Качественные изменения в научном знании

Поппер настаивал, что одно эмпирическое высказывание способно опровергнуть теорию и вызвать революцию. Лакатос говорит, что опровергнуть теорию одним высказыванием невозможно. Тоерию может опровергнуть только теория. Аномалии могут возникать, но поскольку его исследовательская программа выдерживает он может до поры до времени эти высказывания игнорировать. Может быть спокоен пока не появилась соперничащая теория. Модель Птолемея. Луна как и другие планеты двигались и по эпициклам. Луна должна была увеличиваться больше при приближении, чем это было на самом деле, но никто к Птолемею не придирался.

Пока теория способна предсказывать – она прогрессирует. Прогрессивный сдвиг. Когда накапливаются факты, которые она объяснить не успевает – регрессивный сдвиг. Если новая теория более успешно справляется с предсказанием – она побеждает. Одна исследовательская программа постепенно вытесняет другую. Она более прогрессивна. Лакатос видит долгую изнурительную борьбу разных исследовательских программ. В этой борьбе бывает, что старая программа оживает. Следует оценивать скромность и сдержанность ученого. Отставший конкурент может догнать и никакие преимущества не являются решающими.

Игровой момент в научной деятельности.

Эйнштейн и Бор. Эйнштейн тяготел к старой программе, а Бор к молодой.

Бор подчеркивал разрыв между квантовой и классической механикой.

Ньютон предложил и разработал дифференциальный закон, если Кеплер давал интегральные законы. Причинно объяснял и давал объяснение в следующее мгновение в следующем месте.

Ограничивают использование представлений о каузиально-причинной связи.

Знать не только КАК но и ПОЧЕМУ. У Эйнштейна. У Бора причинность заменялась дополнительностью. Иррациональность в поведении частиц. Квантовая механика – не исходная точка для поиска теоретической физики. Скорее кантовая механика механика есть частный случай, который может быть выведена из более общей теоретической основы, когда она будет синтезирована. Нельзя рассматривать квантовую механику как полное описание, тогда как Бор считал, что основы квантовой механики созданы и ничего добавить нельзя.

«Физика и реальность» Эйнштейн

Лекция 20. Физика, её история и философские проблемы

1. Физика как фундаментальная наука о природе. Её предмет и основные разделы

Во всех вопросах присутствует проблематичность. Проблема понимания сущности дисциплины, её структуры. Границы между науками – не китайские стены. Дисциплины прозрачны. Физика в любом объекте может найти свой предмет. Физики не очень любят определять что такое физика. Нельзя установить опытным путем что есть физика. Книги по физике начинаются с основных понятий, а не с определения физики.

Д.Орир Что такое физика? Физика – это то, чем занимаются физики в свободное время. Познанием природы, установлением законов природы (элементарных и наиболее общих законов).

Два подхода:

· Наука о законах

· Наука о формах и видах материи

Из толкового физического словаря под ред. Брюханова:

Физика – это наука, изучающие простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства, строение материи и законы ее движения. Бор: Физика стала означать изучение элементарных законов, управляющих свойствами неживой материи.

Фейнман: Задача науки – упростить многообразие проявлений природы, задача фундаментальной теоретической физики – открыть законы, объединяющие классы физических явлений.

Физический энциклопедический словарь под ред. Прохорова:

Физика – это наука, изучающая общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи.

Понятие физики лежит в основе естествознания. Физика относится к точным наукам. Занимается ли она качественными закономерностями или только количественными.

Необходимо и качественно объяснять явления. Законы физики представляют количественные соотношения, сформулированные на математическом языке. Другой подход отмечает изменение форм и видов материй.

ФИЗИКА – наука о формах материи (первичных общих формах) которые входят в состав любых сложных материальных систем, о взаимодействиях этих форм материй и их движениях. Определение близко к натурфилософскому пониманию физики.

Физика – фундаментальная наука о природе. Объекты исследования физики имеют фундаментальный характер. Знания физики – ядро научной картины мира. Классическая физика изучает макромир, совпадающий с размерностью человека.

Неклассическая физика Эйнштейна обратилась к мегамиру (общие закономерности космоса, изучаемого опытным путем).

Квантовая механика Бора: человек проник в область микромира.

Физическая реальность – объективная реальность макро-, мега-, макромира.

Физика исследует частицы, ядра, атомы и молекулы, макроскопические агрегаты(твердые тела), жидкости, газы, плазму, поля, движения частиц и сред, тепловые движения, следовательно возникает деление физики. Выделенные отдельно области физики охватывают всю совокупность явлений. Происходящих при определенных факторах.

