Порівняльний аналіз класичної та некласичної стратегій природничо-наукового мислення

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

скачати

Зміст



Введення

Глава 1. Класична наука

1.1 Виникнення класичної науки

1.2 Класична фізика і астрономія

1.3 Система Ньютона

Глава 2. Некласична наука

2.1 Виникнення некласичної науки

2.2 Революція у фізиці на рубежі XIX і XX століть

2.3 Квантова теорія

2.4 Теорія відносності

Висновок

Список літератури

Введення

Класична наука вивчала світ, що існує незалежно від людини, об'єктивний. Вона робила акцент на дослідженні об'єктів самих по собі і думала, що знання є відображенням дійсності, копіями речей і відносин між ними. Сучасна наука визнала залежність достовірного знання від пізнає людини і неможливість об'єктивного знання. Вона все більше акцентує увагу на інструментальному характері знань, на місце людини в створюваному ним світі, на ролі відкритих нею істин в житті людини. Це змушує говорити про гуманітаризації («олюднення») сучасної науки.

Наука в сучасному сенсі слова з'являється у Новий час (XVII - XVIII ст.) І відразу ж починає дуже динамічно розвиватися. Спочатку в XVII ст. закладаються основи сучасного природознавства: розробляються дослідно-математичні методи наук про природу (зусиллями Ф. Бекона, Р. Декарта, Дж. Локка) і класична механіка, що лежить в основі класичної фізики (зусиллями Г. Галілея, І. Ньютона, Р. Декарта, Х. Гюйгенса), що спиралася на класичну математику (зокрема, на геометрію Евкліда). У цей період наукове знання стає в повному сенсі слова доказовим, систематизованим, що спирається на спеціальні дослідницькі процедури. Тоді ж з'являється, нарешті, наукове співтовариство, що складається з професійних науковців, яка починає обговорювати наукові проблеми, з'являються спеціальні установи (Академії наук), що сприяють прискоренню обміну науковими ідеями. Тому саме з XVII ст. говорять про появу науки як соціального інституту.

Розвиток західноєвропейської науки йшло не тільки за рахунок накопичення знань про світ і про себе саму. Періодично відбувалися зміни всієї системи готівкового знання - наукові революції, коли наука сильно змінювалася. Тому в історії західноєвропейської науки виділяють 3 періоди та пов'язані з ними типи раціональності: 1) період класичної науки (XVII - початок ХХ ст.), 2) період некласичної науки (1-я половина ХХ століття), 3) період постнекласичної науки (2 -я половина ХХ століття). У кожен з періодів розширюється поле досліджуваних об'єктів (від простих механічних до складних, саморегульованим і саморозвивається об'єктам) та змінюються підгрунтя наукової діяльності, підходи вчених до дослідження світу - як кажуть, «типи раціональності».

Мета даної курсової роботи - провести порівняльний аналіз класичної та некласичної стратегій природничо-наукового мислення. Для цього були поставлені наступні завдання:

розглянути період класичної науки;

розглянути період некласичної науки;

провести їх порівняльний аналіз.

РОЗДІЛ 1. КЛАСИЧНА НАУКА

1.1 Виникнення класичної науки

Класична наука з'являється в результаті наукової революції XVII століття. Вона все ще пов'язана пуповиною з філософією, тому що математика і фізика продовжують вважатися розділами філософії, а філософія - наукою. Філософська картина світу будується натуралістами як наукова механістична картина світу. Таке науково-філософське вчення про світ називається «метафізичним». Воно виходить на основі класичного типу раціональності, який складається в класичній науці. Йому характерні детермінізм (уявлення про причинно-наслідкового взаємозв'язку і взаємозумовленості явищ і процесів реальності), розуміння цілого як механічної суми частин, коли властивості цілого визначаються властивостями частин, а кожна частина вивчається однією наукою, і віра в існування об'єктивної та абсолютної істини, яка вважається відображенням, копією природного світу. Основоположники класичної науки (Г. Галілей, І. Кеплер, І. Ньютон, Р. Декарт, Ф. Бекон та ін) визнавали існування Бога-творця. Вони вважали, що він творить світ у відповідність з ідеями свого розуму, які втілюються в об'єктах і явищах. Завдання вченого - відкрити божественний задум і виразити його у вигляді наукових істин. Їх уявлення про світ і пізнанні і стало причиною появи виразу «наукове відкриття» і розуміння сутності істини: якщо вчений відкриває те, що існує крім нього і лежить в основі всіх речей, наукова істина об'єктивна і відображає реальність. Однак у міру збільшення знань про природу класичне природознавство все більше приходило в зіткнення з ідеєю незмінних законів природи і абсолютності істини.

1.2 Класична фізика і астрономія

У XVII ст., З'являється перша фізична теорія, відповідна сучасним уявленням про науку - класична механіка. З цього часу і майже 200 з гаком років класична механіка служила теоретичним фундаментом раціоналізму в науці, причому як у науках про природу, так і в гуманітарних науках. Біля її витоків стояли Галілео Галілей (1564-1642), Рене Декарт (1596-1650), Християн Гюйгенс (1629-1695), Ісаак Ньютон (1643-1727).

Х. Гюйгенс розробив хвильову теорію світла. У ній стверджувалося, що світлові хвилі поширюються в ефірі, що представляє собою пронизливий всі тіла тонку матерію. Поширення світла відбувається завдяки поширенню коливань ефіру. Кожна окрема точка ефіру коливається у вертикальному напрямку, а коливання всіх точок створюють картину хвилі, яка переміщається в просторі від одного моменту часу до іншого. Емпіричним підтвердженням ідеї ефіру можна вважати поширення хвиль на поверхні води. Хвиля йде, а вода стоїть на місці, але її поверхню рухається вгору і вниз. Гюйгенс кращим доказом своєї хвильової теорії вважав той факт, що два промені світла, перетинаючись, пронизують один одного без перешкод і збурень.

Г. аліл (1564-1642) вважав, що науковий метод полягає не в пасивному спогляданні і умогляді, а в експерименті і перевірив правильність фізичних уявлень Аристотеля. Виявилося, що тіла падають з однаковим прискоренням, незалежно від ваги, Земля обертається і не є центром Всесвіту, обертається і Сонце, але всякий рух відносно (Реалі, Антисери 1996: 98-134). З відкриттями М. Коперника, Дж. Бруно, І. Кеплера, Г. Галілея і Ф. Бекона стало затверджуватися уявлення, що все, що відбувається підпорядковується єдиним природним законам (каузальний погляд, на відміну від цільового у Аристотеля)

Галілей обгрунтував геліоцентричну систему Коперника, сформулював закон інерції і визначив принципи дослідження матеріальних тіл у фізиці, які увійшли в закінчену теорію механіки для ізольованих систем І. Ньютона. Він представив її у творі під назвою «Математичні начала натуральної філософії», опублікованому на латині в 1686 р. Ньютон першим використав математичний метод звернення фізичних законів у кількісно вимірні результати, які можна було підтвердити спостереженнями, і, навпаки, виводити фізичні закони на основі таких спостережень.

Спостережна астрономія зробила великий крок вперед на рубежі XVI - XVII ст. завдяки винаходу телескопа. Ім'я творця телескопа в історії не збереглося, зате відомо, що в 1609 р. у Венеції Галілей продемонстрував виготовлений ним телескоп, за допомогою якого зробив чимало чудових відкриттів і увійшов до числа засновників небесної механіки, до яких належали також німецький учений Йоганн Кеплер і англійський натураліст Ісаак Ньютон.

Кеплером у 1605 р. були відкриті перший і другий закони планетних рухів. Перший закон стверджував, що орбіти мають не кругову, а еліптичну форму, другий - давав опис зміни швидкості руху планети по орбіті, заперечуючи принцип рівномірності небесних рухів. Ці два закони руху планет були встановлені для Марса з урахуванням великих обчислень і викладені в його головній праці «Нова астрономія». В іншій його роботі, «Гармонія світу», опублікованій в 1619 р., до двох перших додавався третій закон, що встановлює математичне відношення параметрів еліптичного руху.

У XVII і XVIII століттях розвиток астрономії вирішальним чином визначалося використанням вдосконалених телескопів і розвитком механіки як розділу експериментально-математичної фізики. Вінцем класичної астрономії стала теорія, звана «небесна механіка» - та ж сама, що стала вінцем класичної фізики. Як вже зазначалося, вона була викладена І. Ньютоном в «Математичних засадах натуральної філософії» (1687 р.), в якій він узагальнив ідеї і досягнення Галілея і Кеплера. Під закони Кеплера Ньютон підвів теоретичну підставу у вигляді закону всесвітнього тяжіння, тобто форму орбіт небесних тіл він пояснив дією на них сил тяжіння. Ньютон обгрунтував також висновки про те, що під дією сил тяжіння обертаються небесні тіла повинні бути сплюснені біля полюсів, і що планети не переносяться по колам матеріальними вихорами (і таким чином спростував поділювану Р. Декартом гіпотезу про існування ефірних вихорів).

