Ирина Богданова - Концепции современного естествознания. Шпаргалки

• Название: Концепции современного естествознания. Шпаргалки
• Автор: Ирина Богданова
• Жанр: Прочая научная литература

В книге кратко изложены ответы на основные вопросы темы «Концепции современного естествознания». Издание поможет систематизировать знания, полученные на лекциях и семинарах, подготовиться к сдаче экзамена или зачета.

Пособие адресовано студентам высших и средних образовательных учреждений, а также всем интересующимся данной тематикой.

---

Принцип дальнодействия был выработан в рамках механистического материализма с неделимыми атомами и пустым пространством: взаимодействие передается мгновенно, и промежуточная среда в передаче взаимодействия участия не принимает. Пустая среда, естественно, никакого участия в передаче взаимодействия принимать не могла, а тела рассматривались как материальные точки, которые под воздействием приложенной силы мгновенно перемещались в пустоте.

Принцип причинности был разработан математиком Лапласом и гласил: всякое имеющее место явление связано с предшествующим на основании того очевидного принципа, что оно не может возникнуть без производящей причины. Противоположное мнение есть иллюзия ума.

Принцип Лапласа был назван лапласовым детерминизмом и предполагал существование связей между явлениями на основе однозначных законов; он закрепился в механистической физике как принцип, что любую основополагающую связь между явлениями можно выразить физическим законом, существование сложных связей эта картина мира не понимала. Есть материя, есть механическое движение, есть для него причина, есть следствие. Осталось вывести закон.

Эти принципы вдребезги разбились, когда стало ясно, что пространство между телами не пустое, что сами тела совсем не материальные точки, а обладают массой, что явления бывают сложные, несводимые к одной причине и одному следствию.

25. Материя и пространство в механической картине мира

В основе материалистической теории лежит учение о первичности материального мира. В основе идеалистической теории – первичность идеи. Родоначальниками материализма были греческие философы (Гераклит, Анаксимандр, Демокрит), которые рассматривали мир как состоящий из делимых единиц материи – атомов. Атом считался конечным этапом деления, его «разобрать» было уже невозможно. Механический материализм взял из греческой философии идею о материальности мира и его делимости до предельного порога – атомов.

Материя считалась в механистическом материализме дискретной, и на первое место выступили понятия материальной точки и абсолютно твердого тела. По определению, материальная точка была математически абстрактным телом, размерами которого можно пренебречь, а абсолютно твердое тело, соответственно, системой материальных точек, расстояние между которыми всегда остается неизменным. Грубо говоря, материальное тело – это реальное тело, разделенное до предела, то есть атом, а абсолютно твердое тело – предмет, лишенный всех своих качеств и свойств.

В то же время существование идеального образца всех вещей (идеи Платона) были отвергнуты, потому что тогда пришлось бы признать наличие единого плана строительства материального мира, а это было равносильно введению в естественные науки идеи Бога. Ньютон на вопрос о наличии в механике Бога и божественного промысла ответил, что в такой идее он не нуждается. Механика объясняла устройство мира с материалистической точки зрения, идея в этом контексте была производной.

Пространство в механистическом материализме рассматривалось только как протяженность, которую можно измерить. В отличие от мира предметов, где наличие материи было очевидным, пространство считалось вместилищем пустоты, в которой могут перемещаться материальные объекты.

Пространство отличалось тем, что было лишено атомарного строения. Оно воспринималось как прозрачное «ничто». Состав воздуха не был еще известен, пространство было аналогом воздуха, лишенного движения. Оно было абсолютным, то есть математически пустым. Оно существовало вне времени и было необходимо для перемещения тел или атомов.

26. Время и движение в механической картине мира

Время и движение в механической картине мира представляют собой абсолютные понятия. Хотя Ньютон рассматривал два вида времени – относительное , которое воспринимается людьми в процессе измерения, и абсолютное – то есть математическое, которое существует независимо от внешних причин, ни на что не влияет, равномерно по своей природе и отличается только длительностью, механическая картина мира усвоила лишь абсолютное математическое время.

Если пространство считалось абсолютно пустым вместилищем для перемещающихся тел и атомов, то время было таким же пустым вместилищем происходящих событий. Движение времени шло в одну сторону – от прошлого к будущему. Для измерения времени существовал совершенный прибор – механические часы. Большего не требовалось.

