	Главная \| Случайная страница \| Контакты \| Мы поможем в написании вашей работы!

И естественнонаучной картины мира

1 2 3 4 5 6 Следующая ⇒

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Специальности

080105 «Финансы и кредит»,

080504 «Государственное и муниципальное управление»,

040101 «Социальная работа»

Тверь

Поташкин, С.П. Концепции современного естествознания: рабочая тетрадь для студентов, обучающихся по специальностям 080105 «Финансы и кредит», 080504 «Государственное и муниципальное управление», 040101 «Социальная работа» / С.П. Поташкин. - Тверь: ТФ СЗАГС, 2010. – 66 с.

Дидактическая единица № 1. ЭВОЛЮЦИЯ НАУЧНОГО МЕТОДА

И ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ КАРТИНЫ МИРА

Темы:

1. Научный метод познания.

2. Естественнонаучная и гуманитарная культуры.

3. Развитие научных исследовательских программ и картин мира (история естествознания, тенденции развития).

4. Развитие представлений о материи.

5. Развитие представлений о движении.

6. Развитие представлений о взаимодействии.

Задание 1.Основой для развития науки является исследовательская программа. Она включает теории и гипотезы, методологию и методы исследования. Таково мнение британского учёного Имре Лакатоса. Ниже приведена характеристика научной исследовательской программы и примеры некоторых методологий (например, механицизма)

Имре Лакатос (Лакатош) (1922 – 1974)

И. Лакатос основное внимание уделяет не теориям, как таковым, а ведет речь об исследовательских программах. Научно-исследовательская программа является структурно-динамической единицей его модели науки. Чтобы понять, что такое программа научного поиска, вспомним о механицизме Декарта или Ньютона, об эволюционной теории Дарвина или о коперниканстве. Последовательная смена теорий, вытекающих из одного ядра, происходит в рамках программы с неопровержимой методологией, показывающей свою ценность, плодотворность и прогрессивность в сравнении с другой программой. Одолеваемая детскими болезнями, теория для своего развития, становления и укрепления нуждается во времени. Таким образом, история науки предстает, по Лакатосу, как история конкуренции исследовательских программ.

Найдите в учебной или справочной литературе определения теории, гипотезы, методологии, научного метода.

1. Теория: это целостная развивающаяся система истинного знания (включающая и элементы заблуждения). Учение, система идей или принципов. Является совокупностью обобщенных положений, образующих науку или ее раздел. Теория выступает как форма синтетического знания, в границах которой отдельные понятия, гипотезы и законы теряют прежнюю автономность и становятся элементами целостной системы. В теории одни суждения выводятся из других суждений на основе некоторых правил логического вывода. Теории формулируются, разрабатываются и проверяются в соответствии с научным методом.

2. Гипотеза: (греч. hypothesis - основание - предположение), предположительное суждение о закономерной (причинной) связи явлений; форма развития науки.

3. Методология: учение о методах, методиках, способах и средствах познания.

4. Метод: (от греч. methodos - путь исследования - теория, учение), способ достижения какой-либо цели, решения конкретной задачи; совокупность приемов или операций практического или теоретического освоения (познания) действительности. В философии метод - способ построения и обоснования системы философского знания.

В приведённом выше отрывке противопоставляются механицизм и эволюционизм. Приведите краткую характеристику этим исследовательским программам.