Еволюцію астрономії в Новий час стимулювало розвиток інших видів діяльності. Так, розширення мореплавання в XVII-XVIII ст. потребували дедалі досконаліших астрономічних даних - перш за все для точного визначення довготи і широти. Астрономія стає справою державної ваги, держави фінансують астрономічні дослідження, внаслідок чого практична астрономія перетворюється на систематичне заняття прийнятих на службу фахівців-астрономів. Вони вели копітку і рутинну постійну роботу, яка полягала, з одного боку, у спостереженнях за зоряним небом, з іншого - у наполегливій боротьбі за все більш високу точність спостережень і вимірювань, для чого постійно вдосконалювали наукові методи і свої інструменти. Для вирішення окремих і загальних проблем силами Європейських держав у цей час організовуються спеціальні експедиції астрономів в різні частини світу. Державна підтримка надзвичайно допомогла розвитку астрономії.

1.3 Система Ньютона

Лагранж називав Ньютона не тільки найбільшим, але й найщасливішим генієм: «Систему світу можна встановити тільки один раз». Щастя полягало в тому, що, на думку Лагранжа, система Ньютона була єдино вірною і становила вічне, непохитну істину.

Всесвіт, за Ньютоном, - це світ окремих тіл (речей), що складаються з частинок-корпускул. Корпускули абсолютно міцні, неподільні, непроникні, мають масу і вагою, тому і складаються з них тіла також мають масу і вагою. Світло Ньютон також представляв потоком корпускул. Тіла перебувають у тривимірному просторі, що описується евклідової геометрією, воно постійно і перебуває в спокої. Тіла можуть переміщатися в просторі по безперервним траєкторіями. Їхній рух описується законами механіки і відбувається в часі. Простір і час є основними (фундаментальними) категоріями фізики.

Центральне місце в механіці Ньютона займають три закони руху і закон тяжіння, які вважалися застосовні як до руху земних тіл, так і до руху небесних тіл.

Перший закон руху (закон інерції) говорить: всяке тіло (матеріальна точка) перебуває в стані спокою або рівномірного прямолінійного руху до тих пір, поки діють на нього сили не змінять цей стан. Системи, в яких виконується закон інерції і які перебувають у спокої або рухаються рівномірно і прямолінійно, називаються інерційних. Другий закон механіки говорить: добуток маси тіла на його прискорення дорівнює діючій силі, а напрям прискорення збігається з напрямком сили.

Третій закон Ньютона говорить: дії завжди є рівна і протилежна протидія.

Відомий закон тяжіння звучить так: кожне тіло притягує будь-яке інше тіло з силою, пропорційною масам цих тіл і квадрату відстані між ними, а принцип відносності визначає, що всі фізичні явища відбуваються однаково в усіх інерційних системах; немає якоїсь привілейованої системи відліку (на кшталт центру Землі у фізиці Аристотеля, куди прагне вся матерія).

Ньютонівські уявлення про простір і час міцно утвердилися в науці Нового часу, а його теорія класичної механіки стала зразком наукової теорії. Вона сприяла як формуванню нових уявлень про науку і наукове знання в цілому, так і розробці нових розділів фізики: гідродинаміки, теорії пружності, теорії тепла, молекулярно-кінетичної теорії та ін Наука в цей період починає розумітися як діяльність по отриманню нового знання про явища природного світу, необхідного для вирішення проблем соціально-політичного і виробничого характеру. А наукове знання починає розумітися по аналогії з математичним як ясне, несуперечливе, доказове, математично зображуване істинне знання. Істина тільки одна, тому що наукова істина відкриває божественний закон, керуючий мирозданьем.

РОЗДІЛ 2. Некласична наука

2.1 Виникнення некласичної науки

На межі ХІХ-ХХ ст. відбувається нова революція в науці, в результаті якої руйнувалися існували метафізичні уявлення про будову, властивості, закономірності матерії (погляди на атоми як незмінні, неподільні частки, на механічну масу, на простір і час, на рух і його форми і т.д.) і з'явився новий тип науки - некласичні науки. Для некласичного типу раціональності характерний врахування того, що об'єкт пізнання, а, отже, і знання про нього, залежать від суб'єкта, від використовуваних ним засобів і процедур.

