Сообщение на тему современная физическая картина мира

Физика в естественно-научной картине мира

Однако известно, что исторически в естествознании преобладают знания физической науки, и физика до сих пор считается самой развитой и систематизированной наукой. Вклад остальных естественных наук в процесс становления естественно-научной картины мира, особенно в период возникновения мировоззрения европейской цивилизации Нового времени, был гораздо меньше. Поэтому обращение к физике в период становления классической естественно-научной картины мира является закономерным. Концепции физики и ее аргументы в большой степени определили естественно-научную картину мира.

Физика, в отличие от других естественных наук, благодаря высокой степени разработанности, смогла создать свою собственную картину мира – физическую. Остальные естественные науки смогли это сделать лишь в ХХ веке.

Определение 2

Физика – это наука, которая занимается изучением простейших и в то же время наиболее общих закономерностей природы, каких как, законы движения материи, ее свойства и строение.

Физика ищет в каждом явлении природы факторы, объединяющие его с другими. Поэтому законы и понятия физики являются основополагающими, фундаментальными для всего естествознания.

Физика в переводе с греческого означает «природа», она возникла в период античности. На этапе возникновения физика охватывала все имеющиеся знания о природных явлениях, то есть была тождественна естествознанию. Выделение из общего естествознания отдельных наук, в том числе и физики, произошло позже, по мере разделения знаний и методов исследования.

Физика является экспериментальной наукой, ее законы основываются на фактах, установленных путем опытов и экспериментов. Кроме того, различают теоретическую физику, ее целью является формулирование законов природы. Существование экспериментальной и теоретической физики друг без друга невозможно.

В зависимости от объектов изучения, физика делится на следующие разделы:

• Физика элементарных частиц
• Физика ядра
• Физика атомов и молекул
• Физика газов и жидкостей
• Физика твердого тела
• Физика плазмы.

По уровню организации материи физика делится на:

• Физику макромира
• Физику микромира
• Физику мегамира.

По характеру изучаемых явлений, процессов и форм взаимодействия различают следующие области физики:

• Механика
• Электродинамика
• Квантовая физика
• Теория гравитации
• Термодинамика
• Статистическая физика.

Физическая картина мира

С относительно недавних пор понятие «физическая картина мира» рассматривается не только как результат развития физического знания, но и как самостоятельный вид знания. Физическая картина мира, наряду с тем, что обобщает все полученные ранее знания о природе и систематизирует их, еще и вводит в физическую науку новые философские идеи, способные существенным образом менять основы физического знания. Таким образом, физическая картина мира – это такая физическая модель природы, в состав которой входят основополагающие физические и философские идеи, теории, общие понятие и принципы, методы познания.

Процессом развития физической картины мира является постоянное развитие других картин мира, отражающих структуру и свойства материи.

Качественное изменение основополагающих физических идей, составляющих базу для физической теории – это основа для выделения отдельных типов физической картины мира. Каждое изменение физической картины мира дает начало нового этапа в развитии физики. В рамках каждого этапа идет эволюционное развитие физики, то есть картина мира не меняется, просто возникает возможность выдвижения новых теорий, уже заложенных в существующей картине мира. В результате изменения ключевых понятий картины мира происходит революция в физике, в результате которой возникает новая физическая картина мира.

Основой объяснения природных явлений с точки зрения физической науки являются такие фундаментальные понятия и принципы, как: материя, движение, пространство и время, место и роль человека в мире, причинно-следственные связи.

Понятие материи является ключевым, именно поэтому изменения представлений о строении материи приводят к революции в физике. Исторически, такие революции происходили два раза. Первая произошла в 19 веке, когда случился переход от атомистических представлений о материи к полевым. Вторая революция произошла в 20 веке, когда полевые представления сменились квантовыми. Следовательно, можно выделить три физические картины мира, сменявшие друг друга — механическая, затем электромагнитная и квантовая.

Формирование естественно-научной картины мира

В процессе познания окружающей среды и изучения мира, человек в своем сознании создает определенную картину мира. Картина мира в процессе развития человечества менялась, представление об окружающем мире первобытного человека отличалось от картины мира человека в другие периоды его развития. К тому же, каждый человек по-своему представляет окружающий мир в зависимости от окружения, воспитания, религии, духовного развития и т.д. Отсюда возникновение различных картин мира. Помимо этого, каждая отдельно взятая наука может формировать свою картину мира, например, физическая картина мира, химическая, биологическая и т.д.

