Фізична картина світу

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

Реферат
ФІЗИЧНА КАРТИНА СВІТУ.

Зміст:
Глава 1. Введення
Глава 2. Механістична картина світу
Глава 3. Електромагнітна картина світу
Глава 4. Становлення сучасної фізичної картини світу
Глава 5. Матеріальний світ
Бібліографічний список

Глава 1. Введення.
Історія науки свідчить, що природознавство, що виникло в ході наукової революції XVI-XVII ст., Було пов'язано довгий час з розвитком фізики. Саме фізика була і залишається найбільш розвиненою і концепціям і аргументам, багато в чому визначив цю картину. Ступінь розробленості фізики була настільки велика, що вона могла створити власну фізичну картину світу, на відміну від інших природничих наук, які лише в XX ст. змогли поставити перед собою це завдання (створення хімічної і біологічної картин світу). Тому, починаючи розмову про конкретні досягнення природознавства, ми почнемо його з фізики, з картини світу, створеній цією наукою.
Поняття "фізична картина світу" вживається давно, але лише останнім часом воно стало розглядатися не лише як підсумок розвитку фізичного знання, а й як особливий самостійний вид знання - саме загальне теоретичне знання у фізиці (система понять, принципів і гіпотез), що служить вихідної основою для побудови теорій. Фізична картина світу, з одного боку, узагальнює всі раніше отримані знання про природу, а з іншого - вводить у фізику нові філософські ідеї і обумовлені ними поняття, принципи і гіпотези, яких до цього не було і які докорінно змінюють основи фізичного теоретичного знання: старі фізичні поняття і принципи ламаються, нові виникають, картина світу змінюється. Ключовим у фізичної картині світу служить поняття "матерія", на яке виходять найважливіші проблеми фізичної науки. Тому зміна фізичної картини світу пов'язана зі зміною уявлень про матерію. В історії фізики це відбувалося два рази. Спочатку був зроблений перехід від атомістичні, корпускулярних уявлень про матерію до польових - континуальним. Потім, у XX ст., Континуальних уявлення були замінені сучасними квантовими. Тому можна говорити про три послідовно змінювали один одного фізичних картинах світу.
Однією з перших виникла механістична картина світу, оскільки вивчення природи почалося з аналізу найпростішої форми руху матерії - механічного переміщення тіл.