У ХХ столітті в некласичної науці з'явилося усвідомлення залежності всіх наших знань від пізнає людини - суб'єкта. Наприклад, фізики визнають, що у квантовій механіці виходить знання не про частку, як вона існує сама по собі, а про те її стані, в який вона прийшла в результаті впливу на неї приладу в процесі експерименту. І ХХ ст. виявив руйнівний потенціал науки, змусив задуматися про те, як привести у відповідність розвиток науки і гуманістичні ідеали, як зробити їх органічною частиною пізнавальної та практичної діяльності людини.

Велике значення для підготовки наукової революції на рубежі століть мали дослідження процесів випромінювання тіл, що розгорнулися на початку XIX ст. Вони призвели до формування в 1900 р. квантової гіпотези М. Планка, згідно з якою тіла випромінюють енергію не безупинно, як повинно було бути, якщо виходити з того, що енергія - характеристика поля, а поле безперервно. Випромінювання відбувається певними порціями (квантами), з чого випливає, що частки енергії ведуть себе і як хвилі (вони випромінюються як хвилі), і як частки (тому що вони дискретні - переривчастість).

Дискретний характер випромінювання також не вкладався в класичну фізику. Всі спроби звести електромагнітні процеси до механічних процесів в ефірі виявили свою неспроможність, наслідком чого і був висновок про те, що поведінка форми матерії у вигляді електромагнітного поля не вкладаються в рамки законів механіки.

В кінці XIX ст., Крім відкриттів в області електрики і магнетизму, був зроблений ще цілий ряд відкриттів, які послужили причиною наукової революції на рубежі XIX і XX століть: відкриття рентгенівських променів (1895, В. Рентген), електрона (1895, Дж. Томсон) і встановлення залежності його маси від швидкості, відкриття радіоактивності (1896, А. Беккерель), фотоефекту і його законів і ін

Таким чином, якщо до XIX ст. фізика була в основному фізикою речовини і розглядала поведінку матеріальних об'єктів з кінцевим числом ступенів свободи, що володіють кінцевої масою спокою, між якими діють сили, спрямовані за прямими і залежні від відстаней між тілами, то в XIX ст. з'явилися фізичні теорії, в яких сили залежать не тільки від відстаней, але і від швидкостей, і притому не спрямовані за прямими. Поширення сил відбувається не миттєво (як у Ньютона), а з кінцевою швидкістю.

2.2 Революція у фізиці на рубежі XIX і XX століть

- XX столетий показали, что вещество обладает качествами, которыми не может обладать, если классическая механика точно объясняет мир. Відкриття на рубежі XIX - XX століть показали, що речовина має якості, якими не може володіти, якщо класична механіка точно пояснює світ. Воно, як з'ясувалося з вивчення електрона, може не мати точно визначається маси, що руйнує класичні закони збереження маси та руху. Маса в класичній фізиці розумілася як основна ознака матеріальності тіл, тому фізики забили тривогу: «Матерія зникла!». Енергія, як показувала радіоактивність, може братися невідомо звідки, в порушення класичного закону збереження енергії.

Спроби зняти названі суперечності привели до створення нових фізичних теорій, які змусили переглянути уявлення про простір, час і речовині, характерні для класичної фізики. Це були дві концепції - теорія квантів і теорія відносності, які стали фундаментом для нової фізики.

2.3 Квантова теорія

Квантова теорія кардинально змінила класичні уявлення про речовину. У класичній фізиці Ньютона світ розумівся як складається з матерії, а матерія - з окремих частинок, корпускул. До кінця XIX ст. був відкритий ще один вид матерії - поле. Обидва види матерії, вважалося, підкоряються законам. Це розуміння устрою світу закріпилося у детерміністській принципі, сформульованому у XIX ст. французьким фізиком П'єром Лапласом. Суть цього принципу можна викласти таким чином: у Всесвіті всі явища пов'язані причинно-наслідковим зв'язком, яка має закономірний характер. Закони дозволяють за її станом в певний момент точно розрахувати, як буде розвиватися Всесвіт і яким буде її стан в наступний цікавий для нас момент.