Статистическая физика, квантовая механика, теория поля – наиболее общие дисциплины.

Предмет физики – вся неорганическая природа. И химия – это раздел физики. Что, по-видимому, спорно.

Физические дисциплины ранее можно было представить на одной плоскости, а теперь – физика это пространственная структура.

Проблема единства физического знания – проблема классификации.

Физика – комплекс научных дисциплин, изучающих общие свойства структуры, взаимодействия и движения материи (фил энциклопедия, статья – физика).

· Структурная физика

· Физика поля

· Физика движения (механика)

· Статистическая физика

Структурная физика изучает элементы структур (кристаллы, элементарные частицы, звезды).

Физика взаимодействия – материальный носитель – поле.

Четыре вида взаимодействия:

· Сильные

· Слабые

· Электромагнитные

· Гравитационные

Физика движения – механика – классическая (Ньютон), релятивистская (Эйнштейн), релятивистская квантовая механика, нерелятивистская механика Бора.

Статистическая физика – исследует свойства физической системы, состоящей из нескольких макроскопических подсистем.

Физические величины – энергия, объем, температура, давление, энтропия.

Различные состояния системы – точки в фазовом пространстве.

Выводы и предсказания имеют вероятностный характер.

Статистическая физика – теория поведения ансамблей. Использует закономерности движения частиц в механике, физике поля. Методы стат физики применяются во всех разделах физики.

Комплексные междисциплинарные связи:

· Геофизика

· Физхимия

· Химическая физика

· Биофизика

· Астрфизика

Физические теории и законы – множество разрозненных частей.

Фейнман: «Характер физических законов», 1968 г

Физика еще не превратилась в единую конструкцию. Тяготение и электричество как проявление одной и той же сущности не выведено.

2. Физика и математика. Роль математики в физическом познании

Физическое познание – единство фактического, эмпирического и теоретического познания. Различие между экспериментаторами и теоретиками. Язык экспериментаторов и теоретиков отличен. Майкл Фарадей и Ампер состояли в переписке (писали о ходе своих работ).

Мепсон «Великие эксперименты в физике». Письма Фарадея и Ампера не оказывали влияния друг на друга. Каждый писал на языке непонятном другому. Фарадей не был математиком, а был переплетчиком. Познакомился с Деви и стал его ассистентом. Качественный подход к концепции магнитного поля. Был великим экспериментатором.

Резерфорд редко использовал математику, хотя хорошо знал её. Создатель планетарной модели атома.

Мепсон считал, что сначала физик должен уяснить физический смысл прежде чем пускать в ход математику. Эйнштейн «Памяти Эренфеста» освобождение физической теории от ее математического наряда.

«Физическая содержательность» Вонсовский

Эксперименты могут быть нацелены на получение качественно новых результатов и эксперименты, главной процедурой которых являются измерения.

Бор считал, что точные науки это те, в которых устанавливаются численные соотношения между результатами измерений. Такой методологической установке способствуют математические методы. У математики нет эмпирической базы.

Чистая математика – усовершенствование общего языка (Бор), который оснащает обычный общий язык удобными средствами для отображениями таких зависимостей, для которых словесное выражение оказалось бы более неточным, либо слишком сложным.

Фейнман «Математика имеет дело со структурой рассуждений, в сущности безразлично о чем она говорит, не отвечает за истинность физического познания, отвечает за структуру рассуждения. Математика не связана с реальностью, а физическое познание невозможно без связи с реальным миром. Математика помогает физике, но результат должен быть выражен на понятном обществу языке.»

Гейзенберг: «Физик не закончил работу, если не выразил результаты на понятном языке. Физическая теория не способна двигаться вперед без языка математики.»

Роль математики начинается с Античности (Платон, Пифагор и Архимед).

Пифагор: Гармония в космосе определяется численными соотношениями.

Платон: Красота и совершенство обусловлены тем, что тела состоят из правильных многогранников.

Архимед развил теорию простых машин, заложил основы статики и гидродинамики «О плавающих телах»

Динамические задачи решают без выяснения общих закономерностей, следуют Аристотелю. Галилей освободил физику от такого подхода и изучал характер равномерного движения, стал изучать его количественные свойства.

Ньютон построил классическую механику и создал основы интегрального исчисления. Законы стали образцами научного знания.

Декарт создал аналитическую геометрию. Основы математической физики заложил Фурье. Вывел уравнение теплопроводности и произвел интегрирование. Открытия физики способствовали работе математики, а математика способствовала развитию физики.

Майкл Фарадей и Максвелл – создали электродинамику. Теория Максвелла – это его уравнения. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции.