Однако, не смотря на все многообразие картин мира, которые существуют в современной науке, наиболее общее представление дает общая научная картина мира. Она описывает общество, человека и природу.

Научная картина мира сформировалась на основе достижений общественных, гуманитарных, естественных наук, но ее фундаментом по праву считается естествознание. Вклад естествознания в развитие научной картины мира является таким большим, что часто научную картину мира отождествляют с естественно-научной.

Определение 1

Естественно – научная картина мира – это исторически сформировавшееся в процессе естествознания достоверное знание о природе. Данная картина мира включает в себя знания из всех естественных наук, в тои числе их фундаментальные идеи, теории.

Взаимодействия и законы сохранения

Любой материальный объект, начиная от элементарной частицы и кончая
макроскопическим телом и системой тел, обладает энер­гией и импульсом — это
универсальные физические характеристи­ки физических объектов. Самое общее и
основное свойство всех объектов состоит в их способности взаимодействовать
между собой. Так, тела притягиваются к Земле, а Земля — к Солнцу, электрон
отталкивается от другого электрона и притягивается к ядру, вступают во
взаимодействие атомы и молекулы, образуя кристал­лы, взаимодействуя,
отскакивают при ударе друг от друга сталь­ные шарики и т. д.

Всеобщая причина изменения и движения в материальном ми­ре — взаимодействие.
Несмотря на разнообразие взаимодействий, все они приводят к двум основным
результатам:

1.В результате взаимодействия меняются энергия, импульс и другие
характеристики объекта. Например, шарики при столкновении меняют направление
скорости, а значит, изменяется импульс; одни элементарные частицы
превращаются в другие и т. д.

Таблица 1.

2.В результате взаимодействия частицы или тела объединяются в новую
устойчивую систему. Так, например, образуется ядро из нуклонов,
взаимодействующих между собой, атом — из ядра и электронов, Солнечная
система — из Солнца и планет и т. д.

В настоящее время все взаимодействия удалось понять как про­явление четырех
исходных, или, как говорят, фундаментальных взаимодействий: гравитационного,
электромагнитного, слабого и сильного. Основные харак-теристики трех,
изучаемых в школе, взаимодействий видны из таблицы 2. Гравитационное
взаимодей­ствие универсально, т. е. имеет место между любыми материаль­ными
объектами. Оно убывает пропорционально r -2,
т. е. прости­рается па большие расстояния, образуя макроскопическое
грави­тационное поле. По сравнению с двумя другими взаимодействиями
гравитационное взаимодействие мало. Электромагнитное взаимо­действие
проявляется только для электрически заряженных тел и частиц, оно на много
порядков больше гравитационного и также образует макроскопические поля.

Фундаментальные взаимодействия

Таблица 2

Сильное взаимодействие, превышая по интенсивности гравитационное и
электромагнитное, осу­ществляется только на очень малых расстояниях порядка
размера элементарных частиц. Поэтому макроскопического поля оно не образует,
а проявляется только между элементарными частицами. Сильному взаимодействию
подвержены мезоны и барионы. Лептоны же и фотоны не участвуют в сильном
взаимодействии (см. таблицу элементарных частиц).

Хотя различные взаимодействия проявляют себя в различных физических явлениях
и в разных пространственных областях (на­пример, сильное — в микромире,
гравитационное — в макромире) и описываются различными физическими законами
(например, в частных случаях гравитационное — законом всемирного тяготе­ния,
электромагнитное — законом Кулона), есть общие для всех взаимодействий
законы — это законы сохранения. Так, при любом взаимодействии для замкнутой
системы (т. е. если учтены все взаи­модействующие тела и частицы)
сохраняется энергия, импульс, электрический заряд системы и некоторые другие
величины. По­этому законы сохранения применяются при изучении всех
физиче­ских явлений. Так, в механике закон сохранения импульса приво­дит к
третьему закону Ньютона, в теплоте с помощью закона со­хранения энергии
рассчитывают количество теплоты, выделяющее­ся при совершении работы (первое
начало термодинамики), в физи­ке элементарных частиц закон сохранения заряда
«разрешает» об­разование заряженных частиц только разноименно заряженными в
паре и т. д.