Глава 2. Механістична картина світу
Вона складається в результаті наукової революції XVI-XVII ст. на основі робіт Галілео Галілея, який встановив закони руху тіл при вільному падінні і сформулював механічний принцип відносності. Але головна заслуга Галілея в тому, що він вперше застосував для дослідження природи експериментальний метод разом з вимірами досліджуваних величин і математичною обробкою результатів вимірювань. Якщо експерименти ставилися і раніше, то математичний їх аналіз вперше систематично став застосовувати саме Галілей.
Принципова відмінність нового методу дослідження природи від раніше існуючого натурфилософского способу складалося, отже, в тому, що в ньому гіпотези систематично перевірялися досвідом. Експеримент можна розглядати як питання, звернений до природи. Щоб отримати на нього певну відповідь, необхідно так сформулювати питання, щоб отримати на нього цілком однозначний і певну відповідь. Для цього слід так побудувати експеримент, щоб по можливості максимально ізолюватися від впливу сторонніх чинників, які заважають спостереженню досліджуваного явища в "чистому вигляді". У свою чергу гіпотеза, що є питання до природи, повинна допускати емпіричну перевірку виведених з неї деяких наслідків. У цих цілях, починаючи з Галілея, стали широко використовувати математику для кількісної оцінки результатів експериментів.
Таким чином, нове експериментальне природознавство на відміну від натурфілософських здогадок і умоглядів минулого стало розвиватися в тісній взаємодії теорії і досвіду, коли кожна гіпотеза або теоретичне припущення систематично перевіряються досвідом і вимірами.
Ключовим поняттям механістичної картини світу було поняття руху. Саме закони руху Ньютон вважав фундаментальними законами світобудови. Тіла мають внутрішнім вродженою властивістю рухатися рівномірно і прямолінійно, а відхилення від цього руху пов'язані з дією на тіло зовнішньої сили (інерції). Мірою інертності є маса, інше найважливіше поняття класичної механіки. Універсальним властивістю тіл є тяжіння.
Ньютон, як і його попередники, надавав великого значення спостереженнями та експерименту, вбачаючи в них найважливіший критерій для відділення помилкових гіпотез від справжніх. Тому, він різко виступав проти так званих прихованих якостей, за допомогою яких послідовники Аристотеля намагалися пояснити багато явищ і процеси природи.
Ньютон висуває абсолютно новий принцип дослідження природи, згідно з яким вивести два або три загальних початку руху з явища і після цього викласти, яким чином властивості і дії всіх тілесних речей випливають з цих явних почав, - було б дуже важливим кроком у філософії, хоча причини цих почав і не були ще відкриті.
Ці початку руху і являють собою основні закони механіки, які Ньютон точно формулює в своїй головній праці "Математичні начала натуральної філософії", опублікованому в 1687г.
Перший закон, який часто називають законом інерції, стверджує: кожне тіло продовжує утримуватися в своєму стані спокою або рівномірного прямолінійного руху, поки й оскільки воно не потребує прикладеними силами змінити цей стан.
Цей закон, як зазначалося вище, було відкрито ще Галілеєм, який відмовився від колишніх наївних уявлень, що рух існує лише тоді, коли на тіло діють сили. Шляхом уявних експериментів він зумів показати, що в міру зменшення впливу зовнішніх сил тіло буде продовжувати свій рух, так що за відсутності зовнішніх сил воно повинно залишатися або в спокої, або в рівномірному і прямолінійному русі. Звичайно, в реальних рухах ніколи не можна повністю звільнитися від впливу сил тертя, опору повітря та інших зовнішніх сил, і тому закон інерції представляє собою ідеалізацію, в якій відволікаються від дійсно складної картини руху і воображаютсебе картину ідеальну, яку можна отримати шляхом граничного переходу, т . е. за допомогою безперервного зменшення дії на тіло зовнішніх сил і переходу до такого стану, коли вплив стане рівним нулю.
Другий основний закон займає в механіці центральне місце: зміна кількості руху пропорційно прикладеній діючій силі і відбувається по напрямку тієї прямої, по якій ця сила діє.
Третій закон Ньютона: дії завжди є рівна і протилежно спрямована протидія, інакше взаємодії двох тіл один на одного між собою рівні і спрямовані в протилежні сторони.
Виникає питання, яким способом були відкриті ці основні закони або принципи механіки? Нерідко говорять, що вони виходять шляхом узагальнення раніше встановлених приватних або навіть спеціальних законів, якими є, наприклад, закони Галілея і Кеплера. Якщо міркувати за законами логіки, такий погляд не можна визнати правильним, бо не існує жодних індуктивних правил отримання загальних тверджень з приватних. Ньютон вважав, що принципи механіки встановлюються за допомогою двох протилежних, але в той же час взаємопов'язаних методів - аналізу та синтезу.
Відкриття принципів механіки дійсно означає справді революційний переворот, який пов'язаний з переходом від натурфілософських здогадок та гіпотез про "прихованих" якостях і спекулятивних вигадок до точного експериментального природознавства, в якому всі припущення, гіпотези та теоретичні побудови перевірялися спостереженнями і досвідом. Оскільки в механіці відволікаються від якісних змін тіл, остільки для її аналізу можна було широко користуватися математичними абстракціями та створеним самим Ньютоном і одночасно Лейбніцем (1646-1716) аналізом нескінченно малих. Завдяки цьому вивчення механічних процесів було зведено до точного математичного їх опису.
На основі механістичної картини світу в XVIII-початку XIX ст. була розроблена земна, небесна і молекулярна механіка. Швидкими темпами йшов розвиток техніки. Це призвело до абсолютизації механістичної картини світу, до того, що вона стала розглядатися в якості універсальної.
В цей же час у фізиці почали накопичуватися емпіричні дані, які суперечать механістичної картині світу. Так, поряд з розглядом системи матеріальних точок, повністю відповідала корпускулярним уявленням про матерію, довелося ввести поняття суцільного середовища, пов'язане по суті справи, вже не з корпускулярними, а з континуальним уявленнями про матерію. Так, для пояснення світлових явищ вводилося поняття ефіру - особливої ​​тонкої і абсолютно неперервною світловий матерії.
Ці факти, що не укладаються в русло механістичної картини світу, свідчили про те, що протиріччя між усталеною системою поглядів і даними досвіду виявилися непримиренними. Фізика потребувала в істотній зміні уявлень про матерію, у зміні фізичної картини світу.

