Тема 1. Эпоха классического естествознания

ДЕ2 ФИЗИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ МИРА

Эпоха классического естествознания. Механистическая картина мира

Многие столетия люди наблюдали движение тел, но Г. Галилей (16 век) был первым, кто разглядел за этим определенный физический закон. В путанице движений он выделил свойство тел сохранять свою скорость (закон инерции). Закон инерции Галилей применил к движению в конкретных случаях и тем положил начало механике, которую мы теперь называем классической. Галилей сделал два принципиально важных шага: обратился к эксперименту и соединил физику с математикой.

Решаю­щий вклад в механику внес И. Ньютон. Эксперимент в работах Ньютона начал играть фундаментальную роль ("Гипотез не измышляю"). Он разработал основы дифференциального и интегрального исчислений, необходимых для точного описания механических процессов, и принципиально завершил создание механики. Эта теория была развита и отшлифована до совершенства последователями Ньютона.

Еще в средние века стали формироваться представления о мире как о сложном механизме, созданном искусным творцом, а после­дующие успехи механики упрочили эти представления. Любой меха­низм состоит из деталей. Так и в природе: неживая природа состоит из "деталей" погрубее, живая - из более тонких. Но в конечном итоге такими деталями могут быть атомы.

Довести представление о мироздании до образа сложного механи­ческого устройства выпало на долю П. Лапласа. Именно в его трактовке Вселенная впервые предстала в образе автомата, в которой живым существам отводилась роль придатков гигантской непрерывно рабо­тающей машины. Постепенно формируется новая парадигма: все явления имеют чисто механическое объяснение.

Термином "парадигма" именуют господствующую систему взглядов, которую общество в какой-то период принимает как основопола­гающую.

На каждом этапе развития науки определенная парадигма базируется на соответствующем наборе фактов. Факты, накапливаясь, вступают в противоречие с существующей парадигмой. Назревает революция во взглядах, научная революция. Происходит ломка устоявшихся воззрений и смена парадигмы. Так, гелиоцентрическая парадигма сменила геоцентрическую, когда появилось учение Коперника.

Итак, в 18-м веке сформировалась, в 19-м веке утвердилась и продержалась до нашего столетия парадигма, возникшая благодаря впечатляющим успехам механики. Механика стала частью миро­воззрения. Поэтому иногда эту парадигму именуют механистической картиной мира или ньютоновской парадигмой.

Ньютоновская парадигма господствовала в течение нескольких столетий вплоть до нашего века. Механистическая картина мира явилась важной ступенью в развитии наук о природе. В ней можно выделить четыре концептуальных момента:

Во-первых, она выстроена на законах ньютоновской механики, к которым сводились все явления, в том числе - на уровне молекул, которые в своих движениях также подчиняются законами механики

Во-вторых, предполагалось, что микромир аналогичен макро­миру, то есть, что механика описывает также движение микрочастиц.

В-третьих, в этом мире действуют однозначные причинно-следственные связи. Мир предопределен. В нем нет места случайности.

В-четвертых, в механистической картине мира отсутствует раз­витие. Мир в целом таков, каким он был всегда.

Тема 2. Пространство и время в естествознании

2.1 Корпускулярная и континуальная концепции в представлениях о пространстве и времени

В процессе познания Вселенная предстает как совокупность от­дельных структур: атомы, молекулы, макротела и др. Материальные структуры определенным образом упорядочены. Существуют две фундаментальные формы описания упорядоченности материальных тел и процессов: пространственная и временная. Им соответствуют научные понятия пространства и времени.

Понятие пространства позволяет описывать порядок сосуществования материальных объектов по признакам "слева-справа", "дальше - ближе", "сверху - снизу", "больше по размерам-меньше".

Понятие времени выражает порядок смены событий по признаку "раньше - позже".

Пространство и время органически связаны с материей и самостоятельного обособленного от материи существова­ния иметь не могут. Основы такого взгляда на пространство и время заложил Аристотель и в 17 в. развил Г.В.Лейбниц. Дальнейшее углубление этого представления о пространстве и времени осуществил Эйнштейн в теории относительности.

Иное представление о пространстве опирается на идеи Демок­рита. По Демокриту пространство существует само по себе, независи­мо от материи и является "вместилищем" тел. Оно может быть запол­нено телами, а может быть пустым в виде особого реального объекта. Ньютон развил эту идею до четкого представления об абсолютном пространстве и абсолютном времени, независимых друг от друга и не связанных с материей. С точки зрения современной физики такое представление неверно, но тем не менее вполне может быть использовано в узких рамках ньютоновской механики.

В современной физике строго доказано, что пространство и время неразрывно связаны между собой, то есть составляют единое четырех­мерное пространство-время. Это доказательство осуществлено Эйнштейном в рамках специальной теории относительности. В общей теории относительности установлена количественная связь геометрических свойств (метрики) пространства-времени с материей. Вблизи тяготеющих масс пространство-время "искривляется" и уже не является привычным для нас, используемым в классической физике (так называемым эвклидовым).

Установлено, что пространство и время обладают тремя фун­даментальными свойствами ̶ тремя видами симметрии: время однородно, а пространство однородно и изотропно.

Изотропность пространства означает, что в любых направле­ниях его свойства абсолютно одинаковы (то есть пространство обла­дает симметрией относительно операции поворота).

Однородность пространства (симметрия относительно операции сдвига, перемеще­ния) означает одинаковость свойств пространства в различных его точках.

Аналогичная симметрия времени относительно "сдвига" (вы­бора момента начала отсчета времени) отражает одинаковость его свойств в прошлом, настоящем и будущем.

Дата добавления: 2014-01-05