1. Механицизм: (от греч. mechane, machine — орудие, машина) — теория, в соответствии с которой все явления полностью объяснимы на основе механических принципов; идея, что каждое явление представляет собой результат существования материи, находящейся в движении, и может быть объяснено на основе законов этого движения; теория универсального объяснения посредством действующей причины, противопоставляемой конечной причине, или цели; доктрина, гласящая, что природа, подобно машине, является таким целым, функционирование которого автоматически обеспечивается его частями. В космологии механицизм впервые был провозглашен Левкиппом и Демокритом, заявлявшими, что природа объяснима с помощью атомов, находящихся в движении, и пустоты. механицизм поддерживался Г. Галилеем и др. учеными 17 века. Согласно Р. Декарту, сущность материи состоит в протяженности, и все физические явления объяснимы через законы механики. Механицизм в биологии представляет собой утверждение, что любые организмы могут быть полностью объяснены на основе механических принципов. Односторонний метод познания, основанный на признании механической формы движения материи единственно объективной. Механицизмом называют также соответствующее этому методу миропонимание и основанные на нём подходы к общенаучным (прежде всего естественно-научным) и мировоззренческим проблемам. В своём конкретном применении механицизм выступает как крайняя форма редукционизма. Для механицизма характерно отрицание качественной специфики более сложных материальных образований, сведение сложного к простым элементам, целого — к сумме его частей. Выдвигая на первый план механические формы движения, механицизм переносит понятия механики в область физики, химии и биологии, в результате чего «неизбежна путаница», и в духе механики трактует такие филосовские категории, как причинность, взаимосвязь и др. 2. Эволюционизм: система идей и концепций в биологии, утверждающих историческое прогрессивное развитие биосферы Земли, составляющих её биогеоценозов, а также отдельных таксонов и видов, которое может быть вписано в глобальный процесс эволюции вселенной. Первые эволюционные идеи выдвигались уже в античности, но только труды Чарльза Дарвина сделали эволюционизм фундаментальной концепцией биологии. С тех пор было накоплено огромное число подтверждающих эволюцию научных фактов. Среди теорий, объясняющих механизмы эволюции, общепринятой является синтетическая теория эволюции (СТЭ), являющаяся развитием теории Дарвина. СТЭ позволяет объяснить связь субстрата эволюции (гены) и механизма эволюции (естественный отбор). Идея изменения организмов с течением времени впервые встречается у греческих философов-досократиков. Представитель милетской школы Анаксимандр считал, что все животные произошли из воды, после чего вышли на сушу. Человек, по его представлениям, зародился в теле рыбы. У Эмпедокла можно найти идеи гомологии и выживания наиболее приспособленных. Демокрит считал, что наземные животные произошли от земноводных, а те в свою очередь самозародились в илу. В отличие от этих материалистических взглядов, Аристотель считал все природные вещи несовершенными проявлениями различных постоянных естественных возможностей, известных как «формы», «идеи» или (в латинской транскрипции) «виды» (лат. species). Однако Аристотель не постулировал того, что реальные типы животных являются точными копиями метафизических форм, и приводил примеры, как могут образовываться новые формы живых существ.

Задание 2.Понятие научного метода познания имело свою историю. В настоящее время преимущество имеют эмпирические методы. Началом их целенаправленного применения является работа британского философа Френсиса Бэкона.

Френсис Бэкон (1561-1626) предложил реформу научного метода в своём трактате «Новый органон». Он предложил ограничить сферу применения натурфилософии и обратиться к опыту как наиболее эффективному способу получения знаний Натурфилософия опиралась на умозрительное истолкование природы, а опыт представляет собой изучение объекта через чувственное восприятие.

Френсис Бэкон

1. Приведите определения теоретического и эмпирического способа познания.

1. Основой эмпирических методов являются чувственное познание (ощущение, восприятие, представление) и данные приборов. 2. Теоретические методы опираются на рациональное познание (понятие, суждение, умозаключение) и логические процедуры вывода.

2. В учебной литературе найдите перечень методов, используемых современным естествознанием. Классифицируйте их на теоретические и эмпирические, имея в виду, что теоретические методы используются в «мысленном эксперименте», а эмпирические – в области, где задействованы чувства (органы чувств) исследователя.

Эмпирические методы

Теоретические методы

1. Наблюдение — целенаправленное восприятие явлений без вмешательства в них; 2. Эксперимент — изучение явлений в контролируемых и управляемых условиях; 3. Измерение — определение отношения измеряемой величины к эталону (например, метру); 4. Сравнение — выявление сходства или различия объектов или их признаков.