Глава 3. Електромагнітна картина світу
У процесі тривалих роздумів про сутність електричних і магнітних явищ М. Фарадей прийшов до думки про необхідність заміни корпускулярних уявлень про матерію континуальним, безперервними. Він зробив висновок, що електромагнітне поле суцільно безперервно, заряди в ньому є точковими силовими центрами. Тим самим відпало питання про побудову механістичної моделі ефіру, розбіжності механістичних уявлень про ефір із реальними досвідченими даними про властивості світла, електрики і магнетизму.
Одним з перших ідеї Фарадея оцінив Максвелл (1831-1879). При цьому він підкреслював, що Фарадей висунув нові філософські погляди на матерію, простір, час і сили, багато в чому змінювали колишню механистическую картину світу.
Погляди на матерію змінювалися кардинально: сукупність неподільних атомів переставала бути кінцевим межею подільності матерії, в якості такого приймалося єдине абсолютно неперервний безмежне поле з силовими точковими центрами - електричними зарядами і хвильовими рухами в ньому.
Рух розумілося не тільки як просте механічне переміщення, первинним по відношенню до цієї форми руху ставало поширення коливань у поле, яке описувалося не законами механіки, а законами електродинаміки.
Хоча закони електродинаміки, як і закони класичної механіки, однозначно зумовлювали події, і випадковість все ще намагалися виключити з фізичної картини світу, створення кінетичної теорії газів ввело в теорію, а потім і в електромагнітну картину світу поняття ймовірності. Правда, поки фізики не залишали надії знайти за імовірнісними характеристиками чіткі однозначні закони, подібні законам Ньютона.
Нова електромагнітна картина світу пояснила велике коло явищ, незрозумілих з точки зору колишньої механістичної картини світу. Вона глибше розкрила матеріальна єдність світу, оскільки електрика і магнетизм пояснювалися на основі одних і тих же законів.
Однак і на цьому шляху незабаром стали виникати непереборні труднощі. Так, згідно з електромагнітної картині світу, заряд став вважатися
Уточечним центром, а факти свідчили про кінцеву протяжності частки-заряду. Тому вже в електронній теорії Лоренца частинка-заряд всупереч новій картині світу розглядалася у вигляді твердого зарядженого кульки, володіє масою. Незрозумілими виявилися результати дослідів
Майкельсона 1881-1887 рр.., Де він намагався виявити рух тіла по інерції за допомогою приладів, що знаходяться на цьому тілі. За теорією Максвелла, такий рух можна було виявити, але досвід не підтверджував цього.
До кінця XIX ст. накопичувалося все більше непояснених невідповідностей теорії і досвіду. Одні були обумовлені недобудованого електромагнітної картини світу, інші взагалі не узгоджувалися з континуальним уявленнями про матерії: труднощі в поясненні фотоефекту, лінійчатий спектр атомів, теорія теплового випромінювання.
Приймаючи закони електродинаміки в якості основних законів фізичної реальності, А. Ейнштейн ввів в електромагнітну картину світу ідею відносності простору і часу і тим самим усунув протиріччя між розумінням матерії як певного виду поля і ньютоновскими уявленнями про простір і час. Введення в електромагнітну картину світу релятивістських уявлень про простір і час відкрило нові можливості для її розвитку.
З кінця XIX ст. виявлялося все більше непримиренних протиріч між електромагнітної теорією і фактами. У 1897р. було відкрито явище радіоактивності і встановлено, що воно пов'язане з перетворенням одних хімічних елементів в інші і супроводжується випусканням альфа-і бета-променів. На цій основі з'явилися емпіричні моделі атома, що суперечать електромагнітної картині світу.

