический язык понимается как вид организованности Вселенной.

Существуют три вида:

1. Простейший вид организмов (уравнения, арифметика).

2. Ритмика первого порядка – математическая теория групп.

3. Ритмика второго порядка – слово.

Два первых вида наполняют Вселенную гармонией, чёткостью, третий наполняет Вселенную смыслом.

Естественнонаучная картина мира – это система важнейших принципов и законов, которыми можно описать окружающий мир в определенный период развития науки.

Механистическая картина мира. Никаких случайностей в механистической картине мира не было. Господствовала классическая механика.Религиозная основа, все от Бога. Не существует движения, кроме механического. V<<C.макромирВсе механические процессы подчинялись принципу сложного детерминизма.Детерминизм в науке – это точное и однозначное определение состояния любой механической системы. Мир работает как отлаженная система. Детерминизм в обществе – фатализм - предопределенность.Пьер Симеон Лаплас		Электромагнетическая картина мира (Фарадей, Максвелл)Поле		Атомная (квантовая)Шат≈10-10 мШя ≈10-12 мСкорость различная, близка к скорости света.микромир		Современная картина мира (с 60-х гг. ХХ в.)Информационная картина мира.Основа на самоорганизацию систем, как живых, так и неживых. Синергетика.Самоорганизация основана на вероятностях.
		Релятивистская теория.Мегамир и микромирRc≈7∙108V®CМир больших скоростей и масс.

Уровни развития познания природы естествознанием.

1. Созерцательный уровень – общие представления об окружающем мире. Мир предстает чем-то целым, неразделенным. Нет эксперимента, только мысли, идеи, умозаключения. Демокрит, Сократ, Эпикур, Платон: «Практическая польза от наук второстепенна».

2. Аналитический – начало фрагментарности, появление эксперимента. Разделение природы на объекты. Галилей. Выделение физики, биологии, химии. Они находятся в иерархии:

Фундаментальная механика

Механика молекул

Физика атомов - химия

Химия белковых молекул, биология

Такое разделение провел Кекуле.

Фрагментарность привела к анализу, чего раньше не было.

3. Синтетический уровень – усугубление фрагментарности, приведшая к гранизцам наук – к синтезу (радиационная химия, биофизика…). Привело к получению общих уравнений, например, уравнений Максвелла.

4. Интеграционный – рождение универсальных теорий.

Основные этапы развития физики.

В древние века понятие «физика» подразумевало космос (греч.) – «порядок», отражение совершенного порядка на Земле.

Первое впечатление о Земле – что она плоская.

Первое понятие о космосе – эгоцентризм.

В V веке до н.э. Анаксимандр говорил, что Земля шар и ни на что не опирается, это уже геоцентризм.

В I веке до н.э. Птолемей математически рассчитал геоцентрическую модель.

В VI веке до н.э. Аристотель сказал, что вокруг Земли расположен хрустальный небосвод со звёздами.

Гелиоцентризм.

В III веке до н.э. Аристарх Клавдий из Самоса преполагал, что солнце неподвижно, и все вращается вокруг него.

В начале XVII века – 17 февраля 1600 года сожжен на костре Джордано Бруно.

Коперник (1473-1543) утверждал, что Земля – не центр мироздания, его учение было признано в 1835-м году.

Ньютон (1643-1727) создал дифференциальную и интегральную систему.

1687 г. – «Математические начала натуральной философии».

XIX век – открытие поля (альтернативного вида материи).

В 1837 году Фарадей (1791-1867) открыл электромагнитное поле.

В 1877 году Максвелл создал первую объединенную теорию – объединил электричество, магнетизм и оптику.

Современная физика – конец XIX века – открытие рентгеновских лучей, микромира.

Квантовую механику впервые доложил 14 декабря 1900 года Макс Планк – энергия излучения не постоянна, а дифференцирована – излучается квантами.

E=hn

В 1905 году Эйнштейн получает Нобелевскую премию.

Тема № 4. Панорама современного естествознания

Фундаментом естественнонаучной картины мира (ЕНКМ) являются общие понятия:

· Материя

· Движение

· Время

· Пространство

· Взаимодействие

Материя(физ.) – это все то, что прямо или косвенно (опосредованно) воздействует на органы чувств человека.

Материя(философ.) – это реальность, данная нам в ощущениях и независимая от человека.