Общая теория относительности Эйнштейна не могла возникнуть без математического аппарата Римана. Проблема соотношения математики и физики существует.

3. Этапы развития физики

· Натурфилософский

«Физика» родилась в Античности как наука о природе. Физика – анализировала сущности того, что существует. Была частью философии, которая называлась натуфилософией (определяла все зарождающееся знание геология, география, химия как алхимия). Натурфилософия определяла мышление философов Античности, Средневековья, Возрождения. Физика опиралась на астрономию, которая была старше физики. А астрономия имела богатый опыт наблюдения за движением небесных тел, а это и есть начало физики. Физическое знание сформировано для реализации военной, производственной деятельности.

Развитие механики (от «mechano» – машины, гл. изобретать, придумывать). В античности считалось творческим занятием. Открытие принципа рычага, винта.

Статика – первый раздел механики (искусство взвешивания).

Оптика – то, что можно увидеть.

Акустика -то, что можно услышать.

· Классическая физика

Галилей оформил экспериментальные и теоретические части физики. Теоретические – мера, число и философские посылки. Оформилась благодаря использованию идеальных объектов (материальная точка, АТТ сплошная среда).

1. Механический этап - развитие практики, мореплавания, военного дела.

2. Тепловой (Промышленый переворот 18-19 вв) Как преобразовать тепло в работу в паровой машине. Карно – создатель термодинамики. «Размышления о движущей силе огня и машинах»

3. Электрический (вторая половина 19в). Получение тока способом, предложенным Фарадеем. Вращение магнита индуцирует ток.

· Неклассическая физика.

Атомно-электронный этап. Проникновение в мир атома и ядра. Изменение представления о мире Галактик и звезд. Техническое применение, атомная бомба и освоение космоса.

· Постнеклассический этап (вторая половина 20в). Формирование кибернетики, синергетики, создание ПК, информационно-технологический, лазерный век. Развитие науки показывает, что окружающая нас природа является более сложной. Наши технологии иногда являются бессильными. Хрупкое экологической равновесие.

4. Проблемы единства физического знания: история и современность

Планк считал, что изучение природы становится осмысленным, когда оно просвещено идеалам объединения фундаментальных явлений в научную картину мира. Дефект суммарного слепого подхода – сумма имеет дефект в целом. Чтоб изучить явления необходимо разделить их на части, то есть изучить, а потом сложить. Необходимо проделать обратную операцию.

Аристотель задавал общую картину мира. Проблема единства не существует. На этапе классической физики такая проблема возникает, осознается не только философами, но и учеными. Толчок для создания единства - это доказательство единства физических сил.

Единство количества имеющегося в мире движения (Декарт) экспериментально было подтверждено Джоулем. Теплоту можно получить за счет механической работы и вычисления механического эквивалента теплоты. Законы сохранения энергии.

Объединение электричества и магнетизма. Магнитная стрелка изобретена в Китае. Электричество – натирание янтаря. 1600 г, Гильберт «О магните, магнитных телах, и большом магните – Земле». Открывает земной магнетизм, существование полюсов и их неотделимость. Отделяет магнетизм от электричества.

Бенджамин Франклин - высказал гипотезу об электропроводности, объяснил природу молний.

Кавендиш, Кулон установили закон взаимодействия точечных электрических зарядов.

Гальвани, Вольт – открытии источники электричества.

Эрстед 1820г - единство электричества и магнетизма. Обнаружил воздействие тока на магнитную стрелку. Вокруг проводника с током возникает поле. Свойства постоянных магнитов – циркуляция молекулярных токов. Есть электрические заряды и нет магнитных.

Фарадей: переменное магнитный поток порождает электрическое поле. Явление электромагнитной индукции. Максвелл продемонстрировал теоретическое обоснование опытов Фарадея.

Проблема единства квантовой механики и общей теории относительности – это современная проблема.

Общая теория относительности описывает мегамир, квантовая механика описывает микромир. Как согласовать?

Построение квантовой теории гравитации – задача физики с целью получения единства. Гравитационная и крупномасштабная вселенная – дальнейшее развитие науки. Единство гравитации и электричества. Гравитация только притягивает, а электрические заряды и притягиваются, и отталкиваются. Фейнман: «Диаметр протона относится к диаметру видимой части Вселенной как число в 42 нулями»

Хаббл. Млечный путь – не единственная Галактика. Все звезды системы удаляются, что следует из красного смещения. Чем дальше галактика, тем она быстрее удаляется. Вселенная динамична. Фридман предсказал расширение вселенной. Теория большого взрыва.

Вопрос о том, что было до большого взрыва – ненаучен. Хоккинг.