Движение в механическом мире было механическим перемещением материальных точек или абсолютно твердых тел. Сложные движения в механике описывались как сумма простых перемещений из одной точки пространства в другую. Для описания этих движений применялись открытые Ньютоном законы. Механика ввела в науку понятие массы и силы, причем масса считалась для конкретного тела постоянной и выражала его инертность, а сила понималась как причина изменения механического движения и причина деформации. Любое движение согласно законам Ньютона можно было описать с точки зрения применения данной силы к некой массе. Позднее Декарт ввел понятие количества движения (произведения массы на скорость). Декарт воспринимал окружающий мир как математическую данность: материю он рассматривал как простую протяженность с геометрическими характеристиками, которая существует, поскольку существует движение. Декарту принадлежит формулировка физического понятия импульса силы и закона, который гласит, что импульс силы, равный произведению приложенной силы на время ее действия F · dt, дает постоянство количества движения m · V, то есть m · V = F · dt. В этом определении единственная, способная изменяться, величина – длительность (при неизменной массе, равномерных скорости и силе). Воспринимая материальный мир как математическую модель, Декарт разработал известную всем систему координат (X, Y, Z), которая получила его имя.

27. Понятие взаимодействий в механической картине мира

В классической механике понятие взаимодействий (современная наука разделяет слабое, сильное, электромагнитное и гравитационное) опиралось на известные законы механики Ньютона, и закон всемирного тяготения, оперирующий понятиями сил притяжения и отталкивания, то есть, по сути, вопрос взаимодействия классической механикой не рассматривался.

В механической картине мира он был не нужен: все виды движений можно было свести к простому изменению положения тела в пространстве. Под взаимодействиями понималось приложение сил одного тела к другому для изменения траектории движения или выведения этого тела из состояния покоя. Никакого вида движения кроме механического (поступательного) и вращательного (как движение по окружности) механика не знала, а единственное взаимодействие, которое рассматривалось глубже, было открытой Ньютоном силой гравитации. Гравитация описывалась как механическое движение, но выводилась из движения мегамира. Согласно закону всемирного тяготения, если известна масса одного из тел и сила гравитации, можно определить и массу второго тела.

Закон считался универсальным, сам Ньютон указывал, что это всеобщий закон, применимый для всех планет; на его основе он создал теорию сжатия Земли у полюсов, теорию приливов и отливов, движения комет, возмущения в движении планет и т. п. И первую проверку закон всемирного тяготения прошел именно на космическом уровне. В 1682 г. друг Ньютона Галлей открыл комету, впоследствии названную его именем, и предсказал ее возвращение к Земле через 76 лет; предсказание он делал, исходя из законов Кеплера, но без учета ньютоновой гравитации.

Через 76 лет комета не появилась. Расчеты решил перепроверить француз Клеро, он провел свои вычисления с учетом возмущений Сатурна и Юпитера и дал точную дату появления кометы Галлея, сделав ошибку всего на три недели. Опираясь на закон всемирного тяготения, в XIX в. ученым удалось сначала рассчитать, а затем и увидеть планету Нептун.

Гравитационное взаимодействие является взаимодействием ввиду силы притяжения между двумя любыми телами. Из гравитационного закона Ньютон вывел тождественность гравитационной массы и массы инертности. Этот принцип был назван Эйнштейном фундаментальным законом природы и положен в основу общей теории относительности.

28. Формирование термодинамической картины мира

Формирование термодинамической картины мира связано с быстрым ростом промышленного прогресса в XIX в., получившего название промышленной революции. Развитие капитализма способствовало ускоренному количественному и качественному росту технических изобретений, причем основанных на самых передовых научных идеях. Человечество открыло для себя паровой котел. Стали изобретаться и внедряться в производство все новые и новые паровые машины. Их использовали сначала стационарно (паровые двигатели для помола зерна, для суконных и других мануфактур), затем стали применять и для замены традиционного средства передвижения (животные), поставив паровую машину на рельсы. Так возникли первые паровозы. Мир начал стремительно развиваться. Наука полностью вышла из-под контроля Церкви, в обществе возникло понимание, что технические изобретения способствуют и росту благосостояния, делают жизнь удобнее и приятнее.