1. Анализ — процесс мысленного или реального расчленения предмета, явления на части (признаки, свойства, отношения); 2. Синтез - соединение выделенных в ходе анализа сторон предмета в единое целое; 3. Классификация — объединение различных объектов в группы на основе общих признаков (классификация животных, растений и т.д.); 4. Абстрагирование - отвлечение в процессе познания от некоторых свойств объекта с целью углубленного исследования одной определенной его стороны (результат абстрагирования — абстрактные понятия, такие, как цвет, кривизна, красота и т.д.); 5.Формализация - отображение знания в знаковом, символическом виде (в математических формулах, химических символах и т.д.); 6. Аналогия - умозаключение о сходстве объектов в определенном отношении на основе их сходства в ряде других отношений; 7. Моделирование — создание и изучение заместителя (модели) объекта (например, компьютерное моделирование генома человека); 8. Идеализация — создание понятий для объектов, не существующих в действительности, но имеющих прообраз в ней (геометрическая точка, шар, идеальный газ); 9. Дедукция - движение от общего к частному; 10. Индукция — движение от частного (фактов) к общему утверждению.

3. Гуманитарное и естественнонаучное знание использует все методы, но предпочтения у двух направлений научной культуры разные. Предложите своё мнение о том, какие методы чаще встречаются в естествознании, а какие чаще используются в гуманитарной сфере.

Методы естествознания могут быть подразделены на следующие группы: 1. Общие методы, касающиеся любого предмета, любой науки. Это различные формы метода, дающего возможность связывать воедино все стороны процесса познания, все его ступени, например, метод восхождения от абстрактного к конкретному, единства логического и исторического. Это, скорее, общефилософские методы познания. 2. Особенные методы касаются лишь одной стороны изучаемого предмета или же определенного приема исследования: анализ, синтез, индукция, дедукция. К числу особенных методов также относятся наблюдение, измерение, сравнение и эксперимент. В естествознании особенным методам науки придается чрезвычайно важное значение, поэтому в рамках нашего курса необходимо более подробно рассмотреть их сущность. 3. Частные методы - это специальные методы, действующие либо только в пределах отдельной отрасли науки, либо за пределами той отрасли, где они возникли. Таков метод кольцевания птиц, применяемый в зоологии. А методы физики, использованные в других отраслях естествознания, привели к созданию астрофизики, геофизики, кристаллофизики и др. Нередко применяется комплекс взаимосвязанных частных методов к изучению одного предмета. Например, молекулярная биология одновременно пользуется методами физики, математики, химии, кибернетики. Специфика методов гуманитарного познания состоит в преобладающей роли в них субъективного момента. Социально-гуманитарное знание — это всегда ценностно-смысловое освоение и воспроизведение человеческого бытия. Методология социально-гуманитарных наук является не только учением о методах познания и практики, но и дисциплиной, изучающей все способы деятельности субъекта познания и практики. В социально-гуманитарных науках, кроме философских и общенаучных, применяются специфические средства, методы и операции, обусловленные особенностями предмета этих наук. В их числе: 1) идиографический метод — описание индивидуальных особенностей единичных исторических фактов и событий; 2) диалог («вопросно-ответный метод»); 3) понимание и рациональное (интенциальное) объяснение; 4) качественный и количественный анализ документов (контент-анализ); 5) опросы — либо «лицом к лицу» (интервью), либо заочно (анкетный, почтовый, телефонный и т. п. опросы). Различают опросы массовые и специализированные, в которых главный источник информации — компетентные эксперты-профессионалы; 6) проективные методы (характерные для психологии) — способ опосредованного изучения личностных особенностей человека по результатам его продуктивной деятельности; 7) тестирование (в психологии и педагогике) — стандартизированные задания, результат выполнения которых позволяет измерить некоторые личностные характеристики (знания, умения, память, внимание и т. п.). Выделяют две основных группы тестов — тесты интеллекта (знаменитый коэффициент IQ) и тесты достижений (профессиональных, спортивных и др.). При работе с тестами очень важным является этический аспект: в руках недобросовестного или некомпетентного исследователя тесты могут принести серьезный вред; 8) биографический и автобиографический методы; 9) метод социометрии — применение математических средств к изучению социальных явлений. Чаще всего применяется при изучении «малых групп» и межличностных отношений в них; 10) игровые методы — применяются при выработке управленческих решений — имитационные (деловые) игры и игры открытого типа (особенно при анализе нестандартных ситуаций). Среди игровых методов выделяют психодраму и социодраму, где участники проигрывают соответственно индивидуальные и групповые ситуации. Таким образом, в научном познании функционирует сложная, динамичная, субординированная система многообразных методов разных уровней, сфер действия, направленности и т. п., которые всегда реализуются с учетом конкретных условий и предмета исследования.