Досліджував теплові випромінювання М. Планк встановив, що в процесах випромінювання енергія може бути віддана і поглинена не безперервно і не в будь-яких кількостях, а лише невеликими неподільними порціями, які дослідник назвав квантами дії. Величина енергії кванта визначається за формулою Е = hy, де h - певна константа (постійна Планка), а y - частота світла. Формула була опубліковано 14 грудня 1900 р., який стали вважати днем народження квантової теорії і всієї атомної фізики, тому що поняття кванта дозволило створити модель атомної оболонки і атомного ядра.

Внесок датського фізика Нільса Бора в розвиток квантової теорії полягав у тому, що він приймає теорію квантів і на її основі в 1913 р. створює теорію атома. Вона заснована на двох постулатах, абсолютно несумісних з класичною фізикою: 1) у кожному атомі існують кілька стаціонарних станів, у яких електрон може існувати, не випромінюючи; 2) при переході електрона з одного стаціонарного стану в інший атом випромінює або поглинає порцію енергії. Вона стала першим кроком до ідеї про «хвилі матерії», висунутої французьким фізиком Луї де Бройля.

Де Бройль стверджував, що хвильові властивості поряд з корпускулярними, притаманні всім видам матерії: електронам, протонам, атомам, молекул і навіть макроскопічними тілах. Кожній хвилі відповідає електромагнітна частинка, а будь-якій частці - хвиля. Хвильова механіка де Бройля (1924 р.) пояснювала, чому електрон може вести себе то як частинка, то як хвиля. Виходячи з ідеї де Бройля про хвилі матерії, Ервін Шредінгер в 1926 р. вивів основне рівняння хвильової механіки (рівняння Шредінгера), що дозволяє визначити можливі стану квантової системи та їх зміну в часі. Рівняння містило так звану хвильову функцію y (пси-функцію), яка описує хвилю (в абстрактному, конфігураційному просторі). Псі-функція визначала щільність ймовірності перебування частинки в даній точці. У рамках хвильової механіки атом можна було уявити у вигляді ядра, оточеного своєрідним хмарою ймовірності. За допомогою псі-функції обчислюється ймовірність присутності електрона в певній області простору.

Інакше кажучи, у квантовій механіці різниця між полем і системою частинок зникала.

Експериментальними доказами хвильової теорії речовини стали досліди з виявлення дифракції електронів, нейтронів, атомів і молекул.

Квантова механіка включає також сформульований в 1926 р. німецьким фізиком Вернером Гейзенберг принцип невизначеності, відповідно до якого координати і імпульс рухається частки не можуть одночасно приймати точні значення. Для передбачення положення і швидкості частки, згідно з класичною механіці, важливо мати можливість точно вимірювати її положення і швидкість. Але закони класичної механіки для мікросвіту незастосовні, тому, чим точніше вимірюється положення частки (її координати), тим менш точними виявляються вимірювання швидкості.

Фундаментальним принципом квантової механіки є також принцип додатковості, який Н. Бор сформулював так: «Поняття частинки і хвилі доповнюють один одного і в той же час суперечать один одному, вони є доповнюючими картинами того, що відбувається». Він пояснює, чому не можна одночасно виміряти координати і імпульс рухається частки: як хвилі вони ніби «розмазані» у просторі, тому можна говорити не про їх точні координати, а лише про можливість їхнього виявлення в певному просторі.

Квантова теорія змінила класичні уявлення про структуру матерії. Для класичного розуміння матеріальної частинки було характерно її виділення з навколишнього середовища, володіння власним рухом і місцем знаходження у просторі. У квантовій теорії частка стала представлятися як функціональна частина системи, в яку вона включена, не має одночасно координат і імпульсу (міра руху, Ft), що характеризується її квантовим станом, що представляє собою комбінацію положення і швидкості. У класичній теорії рух розглядалося як перенесення частки, що залишається тотожне самій собі, по певній траєкторії. Двоїстий характер руху частки зумовив необхідність відмови від такого подання руху. Класичний (динамічний) детермінізм поступився місцем імовірнісного (статистичному). Мається на увазі той факт, що квантова теорія пророкує результати вимірювання руху частинок не однозначно, але ряд результатів і їхню ймовірність. Скажімо, якщо ми виконуємо одне і те ж вимір для багатьох однакових систем з однаковими початковими умовами (наприклад, вимірюємо швидкість руху молекул одного і того ж газу при нагріванні на одну і ту ж температуру), ми виявимо, що у нас молекули будуть рухатися з різними швидкостями, і ми можемо передбачити, яка частина з них буде рухатися з однією швидкістю, яка - з іншого, а яка - з третього. Квантова механіка ввела, таким чином в науку елемент непередбачуваності, випадковості і завдала нищівного удару по лапласовскій детермінізмові.