Движение – это любое изменение, которое происходит с материальными объектами в результате их взаимодействий. Материя не существует без движения.

Движение – это необъемлемое свойство материи. Материя не существует без форменного состояния, она дискретна.

Тело® молекулы® атомы® протоны, нейтроны, электроны® кварки

В современной физике различают три вида материи:

1. Вещество

2. Поле

3. Физический вакуум (экспериментально обнаружен в ускорителях в 50-х гг. XX)

Вещество – это любые материальные объекты, имеющие массу. Кроме массы может быть электрический заряд. Элементарные частицы (нейтрино имеют массу, 2002 год).

У вещества есть четыре агрегатных состояния:

1. Твердое

2. Жидкое

3. Газообразное

4. Плазма

Состояние материального объекта характеризуется физическими величинами, или параметрами состояния: координаты, энергия, температура, масса, спин, энтропия, состав.

Переход от одного состояния к другому есть движение материи.

Виды движения:

1. Механическое

2. Колебательное и волновое

3. Тепловое

4. Процессы переноса (диффузия, теплопроводность)

5. Фазовые переходы

6. Радиоактивный распад

7. Химические и ядерные реакции

8. Эволюция живых организмов

9. Метаболизм

Поле – особое состояние среды, в каждой точке которой заданы параметры, которые характеризуют состояние вещества и которые непрерывно и плавно меняются от точки к точке.

Поле является материальным фактором, который приводит к взаимодействию тел.

В макромире поле противоположно веществу (не имеет массы, непрерывно и т.п.).

В микромире нет раздельно поля и вещества, там присутствует корпускулярно-волновой дуализм.

Физический вакуум – самое низшее энергетическое состояние квантового поля. Среднее число частиц в вакууме равно нулю. Там существуют виртуальные частицы со временем жизни t£10-18 с. Вакуум «кипит» этими частицами, но они обладают низкой энергией.

Дополнение от автора конспекта:

Одной из особенностей вакуума является наличие в нем полей с энергией, равной нулю и без реальных частиц. Это электромагнитное поле без фотонов, это пионное поле без пи-мезонов, электронно-позитронное поле без электронов и позитронов.

Но раз есть поле, то оно должно колебаться. Такие колебания в вакууме часто называют нулевыми потому, что там нет частиц. Удивительная вещь: колебания поля невозможны без движения частиц, но в данном случае колебания есть, а частиц нет! Как это можно объяснить? Физики считают, что при колебаниях рождаются и исчезают кванты. Колеблется электромагнитное поле – рождаются и пропадают фотоны, колеблется пионное поле – появляются и исчезают пи-мезоны и т.п. Физика сумела найти компромисс между присутствием и отсутствием частиц в вакууме. Компромисс такой: частицы рождаются при нулевых колебаниях, живут очень недолго и исчезают. Однако, получается, что частицы, рождаясь из «ничего» и приобретая при этом массу и энергию, нарушают тем самым неумолимый закон сохранения массы и энергии. Тут вся суть в том «сроке жизни», который отпущен частицам: он настолько краток, что «нарушене» законов можно лишь вычислить теоретически, но экспериментально это наблюдать нельзя. Родилась частица из «ничего» и тут же умерла. Например, время «жизни» мгновенного электрона, примерно, 10-21 секунды, а мгновенного нейтрона 10-24 секунды. Обычный же свободный нейтрон живет минуты, а в составе атомного ядра даже неопределенно долго, как и электрон, если его не трогать.

Поэтому частицы, живущие так мало, что этого в каждом конкретном случае и заметить нельзя, назвали, в отличие от обычных, реальных, - виртуальными. В точном переводе с латыни – возможными. Но считать, что данные частицы только возможны – неверно. Эти «возможные» частицы в вакууме вполне реально воздействуют, как это наблюдается в точных экспериментах, на вполне реальные образования из безусловно реальных частиц и даже на микроскопические тела. И если отдельную виртуальную частицу физика обнаружить не может, то суммарное их воздействие на обычные частицы фиксируется отлично.

Наблюдать воздействие вакуумных виртуальных частиц оказалось возможно не только в опытах, где изучаются взаимодействия элементарных частиц, но и в эксперименте с макротелами. Две пластины, помещенные в вакуум и приближенные друг к другу, под ударами виртуальных частиц начинают притягиваться. Этот факт открыт в 1965 году голландским теоретиком и экспериментатором Гендриком Казимиром.