4. Новые знания нуждаются в подтверждении их истинности или в опровержении их наукой. Для этого используются универсальные методики верификации и фальсификации. Найдите их определение и содержание и приведите ответ в кратком виде.

1. ВЕРИФИКАЦИЯ (от лат. verificatio — доказательство, подтверждение) — установление истинности или эмпирической осмысленности научных утверждений. Предположение (гипотеза) может быть верифицировано, т.е. его истинность может быть доказана как с помощью опыта, так и с помощью связного логического доказательства. Неопозитивизм требует, чтобы предположение было верифицируемо в принципе, т.е. чтобы переживания, которые его подтверждают, или были налицо, или могли быть получены. 2. ФАЛЬСИФИКАЦИЯ (от лат. falsus — ложный), или эмпирическое опровержение, — процедура установления ложности гипотезы или теории путем эмпирической проверки. Принято считать, что процесс фальсификации описывается логической схемой modus tollens, или принципом фальсификации: «если верно, что А имплицирует В, и неверно, что В, то неверно, что А». Устанавливается, что проверяемое утверждение (или теория) А имплицирует некоторое эмпирическое утверждение В; сопоставление последнего (путем наблюдения или эксперимента) с реальной ситуацией показывает, что оно ложно, т.е. истинно не-B; из этих посылок логически следует, что А также ложно. Например: «если все птицы летают, то страус летает; но страус не летает; значит, неверно, что все птицы летают».

Задание 3.Одной из первых исследовательских программ была попытка рационального объяснения картины мира, предпринятая античными учёными. Наибольшую популярность приобрёл атомистический подход (атомизм) в объяснении строения и трансформации реального мира.

Демокрит (ок. 460 – ок. 370 до н.э.)

Атомизм был создан представителями досократического периода развития древнегреческой философии Левкиппом и его учеником Демокритом Абдерским. Согласно их учению существуют только атомы и пустота. Атомы — мельчайшие неделимые, невозникающие и неисчезающие, качественно однородные, непроницаемые (не содержащие в себе пустоты) сущности (частицы), обладающие определённой формой. Атомы бесчисленны, так как пустота бесконечна. Форма атомов бесконечно разнообразна. Атомы являются первоначалом всего сущего, всех чувственных вещей, свойства которых определяются формой составляющих их атомов. Демокрит предложил продуманный вариант механистического объяснения мира: целое у него представляет собой сумму частей, а беспорядочное движение атомов, их случайные столкновения оказываются причиной всего сущего.

1. Демокрит предложил считать мир дискретным. Что означает этот термин в современной трактовке?

Дискре́тность (от лат. discretus — разделённый, прерывистый) — свойство, противопоставляемое непрерывности, прерывность. Дискретность — всеобщее свойство материи, под дискретностью понимают: 1. Нечто, изменяющееся между несколькими различными стабильными состояниями, например механические часы, которые передвигают минутную стрелку дискретно (скачкообразно) на 1/60 часть окружности 2. Нечто, состоящее из отдельных частей, прерывистость, дробность.

2. Одним из элементов мира, по мнению античных учёных, была пустота. Именно в пустоте существовали атомы. Сравните понятие пустоты с концепцией физического вакуума в современном естествознании.

Ва́куум (от лат. vacuus — пустой) — пространство, свободное от вещества. В технике и прикладной физике под вакуумом понимают среду, содержащую газ при давлении значительно ниже атмосферного. Атом, согласно Демокриту, не содержит в себе пустоты, а потому он неизменяем по своей природе: его нельзя ни разрезать, ни уплотнить, ни «разрыхлить», он не может стать ни больше, ни меньше себя, не может ни гибнуть, ни возникать, он вечен и неизменен, а стало быть, имеет почти все атрибуты, которыми Парменид наделил бытие. Почти - потому что, помимо бытия, атомисты допускают существование небытия; небытию, как и бытию, они дают физическую интерпретацию. Небытие - это пустота; она разграничивает бытие, а потому оно предстает как множественное - атомов много. И благодаря наличию небытия бытие приобретает атрибут, который за ним отрицал Парменид: движение. Если бытие у элеатов неподвижно, то «бытия» атомистов движутся непрерывно. И этим их движением атомисты объясняют те свойства чувственного мира, которые элеаты объявили пустой видимостью: изменчивость всех предметов и явлений чувственного мира.