Важливою складовою частиною квантової теорії є квантова статистика або статистична фізика квантових систем, що складаються з великого числа частинок. Квантова статистика відмовляється від подання розрізнення частинок і розглядає їх як тотожні. Вона не ставить собі за мету опис індивідуальних подій, що відбуваються у просторі та часі, як це робила класична фізика, а описує поведінку систем частинок за допомогою статистичного методу з його хвилями ймовірності, а не за допомогою законів класичної фізики.

Поява квантової теорії призвело до створення нової фізичної картини світу. Завдяки цьому фізика з науки, яка вивчає і пояснює механізм явищ, перетворилася в науку, що розробляє методи штучного відтворення фізичних процесів, і стала лідером сучасного природознавства.

2.4 Теорія відносності

У 1905 р. німецький фізик А. Ейнштейн, тоді ще службовець Швейцарського патентного бюро, опублікував основні положення своєї спеціальної теорії відносності (СТО), яку розвинув в 1906 р. Теорія відносності принципово по-новому підійшла до вивчення природи: її предметом є не абсолютна речовина, яка є основою всього існуючого, а взаємозв'язку між різними спостережуваними явищами - подіями. Подія - це щось, що відбувається в певній точці простору і в певний момент часу.

Подія характеризується не трьома, а чотирма координатами, що утворюють чотиривимірний простір-час, або в термінології Ейнштейна, «просторово-часової континуум».

Просторово-часовий континуум також постійний для кожної системи, тому в ньому чим більше довжина тіла, що рухається щодо його довжини в нерухомому стані, тим швидше рухається час у системі цього тіла.

Основні положення СТО були отримані на підставі досвіду, поставленого Альбертом Майкельсона і Едвардом Морлі в 1887 р. для перевірки гіпотези ефіру, в якому нібито рухається Земля і поширюється світло. Вони порівнювали швидкості світла у двох взаємно перпендикулярних напрямках. Згідно механіці Ньютона вони повинні були бути різними для світла, що поширюється в напрямку, протилежному обертанню Землі, і для світу, який поширюється перпендикулярно рухається. Досвід показав, що обидві швидкості однакові, тобто ньютоновский принцип відносності порушується. Крім того, у названих дослідах не був виявлений ефір.

З двох принципів - сталості швидкості світла і розширеного принципу відносності Галілея - математично слідують всі положення спеціальної теорії відносності (СТО). Якщо швидкість світла постійна для усіх інерційних систем, а вони всі рівноправні, то фізичні величини довжини тіла, проміжку часу, маси для різних систем відліку будуть різними. Так, довжина тіла в рухомій системі буде найменшою по відношенню до спочиває. Вона розраховується за формулою:

де l `- довжина тіла в рухомій системі зі швидкістю V по відношенню до нерухомої системі; l - довжина тіла в спочиваючої системі.

Ейнштейн проаналізував одне з основних для класичної механіки поняття одночасності і показав його відносність. У класичній механіці поняття одночасності має абсолютний сенс. Це означає, що дві події, одночасні в одній інерційній системі, одночасні також у всіх інших інерційних системах, з якими б постійними швидкостями вони не рухалися щодо першої. У теорії відносності Ейнштейна одночасність подій порушується в деякій системі, якщо спостерігач знаходиться в іншій системі, і або його система, або спостерігається система рухаються з околосветовой швидкістю. У новій фізиці поняття абсолютної одночасності, а разом з ним поняттю абсолютного і рівномірно поточного для усіх інерційних систем часу прийшов кінець. Час стало розумітися як відносна характеристика, що залежить від характеру руху матеріальних систем. Це руйнувало поняття абсолютного часу. А за умови відмови від поняття абсолютного часу виявлялося, що немає ніякої потреби в ефірі. (Трохи пізніше про це сказав і відомий французький фізик Анрі Пуанкаре). Виявилося простіше уявляти, що світло поширюється в порожньому просторі, що електромагнітні поля можуть існувати в порожньому просторі. Теоретична відносність простору і часу була підтверджена експериментально. У космічних променях у верхніх шарах земної атмосфери утворюються частинки, звані пі-мезони (піони). Власний час життя півоній - 10 -8 с. За цей час вони можуть пройти не більше 300 см, і не повинні б долітати до землі. Але прилади їх реєструють, тобто вони пролітають 30 км, в 10 тис. разів більше, ніж для них можливо. Теорія відносності пояснює цей факт тим, що в системі відліку Землі (де його швидкість прагнути до С) час життя півонії набагато більше, і за цей час він може долетіти до землі.

З сталості швидкості світла випливають два наслідки. Перше - закон еквівалентності маси і енергії (Е = mc 2, де Е - енергія, m - маса, з - швидкість світла). Філософський зміст цього закону полягає в тому, що немає непрохідної межі між двома фізичними характеристиками: масою (характеристикою речовини) і енергією (характеристикою руху), а, отже, і кордони між речовиною і рухом: властивості речовини визначаються швидкістю його руху. Те, що при одних швидкостях існує як звичне нам речовина, при інших швидкостях може існувати інакше - як енергія.

Другим наслідком з постійності швидкості світла є закон, за яким ніщо не може рухатися швидше за світло.

Спеціальна теорія відносності пояснила сталість швидкості світла для всіх спостерігачів і дозволила описати, що відбувається при прямолінійному і рівномірному русі зі швидкостями, близькими до світлових при відсутності сили тяжіння. Простір у ній розуміється як псевдоевклидовой різноманіття, в якому знаходяться фізичні поля. Але, завдяки І. Ньютону, ми знаємо, що всі масивні тіла схильні силі тяжіння, а досвід говорить, що в природі більше поширене рух непрямолінійних і нерівномірне. У випадках такого руху принцип відносності в його колишньої формулюванні виявляється несправедливим, бо в рухомому прискореної системі координат механічні, оптичні та електромагнітні явища протікають не так, як в інерціальних системах відліку. Враховуючи ці факти, щоб описати такий рух пізніше в 1912 р. Ейнштейн створює загальну теорію відносності, яка також називається теорією тяжіння (або гравітації).

У цій теорії фізичні уявлення про простір, час і матеріальних тілах зазнали ще більшого зміни, оскільки правильне опис цих фізичних явищ зажадало використання криволінійних координат у чотиривимірному просторі (чотиривимірному просторово-часовому континуумі Маньківського). В основі ОТО лежить принцип еквівалентності - локальної нерозрізненості сил гравітації (тяжіння) і сил інерції, що виникають при прискоренні систем відліку. Цей принцип проявляється в тому, що в заданому полі тяжіння тіла будь-якої маси і фізичної природи рухаються незалежно від маси або заряду, т. е. їх траєкторія руху не залежить від власних властивостей рухомого тіла, а визначається властивостями поля тяжіння. Особливість сил тяжіння полягає в тому, що вони завжди пропорційні масі тіла, на яке вони діють, і впливають на геометрію простору-часу. Тяжіння (або гравітація) породжується важкими масами космічних об'єктів. Вони створюють навколо себе гравітаційні поля, викривлюють поблизу них простір і змінюють перебіг часу. Відповідно до загальної теорії відносності геометрія Евкліда застосовна лише до порожніх просторів, де немає важких тіл.

Таким чином, якщо в СТО чотиривимірний просторово-часової континуум є евклідовим (плоским), то у ВІД він є неевклідових, тобто володіє змінної кривизною. У цьому випадку визначення тіла в просторі робиться за допомогою криволінійної системи координат. Оскільки під дією сил тяжіння простір, в якому розташовуються тіла, викривляється, то й самі тіла змінюють свої розміри, і час тече в залежності від величини цих сил.

Від класичної фізики загальну теорію відносності відрізняє відсутність єдиного абсолютного простору і часу. До створення загальної теорії відносності простір і час виступали як місце для подій, на яке все відбувається не впливає. У загальній теорії відносності простір і час змінюються під впливом процесів, що відбуваються, і самі впливають на них. Виявилося, що говорити про простір і час поза межами Всесвіту безглуздо. Старі уявлення про вічну і майже не змінюється Всесвіту змінилися еволюційними уявленнями про мінливих Всесвіту, яка мала початок і, можливо, буде мати кінець. Ідеї ​​Ейнштейна зробили величезний вплив на розвиток сучасної астрофізики. Завдяки його теоріям, всю фізику сьогодні представляють як науку, що займається знаходженням відносних інваріантів в постійно мінливих рухах і точках відліку, застосовуваних для спостереження.

ВИСНОВОК

Зміна класичного ідеалу наукового пізнання некласичним супроводжувалася розумінням того, що спостерігач, намагаючись побудувати картину об'єкта, не може відвернутися від процедури вимірювання, тобто дослідник виявляється не в змозі вимірювати параметри досліджуваного об'єкта такими, якими вони були до процедури вимірювання. В. Гейзенберг, Е. Шредінгер і П. Дірак поклали принцип невизначеності в основу квантової теорії, в рамках якої частинки вже не мали визначених і не залежать один від одного імпульсу і координат. І хоча Ейнштейн не зміг погодитися з цим, квантова механіка узгоджувалася з експериментом, а тому стала основою багатьох областей знання.

У класичній механіці Ньютон створив поняття істинного (абсолютного) часу, або математичний час - це час, який тече рівномірно і не залежить від будь-яких фізичних процесів. За Ейнштейну, час відносно, абсолютного часу немає.

У класичній механіці простір, час і матерія не пов'язані один з одним. У релятивістській механіці простір і час об'єднані в просторово-часовий континуум. Ейнштейн ввів тимчасову координату.

Спеціальна теорія відносності (1905) показала, що немає абсолютного простору і абсолютного часу, всі вони відносні будь-якої системи відліку.

У класичній механіці Ньютона взаємодія визначається силою, з якою одне тіло діє на інше, і при цьому, за концепцією дальнодії, вважається, що всі дії тіл один на одного передаються через порожній простір на будь-яку відстань миттєво, так як швидкість світла в класичній механіці прийнята за нескінченність.

У теорії відносності подання про миттєвий взаємодії не відповідають дійсності. Жодна дія, ніяка інформація, ніякі пересування тіл у просторі не можуть відбуватися зі швидкістю, що перевищує швидкість світла (концепція блізкодействія). Взаємодії передаються за допомогою фізичних полів і з кінцевою швидкістю.

Бурхливий розвиток науки у ХХ столітті знову змінило обличчя науки, тому кажуть, що наука з другої половини ХХ століття стає іншою, постнекласичної. Для постнекласичної науки і постнекласичного типу раціональності характерні: поява міждисциплінарних і системних досліджень, еволюціонізм, використання статистичних (ймовірнісних) методів, гуманітаризація і екологізація знання.

Список літератури

1. Аршинов В.І. Синергетика як феномен постнекласичної науки. М., 1999.

2. Бернал Д. Наука в історії суспільства. М., 1995.

3. Бунге М. Філософія фізики. М., 2003.

4. Жилін Д.М. Теорія систем: Досвід побудови курсу. М., 2003; 2004.

5. Карнап Р. Філософські підстави фізики: Вступ до філософії науки. М., 2003.

6. Кохановський В.П. Філософія і методологія науки. М., 1999.

7. Кочергін А.А., Кочергін О. М. Концепції сучасного природознавства. Ч.1: Філософія і методологія науки. Кн. 1. М.: МАН Педобразованія і МПІ ФСБ Росії, 2004.

8. Лебедєв С.А. Філософія науки. Словник основних термінів. М., 2004.

9. Поппер К. Об'єктивне знання. Еволюційний підхід. М., 2002.

10. Флек Л. Виникнення і розвиток наукового факту. Введення в теорію стилю мислення і розумового колективу. М., 1999.

11. Хайтун С.Д. Еволюція Всесвіту / / Журнал «Питання філософії», 2004. № 10. С. 74-86.

12. Ейнштейн А., Інфельд Л. Еволюція у фізиці. М., 1966.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Курсова
84.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Критерії природничо-наукового пізнання
Принципи методи та концепції природничо-наукового пізнання
Захід сонця природничо-наукового матеріалізму і християнський світогляд
Еволюція наукового методу і природничо-наукової картини світу
Поняття і види культури Сутність науки Структура природничо-наукового пізнання
Екологічна освіта та виховання на уроках предметів природничо-наукового циклу в ЗОШ ім З
Методичні особливості вивчення теми Гідросфера в курсі дисциплін природничо-наукового циклу
Природно-наукове пізнання структура і динаміка Основи методології природничо-наукового пізнання
Методи розвитку навичок наукового мислення в системі підготовки персоналу
© Усі права захищені
написати до нас