1. Методика на съвременната физика
Курсът, който се нарича концепции на съвременната естествена наука, не е предназначен за задълбочено изучаване на законите на физиката, химията и други природни науки. Разбира се, за бъдещите икономисти това не е толкова задължително, но кой учител не се надява на това.
Основната ни цел е да се запознаем с парадигмата (от гръцки paradeigma-пример, образец) на съвременната наука.
Парадигма- набор от теоретични и методологични предпоставки, които определят конкретно научно изследване, които са въплътени в научната практика на този етап.
Парадигмата е основа за избор на проблеми, както и модел, модел за решаване на изследователски проблеми.
От друга страна, целта на този курс е да се формулира обща представа за тенденциите и насоките в развитието на природните науки.
По време на този курс ще разберем как физиката е свързана с други природни науки, как тези други науки се свързват една с друга и какво е наука като цяло. Това ще ни помогне да "почувстваме" предмета на естествените науки.
Може да попитате: защо не формулирате основните закони на природата още в първите уроци, а след това само да покажете как работят в различни условия? (както например в геометрията: те формулират аксиоми и след това правят заключения)
Това не е възможно поради две причини:
Първо, ние не знаем всички основни закони на природата; напротив, колкото повече научаваме, толкова повече се разширяват границите на това, което трябва да знаем!
Второ, точната формулировка на законите на физиката е свързана с много необичайни идеи и концепции, които изискват също толкова необичайна математика за тяхното описание. Тези. изисква се много практика само за да се разбере значението на думите. (Например в механиката: сила: импулс: ъглов момент.)
Така че ще трябва да изучаваме законите на природата постепенно, стъпка по стъпка.
Всяка стъпка в изучаването на природата винаги е само приближение до истината или по-скоро до това, което смятаме за истина.
Всичко, което научаваме, е някакво приближение, защото знаем, че все още не знаем всички закони. Тези. Всичко се изучава, за да стане отново неразбираемо или в най-добрия случай да изисква корекция.
Принципът на науката, почти нейното определение, е следният: пробният камък на цялото ни знание е опитът.
Опитът, експериментът е единственият съдник на научната истина.
Какъв е източникът на знанието? Откъде идват законите, които тестваме? Да, от същия опит; тя ни помага да изведем закони, намеци за тях се крият в нея.
А освен това е необходимо и въображение, за да видим нещо голямо и важно зад намеците, за да отгатнем неочакваната, проста, красива картина, която възниква зад него, и след това да поставим експеримент, който да ни убеди в правилността на предположението.
Този процес на въображение е толкова труден, че има разделение на труда между естествените учени.
Има теоретици - те си представят, мислят и гадаят нови закони, но не поставят опити.
И има експериментатори, чието занимание е на първо място да поставят експерименти, а след това да си представят, мислят и гадаят.
Казахме, че законите на природата са приближени; първо се откриват "грешните" закони, а след това "правилните".
Но как опитът може да греши? Е, първо, по най-простата причина: когато нещо не е наред във вашите устройства, но вие не го забелязвате.
Но такава грешка е лесна за улавяне, просто трябва да проверите и проверите всичко.
Е, ако не намирате грешка в дреболии, може ли резултатите от експеримента да са погрешни?
Може да се дължи на липсаточност.
Например масата на даден обект изглежда непроменена. Един въртящ се връх тежи същото като въртящ се връх. Така че "законът" е готов за вас: масата е постоянна и не зависи от скоростта.
Но този "закон", както се оказва, не е верен. Оказа се, че масата m с увеличаване на скоростта расте по следния закон:
Този закон изразява зависимостта на масата от скоростта в релативистката динамика (раздел от специалната теория на относителността).
където m е масата на покой на частицата (материална точка, т.е. нейната маса, измерена в тази инерционна отправна система, спрямо която частицата е в покой.
v е скоростта на тази частица
c е скоростта на светлината във вакуум
m - масата m често се нарича релативистка маса. (или маса на движение)
Въпреки това, както може да се види от горната формула, за забележимо увеличаване на масата на частица са необходими скорости, близки до скоростта на светлината.
Че. правилният закон е следният: ако скоростта на обект е по-малка от 100 km/s, масата е постоянна с точност до една милионна.
Ето приблизително в такава приблизителна форма този закон е верен.
Може да се мисли, че практически няма разлика между старата формула и новата. Да и не.
За обикновените скорости може да се забрави за резервите и в добро приближение да се приеме за закон твърдението, че масата е постоянна.
Но при високи скорости ще започнем да правим грешки и колкото повече, толкова по-висока е скоростта.
Но най-забележителното е, че от обща гледна точка всеки приблизителен закон е абсолютно погрешен.
Нашето виждане за света ще изисква преразглеждане дори когато масата се измести дори малко.
Това е характерно свойство на общата картина на света, което стои зад законите.
Дори малък ефект понякога изисква дълбока промяна в нашите възгледи.
И така, какво ни трябваучи първо? Трябва ли да преподаваме правилни, но необичайни закони с техните странни и трудни концепции, като теорията на относителността, четириизмерното пространство-време и т.н.? ? Или трябва да започнем с простия закон за постоянната маса?
Въпреки че е приблизително, се справя без трудни идеи.
Първият, безспорен, е по-приятен, по-привлекателен; първият е много примамлив, но вторият е по-лесен за започване и след това е първата стъпка към по-дълбоко разбиране на правилната идея.
Този въпрос възниква през цялото време, когато преподавате природни науки, особено физика. На различните етапи от курса ще го решаваме по различен начин, но на всеки етап ще се опитаме да представим какво е известно с каква точност сега, как е в съответствие с останалото и какво може да се промени, когато научим повече за него.
Да преминем към нашата схема, към нашето разбиране за съвременната наука6, преди всичко физиката, но и други науки, близки до нея, така че когато по-късно се наложи да се задълбочим в различни проблеми, да видим какво стои в основата им, защо са интересни и как се вписват в цялостната структура.
Физиката е навлязла дълбоко в мистериите на природата; откриха вътрешната структура на атома и поставиха в услуга на човечеството огромни запаси от вътрешноядрена енергия.
Развитието на съвременната физика и астрофизика с особена сила поставя въпроси, изискващи дълбок диалектико-материалистически анализ: за пространството и времето; за масата и енергията; за материята и полето; за несътворимостта и неунищожимостта на движещата се материя и нейната неизчерпаемост; за крайното и безкрайното; за моделите на разширяващата се и "надуващата" вселена; за "големия" взрив; за "черни дупки" и т.н.
Всички тези въпроси са свързани с развитието на материалния свят, с познанието за все още неизвестното.
Но заЗа да бъде успешно прилагането на диалектическия метод, е необходимо задълбочено познаване на спецификата на изучаваните явления, което могат да направят преди всичко най-активните творци на новата физика и в това преди всичко да се види укрепването на съюза на философията и естествознанието.
Философия(от гръцки phileo - любов и sophia - мъдрост) - наука за универсалните закони, управляващи както битието (т.е. природата и обществото), така и човешкото мислене, процеса на познание.
Философията е една от формите на общественото съзнание и в крайна сметка се определя от икономическите отношения на обществото.
Категория (от гръцки kategoria - твърдение, доказателство) форми на осъзнаване по отношение на универсалните начини на отношение на човека към света, отразяващи най-общите и съществени свойства, законите на природата, обществото и мисленето.