Предсказал квантовый процесс испарения черных дыр.

Лекция 21.История и философские аспекты химии

1. Химия, её особенности как науки о природе

Крайность – попытка обойти вопрос определения химии как науки.

М. Фримантл «Химия в действии» в двух частях. 1891 г. Нет определения химии.

Т. Браун и Юджин Лемей «Химия в центре наук». Химия – то, чем занимаются химики. Учебник для университетских колледжей. Получение новых и изучения старых материалов. Раз нет определения – это не наука. Друг Вонсовского Шубин считал, что физика – это анахронизм, это раздел физики. Это крайность. Хотя есть аргументация, связанная с неклассическим пониманием науки, физики.

Химия – наука о превращении веществ и их строении и зависимости свойств от строения веществ и превращение веществ, их коренное изменение и есть область химических явлений. (Глинка)

Химия – наука о веществах и их превращениях, зародилась в Египте технически передовой стране мира. (Некрасов)

Превращения – это вид движения, под движением мы понимаем всякое изменение, то в химии встречаются с таким превращением, как изменение состава или строения. Химия – наука об определенной форме движения материи.

Вещество. Понятие отождествлялось с понятием материи. Промежуточное понятие – макротело, тело. Материя – и вещество, и поле. Дополнение возникло. Чем крупнее частица, тем резче выражена ее индивидуальность, отличность от поля. Чем мельче частица, тем больше она поле. Идея сближения химии и физики. Роберт Бунзен (1811-1899гг) и Густав Кирхгоф разработал принцип спектрального анализа и открыли цезий и рубидий.

«Химик, который не есть также физик - ничто» Бунзен

«Главный предмет моих занятий – физическая химия» Менделеев

Химия долго носила прикладной характер. Не была богата концептуальными теоретическими идеями. Квантовая мех объяснила валентность, химическую связь, периодичность свойств. Физикализация химии.

Физики XX в подчеркивали, что мир химии несколько большее, чем физические концепции.

«Были бы мы счастливы оставить химические занятия для упорядоченности квантовой физики. Нет» Хиншелвуд

Понятие индивидуальности. Приводит к понятию индивида, личности. Не понятно когда электрон перейдет с одной орбиты на другую. Свобода электрона. Эпикур говорил о произвольном отклонении атома от своей траектории. В химии индивидуальность занимает определенное место, обращает на себя внимание.

Неорганическая химия – наука о химических элементах и образуемых ими простых и сложных химических индивидах. (Погодин и Мостовенко)

Удивление. Как можно объяснить разнообразие индивидуальностей исходя из определенного набора одинаковых кирпичиков?

Гниение и квашение. Дело химиков или природных процессов.

Химия – часть естествознания. Наука о природе.

Способность материальных тел превращаться друг в друга. Концептуально изучение этой способности расширяет представление человека об окружающем мире. В прикладном аспекте выступает теоретической основой для поиска способов получения нужных веществ. Прикладной аспект химии является важным. Основное ориентирование на прикладное. Развивает технологию превращения одних тел в другие. По генезису – это наука о природе. Но она связана с вопросами развития человеческой цивилизации. Основа технических и технологических знаний. Природа – совокупность внешних по отношению к сознанию объектов тел, явлений. Мир объективной реальности, но не весь мир, а только тот, который противостоит человеку, вместе с созданным им миром истории, культуры, цивилизации. Мир человека вбирает в себя природу, но в преобразованном виде. Человеческий мир противостоит природе как искусственная среда. Химия выступает мощным средством преобразования природы.

Как в химии совершается процесс познания. Важен эмпирический опыт, чувственное познание. Химики любят подержать вещество в руках.

Бунзен оглох. Натуралисты, любители природы. Идентификация химического вещества. Приборное мышление. Метод исследования превращения веществ. Исследование состава вещества при разложении. Подкрепляется синтезом. Получение сложного из простого.

Качественный и количественный анализ. Первый предшествует второму.

Выбор метода количественного измерения зависит от результатов качественного анализа.

Лавуазье и Ломоносов.

Стехиометрия. Дала теоретическое обоснование исследованием количественных закономерностей реакций. Иеремия Рихтер основал стехиометрию. Нем. Химик. Окончил Кенигсбергский ун-т, зная точку зрения Канта на химию (это искусство, а не наука, так как нет математического аппарата). Решил ее опровергнуть. Опубликовал «Начала стехиометрии или способ измерения химических элементов». Эквиваленты.

Идеи Рихтера не замечались. 1806 г таблицы опубликовали.

«Стехион» – элемент, «метрео» – измеряю.

Дата добавления: 2013-12-12