Задание 4.Исследовательская научная программа Аристотеля отличалась от атомизма представлением о континуальности материального мира.

Прерывность и непрерывность– философской категории, характеризующие как структуру материи, так и процесс её развития. Прерывность означает "зернистость", дискретность пространственно-временного строения и состояния материи, составляющих её элементов, видов и форм существования, процесса движения, развития. Она основывается на делимости и определённой степени внутренней дифференцированности материи в её развитии, а также на относительно самостоятельном существовании составляющих её устойчивых элементов, качественно определённых структур, например элементарных частиц, ядер, атомов, молекул, кристаллов, организмов, планет, общественно-экономических формаций и т.д. Непрерывность, напротив, выражает единство, взаимосвязь и взаимообусловленность элементов, составляющих ту или иную систему определённой степени сложности. Непрерывность основывается на относительной устойчивости и неделимости объекта как качественно определённого целого. Именно единство частей целого и обеспечивает возможность самого факта существования и развития объекта как целого. Т. о., структура какого-либо предмета, процесса раскрывается как единство П. и н.

Аристотель (384-322 гг до н.э.)

Воспользуйтесь приведённым выше пояснительным текстом и другими источниками для определения понятия континуальности

Континуальность - непрерывность, отсутствие лакун, квантованности, разделенности на фрагменты. Противоположность дискретности.

Аристотель не признавал пустоты («Природа не терпит пустоты»). Приведите краткую характеристику его представлений о материи.

Аристотель признавал объективное существование материи, которая у него, однако, является своеобразным «текучим» понятием. «Я называю, — говорит Аристотель, — материей первый субстрат каждой вещи, из которого возникает какая-нибудь вещь..» Так, материей статуи является мрамор, из которого она сделана, материей дуба — желудь, из которого он развился, и т. д. «Текучесть» понятия материи видна из того, что по отношению к мрамору, желудю и т. д. можно поставить вопрос об их субстрате и, таким образом, прийти к какой-то первичной субстанции— «первоматерии».

Аристотель считал, что взаимодействие материальных тел происходит по модели близкодействия. Раскройте это понятие с физической или философской точек зрения

Близкодействие — представление, согласно которому взаимодействие между удалёнными друг от друга телами осуществляется с помощью промежуточных звеньев (или среды), передающих взаимодействие от точки к точке с конечной скоростью.

Задание 5.За время существования науки от античных времён до наших дней сменилось несколько картин мира, когда человек по-разному воспринимал реальность и понимал законы её существование. Смены картин мира называются научными (естественнонаучными) революциями.

Первой картиной мира была античная картина атомистического устройства реальности Вторая научная картина мира была создана в конце 17-го века работами И. Ньютона. Она осталась в истории под названием «Динамика Ньютона» и «механицизм». Её основа – законы движения и взаимодействия тел Третья революция в науке произошла в сер.19-го века с открытием полей как формы существования материи. Электромагнетизм рассматривал движение как перемещение заряженных частиц, а взаимодействие – как обмен зарядами Последняя картина мира создана А.Эйнштейном в нач. 20-го века. Релятивизм рассматривает несколько отдельных форм движения материи и несколько типов взаимодействия (сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное)

А. Эйнштейн (1879-1955)

Смена картин мира происходила по принципу соответствия. Раскройте научно-философское содержание этого принципа

Принцип соответствиязаключается в том, что новые теории, получившие свое обоснование в ходе естественнонаучной революции не опровергают прежние, если их справедливость была достаточно обоснована.

Основой ньютоновской картины мира стал детерминизм («жёсткий детерминизм». Приведите его определение.

ДЕТЕРМИНИЗМ (от лат. determino – определяю) – общее учение о взаимосвязи и взаимообусловленности явлений и процессов реальности. Представления о детерминизме входят в структуру научного метода – они нацеливают исследование на анализ и раскрытие условий, причин и закономерностей, любых изменений в природе, обществе и мышлении. Основу детерминизма составляют концепции причинности и закономерностей.

Электромагнетизм ввёл в науку понятие поля. Приведите его определение и несколько характеристик поля.

Электромагни́тное по́ле — фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, а также с телами, имеющими собственные дипольные и мультипольные электрические и магнитные моменты. Представляет собой совокупность электрического и магнитного полей, которые могут, при определённых условиях, порождать друг друга, а по сути являются одной сущностью, формализуемой через тензор электромагнитного поля. По́ле в физике — физический объект, классически описываемый математическим скалярным, векторным, тензорным, спинорным полем (или некоторой совокупностью таких математических полей), подчиняющимся динамическим уравнениям (уравнениям движения, называемым в этом случае уравнениями поля или полевыми уравнениями — обычно это дифференциальные уравнения в частных производных). Другими словами, физическое поле представляется некоторой динамической физической величиной (называемой полевой переменной), определенной во всех точках пространства (и принимающей вообще говоря разные значения в разных точках пространства, к тому же меняющейся со временем).

Релятивизм основывается на теориях относительности. Приведите пример и краткую характеристику этих теорий

О́бщая тео́рия относи́тельности (ОТО; нем. allgemeine Relativitätstheorie) — геометрическая теория тяготения, развивающая специальную теорию относительности (СТО), опубликованнаяАльбертом Эйнштейном в 1915—1916 годах. В рамках общей теории относительности, как и в других метрических теориях, постулируется, что гравитационные эффекты обусловлены несиловым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве-времени, а деформацией самого́ пространства-времени, которая связана, в частности, с присутствием массы-энергии. Общая теория относительности отличается от других метрических теорий тяготения использованием уравнений Эйнштейна для связи кривизны пространства-времени с присутствующей в нём материей. Релятиви́стская тео́рия гравита́ции (РТГ) — биметрическая теория гравитации, основанная на представлении гравитационного поля как симметричного тензорного физического поля валентности 2 в пространстве Минковского. Оно формирует метрику эффективного риманова пространства, которое только и чувствуют прочие поля и частицы. Разрабатывается академиком РАН А. А. Логуновым с группой сотрудников. Имеются варианты с нулевой и ненулевой массой гравитона.

Задание 6.Для всех научных картин мира характерен редукционизм как способ объяснения сложных явлений и объектов реальности. Воспользуйтесь рисунком и пояснительным текстом для выполнения задания

Задание 1. Приведите определение редукционизма или принципа редукции.

Редукционизм (от лат. reductio — возвращение, приведение обратно) — методологический принцип, согласно которому сложные явления могут быть полностью объяснены с помощью законов, свойственных явлениям более простым (например, социологические явления объясняются биологическими или экономическими законами).

2. Рассмотрите рисунок и определите целый объект и его составные части.

1. Целое – вирус.

2. Составные части – молекулы, атомы, нейтроны и протоны, кварки.

3. Приведите пример редукции в гуманитарной сфере

Редукционизм социологический - сведение специфики человеческого бытия к его соц. аспекту и в связи с этим стремление объяснять все без исключения формы культуротворческой деятельности человека в понятиях и категориях социологии.

Задание 7. Механи́ческим движе́нием тела называется изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени. При этом тела взаимодействуют по законам механики. Раздел механики, описывающий геометрические свойства движения без учёта причин, его вызывающих, называется кинематикой В более общем значении движением называется любое пространственное или временное изменение состояния физической системы. Например, можно говорить о движении волны в среде. Классическая механика Ньютона лежит в основе классической механики. В 1667 г. Ньютон сформулировал три закона динамики, составляющие основной раздел классической механики. Основу механики Ньютона составляют закон инерции Галилея, два закона открытые Ньютоном, принцип дальнодействия и закон Всемирного тяготения, открытый также Исааком Ньютоном. 1. Согласно сформулированному Галилеем закону инерции, тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не выведет его из этого состояния. Первый закон Ньютона: всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит её изменить это состояние. Стремление тела сохранить состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью или инерцией. Поэтому первый закон Ньютона называют также законом инерции 2. Этот закон устанавливает связь между массой тела, силой и ускорением. Второй закон Ньютона: ускорение, приобретаемое материальной точкой (телом), пропорционально вызывающей его силе и обратно пропорционально массе материальной точки (тела) Второй закон справедлив только в инерциальных системах отсчета. Первый закон можно получить из второго. 3. Устанавливает связь между силой действия и силой противодействия. Третий закон Ньютона: всякое действие материальных точек (тел) друг на друга носит характер взаимодействия; силы, с которыми действуют друг на друга материальные точки, равны по модулю, противоположно направлены и действуют вдоль прямой, соединяющей эти точки. 4. В качестве IV закона выступает закон всемирного тяготения. Два любых тела притягиваются друг к другу с силой пропорциональной массе сил и обратно пропорциональной квадрату расстояния между центрами тел. Используйте этот пояснительный текст для выполнения задания

Задание: 1. Приведите определения основным положениям и понятиям динамики

1. Тело: материальный объект, имеющий постоянные: массу, форму (причём, как правило, простую), а также соответствующий ей объём; и отделенный от других тел внешней границей раздела.

2. Инерция: свойство тел оставаться в некоторых системах отсчёта в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения в отсутствие или при взаимной компенсации внешних воздействий.

3. Инерциальная система: система отсчёта, в которой все свободные тела движутся прямолинейно и равномерно или покоятся.

4. Дальнодействие:Согласно концепции дальнодействия, тела действуют друг на друга без материальных посредников, через пустоту, на любом расстоянии. Такое взаимодействие осуществляется с бесконечно большой скоростью (но подчиняется определённым законам).

5. Масса:скалярная физическая величина, одна из важнейших величин в физике.

2. Материальный мир в динамике представлен только телами. Какие изменения в отношении материального мира произошли в последующих картинах мира?

Материя в электромагнитной картине мира: в электромагнитной картине мира роль окончательных элементов, моделирующих физическую реальность (их можно назвать материальными точками), выполняют точечные электрические заряды и электромагнитные характеристики каждой точки эфира. В электромагнитной картине мира материя непрерывна.

Материя в релятивистской картине мира: В 1924 г. Луи де Бройль высказал гипотезу о соответствии каждой частице определенной волны. Иными словами, каждой частице материи присущи и свойство волны (непрерывность), и дискретность (квантованность). Эти представления нашли подтверждение в работах Э. Шредингера и В. Гейзенберга 1925 -1927 гг., создателей нового направления физики – квантовой механики. Так сложились новые, квантово-полевые представления о материи, которые определяются каккорпускулярно-волновой дуализм - наличие у каждого элемента материи свойств волны и частицы. Ушли в прошлое и представления о неизменности материи.

Задание 8.Взаимодействие в материальном мире рассматривалось разными научными картинами мира. Современная картина мира выделяет четыре типа фундаментальных взаимодействий. На рисунке приведена иллюстрация сильного взаимодействия. В пояснительном тексте и сводной таблице бозонов дана краткая характеристика электромагнитного взаимодействия и бозонов-переносчиков других типов взаимодействий

Рис 1. Модель взаимодействия между частицами Рис 2. Проекция адронного коллайдера в Церне на местность

Электромагнитное взаимодействие — одно из четырёх фундаментальных взаимодействий. Электромагнитное взаимодействие существует между частицами, обладающими электрическим зарядом. С современной точки зрения электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами осуществляется не прямо, а только посредством электромагнитного поля. С точки зрения квантовой теории поля электромагнитное взаимодействие переносится безмассовым бозоном — фотоном (частицей, которую можно представить как квантовое возбуждение электромагнитного поля – см. модель на рис 1). Сам фотон электрическим зарядом не обладает, а значит, не может непосредственно взаимодействовать с другими фотонами. Из фундаментальных частиц в электромагнитном взаимодействии участвуют также имеющие электрический заряд частицы: кварки, электрон, мюон и тау-частица (из фермионов), а также заряженые калибровочные

бозоны. Другие виды взаимодействия переносятся частицами, реальность которых предстоит доказать после экспериментов с адронным коллайдером в Церне (Швейцария). ОН предназначен для изучения внутренних взаимодействий в адронах – самых тяжёлых частицах. Эта огромная экспериментальная установка (см. рис 2) предназначена для сталкивания адронов и изучения образующихся в результате столкновения бозонов (см. табл. ниже) и других частиц.

Это список фундаментальных бозонов в физике элементарных частиц- переносчиков слабого, электромагнитного, сильного и гравитационного взаимодействий

Частица	Символ	Масса, ГэВ/c²	Спин	Время жизни, c	Пример распада	Электрический заряд, e
W-бозон	W^±	80,398±0,025		3•10⁻²⁵	e^±+ν_e^±	±1
Z-бозон	Z⁰	91,1876±0,0021		3•10⁻²⁵	e⁺+e⁻
Фотон	γ	0 (<6×10⁻²⁶)		стабилен		0 (<10⁻³²)
Глюон	g	0 (< нескольких МэВ)		передатчик сильного взаимодействия
Гравитон	G	0 (<7×10⁻²³)		гипотетическая частица
Бозон Хиггса	H⁰	> 114		гипотетическая частица	e⁺+e⁻+e⁺+e⁻
X-бозон	X	≈ 10¹⁵		гипотетическая частица	u + u → X → e⁺ + d^-	+4/3
Y-бозон	Y	≈ 10¹⁵		гипотетическая частица	u + d → Y → ν_e^- + d^-	+1/3

Задание: 1. В современной картине мира признаны четыре типа взаимодействия. Перечислите их с приведением краткой характеристики от самого сильного к самому слабому типу:

1.Гравита́ция (притяжение, всеми́рное тяготе́ние, тяготе́ние) (от лат. gravitas — «тяжесть») — универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми материальными телами.

2.Электромагни́тное взаимоде́йствие — одно из четырёх фундаментальных взаимодействий. Электромагнитное взаимодействие существует между частицами, обладающими электрическим зарядом.

3.Си́льное ядерное взаимоде́йствие (цветово́е взаимоде́йствие, я́дерное взаимоде́йствие) — одно из четырёх фундаментальных взаимодействий в физике. В сильном взаимодействии участвуют кварки и глюоны и составленные из них частицы, называемые адронами (барионы и мезоны). Оно действует в масштабах порядка размера атомного ядра и менее, отвечая за связь между кварками в адронах и за притяжение между нуклонами (разновидность барионов — протоны и нейтроны) в ядрах.

4.Слабое взаимодействие, или слабое ядерное взаимодействие, — одно из четырёх фундаментальных взаимодействий в природе. Оно ответственно, в частности, за бета-распад ядра. Это взаимодействие называется слабым, поскольку два других взаимодействия, значимые дляядерной физики (сильное и электромагнитное), характеризуются значительно большей интенсивностью. Однако оно значительно сильнее четвёртого из фундаментальных взаимодействий, гравитационного.

2. В пояснительном тексте упомянуты частицы-переносчики взаимодействий. Приведите пример частицы-переносчика для каждого типа взаимодействий из списка, составленного выше.

1. Гравитон (гипотетич.)

2. Фотон

3. Глюон

4. W⁺ W^- Z⁰ бозоны

Задание 9. Слабое взаимодействие проявляется в микромире. Оно характерно для некоторых физических процессов. Рассмотрите рисунок и познакомьтесь с пояснительным текстом.

На рисунке приведен процесс распада, характерный для неустойчивых атомов (например, изотопов). При этом происходи излучение в пространство частиц, образующих атомную структуру. Используйте это замечание и рисунок для выполнения задания

Задание: 1. Дайте определение некоторым упомянутым в тексте понятиям:

1. Распад: спонтанное изменение состава или внутреннего строения нестабильных атомных ядер (заряда Z, массового числа A) путём испускания элементарных частиц, гамма-квантов и/или ядерных фрагментов.

2. Излучение: спонтанное изменение состава или внутреннего строения нестабильных атомных ядер (заряда Z, массового числа A) путём испускания элементарных частиц, гамма-квантов и/или ядерны фрагментов. Процесс радиоактивного распада также называют радиоакти́вностью, а соответствующие ядра (нуклиды, изотопы и химические элементы) радиоактивными.

3. Изотоп: разновидность атомов (и ядер) какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковый атомный(порядковый) номер, но при этом разные массовые числа.

2. Приведите примеры слабого излучения в макромире, где объекты соизмеримы с человеком

12 3 4 5 6 Следующая ⇒

Дата публикования: 2015-01-14; Прочитано: 1615 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!

studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2024 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.009 с)...