Глава 4. Становлення сучасної фізичної картини світу
В кінці XIX ст. і на початку ХХ ст. в природознавстві були зроблені найбільші відкриття, які докорінно змінили наші уявлення про картину світу. Перш за все, це відкриття, пов'язані з будовою речовини, і відкриття взаємозв'язку речовини та енергії. Якщо раніше останніми неподільними частками матерії, з яких складається природа, вважалися атоми, то в кінці XIX ст. були відкриті електрони, що входять до складу атомів. Пізніше було встановлено будову ядер атомів, які складаються з протонів (позитивно заряджених частинок) і нейтронів (позбавлених заряду частинок).
Згідно першої моделі атома, побудованої англійським вченим Ернестом Резерфордом (1871-1937), атом уподібнювався мініатюрною сонячною системою, в якій навколо ядра обертаються електрони. Така система була, однак, нестійкою: працюють електрони, втрачаючи свою енергію, врешті-решт, повинні були впасти на ядро. Але досвід показує, що атоми є дуже стійкими утвореннями і для їх руйнування потрібні величезні сили. У зв'язку з цим колишня модель будови атома була значно вдосконалена видатним фізиком Нільсом Бором (1885-1962), який припустив, що при обертанні за так званим стаціонарним орбітах електрони не випромінюють енергію. Така енергія випромінюється або поглинається у вигляді кванта, або порції енергії, тільки при переході електрона з однієї орбіти на іншу.
У 30-ті роки XX ст. було зроблено інше найважливіше відкриття, яке показало, що всі елементарні частинки речовини, наприклад електрони, володіють не тільки корпускулярними, але і хвильовими властивостями. Таким шляхом було доведено експериментально, що між речовиною і полем не існує непрохідної межі: за певних умов елементарні частинки речовини виявляють хвильові властивості, а частки поля-властивості корпускул. Це явище отримало назву дуалізму хвилі і частинки - уявлення, яке ніяк не вкладалося в рамки звичайного здорового глузду. До цього фізики дотримувалися переконання, що речовина, що складається з різноманітних матеріальних частинок, може мати лише корпускулярними властивостями, а енергія поля - хвильовими властивостями. З'єднання в одному об'єкті корпускулярних і хвильових властивостей абсолютно виключалося. Але під тиском неспростовних експериментальних результатів учені змушені були визнати, що мікрочастинки одночасно володіють як властивостями корпускул, так і хвиль.
Так склалися нові, квантово-польові уявлення про матерію, які визначаються як корпускулярно-хвильовий дуалізм - наявність у кожного елемента матерії властивостей хвилі і частинки. Пішли в минуле і уявлення про незмінність матерії. Однією з основних особливостей елементарних частинок є їх універсальна взаємозалежність і взаімопревращаемость. У сучасній фізиці основним матеріальним об'єктом є квантове поле, перехід його з одного стану в інший змінює число частинок.
Остаточно затверджуються подання про відносність простору і часу, залежність їх від матерії. Простір і час перестають бути незалежними один від одного і, відповідно до теорії відносності, зливаються в єдиному чотиривимірному просторово-часовому континуумі.
Ці нові світоглядні підходи до дослідження природничо-наукової картини світу зробили значний вплив як на конкретний характер пізнання в окремих галузях природознавства, так і на розуміння природи, наукових революцій в природознавстві. Але ж саме з революційними перетвореннями в природознавстві пов'язана зміна уявлень про картину природи.
Квантово-польова картина світу і в даний час знаходиться в стані становлення. З кожним роком до неї додаються нові елементи, висуваються нові гіпотези, створюються і розвиваються нові теорії.

Глава 5. Матеріальний світ
Природничі науки, почавши вивчення матеріального світу з найбільш простих безпосередньо сприймаються людиною матеріальних об'єктів, переходять далі до вивчення складних об'єктів глибинних структур матерії, що виходять за межі людського сприйняття і несумірних з об'єктами повсякденного досвіду.
Застосовуючи системний підхід, природознавство не просто виділяє типи матеріальних систем, а розкриває їх зв'язок і співвідношення.
У науці виділяються три рівні будови матерії.
1. Мікросвіт - світ гранично малих, безпосередньо не спостерігаються мікрооб'єктів, просторова розмірність яких обчислюється від 10 - 8 до 10 - 16 см, а час життя - від нескінченності до 10 - 24 с.
Основні структурні елементи: молекули, атоми, елементарні частинки.
2. Макросвіт - світ макрооб'єктів, розмірність яких співвідносна з масштабами людського досвіду. Просторові величини виражаються в міліметрах, сантиметрах і кілометрах, а час - у секундах, хвилинах, годинах, роках.
Основні структурні елементи: тіла на Землі, Земля та інші планети, Зірки, гравітаційні й електромагнітні поля.
3. Мегасвіт - світ величезних космічних масштабів і швидкостей, відстань в якому вимірюється світловими роками, а час існування космічних об'єктів - мільйонами і мільярдами років.
Основні структурні елементи: Галактики, гравітаційні й електромагнітні поля.
І хоча на цих рівнях діють свої специфічні закономірності, мікро-, макро-і мегасвіті найтіснішим чином взаємопов'язані. Ні жорсткого кордону, однозначно розділяє мікро-, макро-і мегасвіті. При безсумнівному якісну відмінність вони пов'язані конкретними процесами взаємопереходів. Наша Земля являє макросвіт. Але в якості однієї з планет Сонячної системи вона одночасно виступає і як елемент мегасвіту.

Бібліографічний список
1. Ахієзер, AM Сучасна фізична картина світу / AM Ахієзер, М.П. Рекало. - М.: Світ, 1980.
2. Гейзенберг, В. Фізика і філософія / В. Гейзенберг. - М.: Думка, 1989.
3. Гудков, Н.А. Ідея "великого синтезу" у фізиці / Н.А. Гудков. - Київ: Наук. думка, 1990.
4. Зеліг, К.А. А. Ейнштейн / К.А. Зеліг. - М.: Атоміздат, 1964.
5. Пахомов, К.Я. Становлення фізичної картини світу / К.Я. Пахомов. - М.: Знання, 1985.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Реферат
39.8кб. | скачати


Схожі роботи:
Картина світу 6
Електромагнітна картина світу
Культурна картина світу
Наукова картина світу
Механічна картина світу
Філософська картина світу
Природно наукова картина світу
Картина світу в Росії та Китаї
Сучасна наукова картина світу
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru