Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира

ДЕ 1: Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира.

1. Научный метод познания.

ЭКСПЕРИМЕНТ — (лат. experimentum — опыт, проба) изучение, исследование явлений и процессов путем их воспроизведения, моделирования в искусственных или естественных условиях. Возможности экономических Э. весьма ограничены, так как очень сложно воспроизвести реальные условия, многократно повторять Э., к тому же приходится экспериментировать на людях, субъектах хозяйства, что может привести к неблагоприятным социальным последствиям.

Эмпирическое  обобщение - обобщение, основанное на сравнении предметов при выделении и обозначении через слово их общих свойств. Использование подобных свойств как классификационных предоставляет человеку возможность работать со значительно большим объемом предметов, чем это возможно в прецептивном плане. С помощью классификационных схем каждый новый предмет распознается как относящийся к определенному классу. Способность к эмпирическому обобщению формируется еще в дошкольном возрасте, но наиболее сензитивным возрастом является младший школьный возраст.

Синтез - это:

1. Метод научного исследования  явлений действительности в их  единстве и целостности, во  взаимодействии их частей.

2. Обобщение, сведение  в единое целое.

3.  перен. Органическое  сочетание различных компонентов  в едином целом.

4. Получение сложного  химического вещества путем соединения  более простых веществ или  элементов.

1.01.02. Естественнонаучная  и гуманитарная культура.

Редукционизм - (от лат. reductio) - методологический принцип, согласнокоторому сложные явления могут быть полностью объяснены на основе законов,свойственных более простым (напр., биологические явления - с помощьюфизических и химических законов; социологические - с помощью биологическихи т. п.). Редукционизм абсолютизирует принцип редукции (сведения) сложногок более простому, игнорируя специфику более высоких уровней организации.Вместе с тем обоснованная редукция может быть плодотворной (напр.,планетарная модель атома).

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

 

Дискретный - прерывистый, дробный, состоящий из отдельных частей.

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

Континуальность - непрерывность, отсутствие лакун, квантованности, разделенности на фрагменты. Противоположность дискретности. М. Мамардашвили нашел, что внутренне пространство бинарной оппозиции под названием субъект-объектное отношение континуально.

1.01.04. Развитие представлений о материи.

Генезис - (генез) - происхождение, возникновение; в широком смысле – момент зарождения и последующий процесс развития, приведший к определенному состоянию, виду, явлению.

Доплеровский  эффект - изменение частоты волны (звуковой, световой, радиоволны) при движении источника волны относительно наблюдателя или записывающего прибора. Величина изменения зависит от скорости движения волны, источника и наблюдателя. В случае звуковой волны эффект проявляется как понижение высоты тона автомобильного сигнала при проезде мимо наблюдателя. Для того, чтобы обнаружить этот эффект со световой волной, наблюдателю нужно развить высокую скорость. Проявлением эффекта является тот факт, что спектральные линии света от быстро разбегающихся галактик смещаются в сторону красной части спектра.

1.01.05. Развитие представлений о движении.

Дифракция - распространение волны, например, луча света, при прохождении сквозь узкое отверстие или при попадании на край препятствия (например, при восприятии звука, идущего из-за угла). Позволяет получить данные о длине световой волны и о внутренней структуре кристаллов, создающих дифракцию. При контакте с препятствиями свойственна всем видам волн.

Планка постоянная - (квант действия, обозначается h), фундаментальная физическая константа, определяющая широкий круг физических явлений, для которых существенна дискретность величин с размерностью действия. Введена немецким физиком М. Планком в 1900 при установлении закона распределения энергии в спектре излучения абсолютно чёрного тела. Наиболее точное значение получено на основе Джозефсона эффекта: h=6,626176 (36) •10-34 Дж•с=6,626176(36)•10-27 эрг•с (на 1977). Чаще пользуются постоянной ћ=h/2p=1,0545887 (57)•10-34 Дж•с, также называемой П. п.

Интерференция - взаимодействие двух или более волн, например, звуковых или световых, в результате чего создаются помехи. Лучи полностью или частично усиливают или ослабляют друг друга, приводя к искажениям. Конструктивная интерференция - это усиление волнового движения, когда интерферирующие волны находятся в фазе. Деструктивная интерференция происходит, когда две волны не совпадают по фазе и ослабляют друг друга. Интерференцию светового излучения лазера используют в голографии для создания голографических изображений.

1.01.06. Развитие представлений о взаимодействии.

Уравнения Максвелла - фундаментальные уравнения классической макроскопической электродинамики, описывающие электромагнитные явления в любой среде (и в вакууме). Сформулированы в 60-х гг. 19 в. Дж. Максвеллом на основе обобщения эмпирических законов электрических и магнитных явлений и развития идеи английского учёного М. Фарадея о том, что взаимодействия между электрически заряженными телами осуществляются посредством электромагнитного поля. Современная форма уравнений дана немецким физиком Г. Герцем и английским физиком О. Хевисайдом.

Глюон - разновидность элементарных частиц. Полагают, что они «склеивают» кварки - фундаментальные частицы, которые, объединяясь, образуют такие элементарные частицы, как протоны и нейтроны. Глюоны играют такую же роль в процессе сильного ядерного взаимодействия, как фотоны - в электромагнитном взаимодействии.

Лептоны - элементарные частицы, не участвующие в сильных взаимодействиях. К лептонам относятся электрон, мюоны, нейтрино и др. Название "лептон" (от греческого leptos - тонкий, легкий) связано с тем, что массы известных до 1975 лептонов были меньше масс всех других элементарных частиц, имеющих массу покоя.

Гравитоны - фундаментальные частицы (или кванты гравитационного поля), которые, как полагают, переносят гравитационное взаимодействие подобно тому, как фотоны переносят электромагнитное поле, глюоны - сильное ядерное взаимодействие, бозоны - слабое взаимодействие. Существование гравитонов предсказано квантовой теорией гравитационного взаимодействия, но экспериментально они еще не обнаружены.

Фермионы - субатомные частицы обычно характеризуются спином - свойством, весьма напоминающим свойство астрономических тел вращаться вокруг своей оси. Те частицы, спины которых представляют собой полуцелые числа и классифицируются в соответствии с рядом правил, сформулированных физиками Энрико Ферми (Fermi, 1901-1954) и Полем Дираком (Dirac, род. 1902), называются фермионами. Протон, электрон и нейтрон - это фермионы. Частицы, спины которых выражаются целыми числами, подчиняются другой группе правил [сформулированных индийским физиком Шатьендранатом Возе (Bose, род. 1894) и Альбертом Эйнштейном] и называются бозонами.

Фотон - квант электромагнитного излучения (в узком смысле - света). В отличие от классической физики, в которой электромагнитное излучение - непрерывный волновой процесс, в квантовой физике излучение дискретно и состоит из неделимых квантов энергии - фотонов, поглощаемых или испускаемых целиком. Фотон всегда движется со скоростью света, в вакууме равной c, а в среде - со скоростью c/n, где n - показатель преломления среды. Термин "фотон" введен американским физиком Г.Н. Льюисом в 1929.

ДЕ 2: Пространство, время, симметрия.

1.02.01. Принципы симметрии, законы сохранения.

Калибровочная симметрия - общее название класса внутренней симметрии уравнений теории поля (т. е. симметрии, связанных со свойствами элементарных частиц, а не со свойствами пространства-времени), характеризуемых параметрами, зависящими от точки пространства-времени (r, t).

Нетер теорема  сохранения - одна из фундаментальных теорем теоретической физики, устанавливает связь между свойствами симметрии физической системы и законами сохранения. Так, например, свойство однородности времени и фактическая независимость физических систем от времени по крайней мере от направления времени, ведет к закону сохранения энергии, одному из самых фундаментальных законов природы. Доказана математиком немкой Эмми Нетер в 1918 году.

 Хиральность - свойство молекулы не совмещаться со своим отображением в идеальном плоском зеркале. Одно из основных понятий стереохимии (наряду с конфигурацией и конформацией). Хиральность - необходимое условие оптической активности молекул.

1.02.02. Эволюция представлений о пространстве и времени.

Майкельсона-Морли опыт - опыт, поставленный впервые в 1881 году американскими физиками Майкельсоном и Морли с целью обнаружения влияния орбитального движения Земли на скорость света, но не выявивший этого влияния (известен в науке как «отрицательный результат» опыта). Является одним из опытных доказательств постулата Эйнштейна о постоянстве скорости света в пустоте.

Минковский Герман (1864-1909), русский математик, работавший в Германии. Внес вклад в разработку основных принципов специальной теории относительности Эйнштейна и сформулировал концепцию пространства-времени.

1.02.03. Специальная теория относительности.

Относительности теория - физическая теория, рассматривающая пространственно-временные свойства физических процессов. Закономерности, устанавливаемые О. т., являются общими для всех физических процессов, поэтому часто о них говорят просто как о свойствах пространства-времени. Как было установлено А. Эйнштейном, эти свойства зависят от гравитационных полей (полей тяготения), действующих в данной области пространства-времени. Свойства пространства-времени при наличии полей тяготения исследуются в общей теории относительности (ОТО), называются также теорией тяготения (См. Тяготение). В частной теории относительности рассматриваются свойства пространства-времени в приближении, в котором эффектами тяготения можно пренебречь. Логически частная О. т. есть частный случай ОТО, откуда и происходит её название. Исторически развитие теории происходило в обратном порядке; частная О. т. была сформулирована Эйнштейном в 1905, окончательная формулировка ОТО была дана им же в 1916. Ниже излагается частная О. т., называется в литературе также теорией относительности Эйнштейна, просто О. т., или специальной теорией относительности.

1.02.04. Общая теория относительности.

Принцип эквивалентности, в физике - утверждение, согласно которому поле тяготения в небольшой области пространства и времени (например, в замкнутой лаборатории, из которой невозможно наблюдать Вселенную) по своему проявлению тождественно ускоренной системе отсчета. Этот принцип явился краеугольным камнем общей теории относительности Эйнштейна.

Перигелий - (от греч. peri — вокруг, около, возле + helios — солнце) — (в астрономии) ближайшая к Солнцу точка орбиты небесного тела планетной системы, обращающегося вокруг него. Так, например, перигелий Земли составляет 147 млн км.

Эффект Мессбауэра - эффект резонанса, наблюдаемый у определенных радиоактивных веществ, испускающих гамма излучение. Когда такой радиоактивный атом является частью кристаллической решетки, импульс отдачи поглощается атомным ядром, в результате чего гамма лучи обладают строго определенной энергией, а не рядом энергий. Лучи затем могут снова поглощаться таким же ядром. Этот эффект был впервые изучен Рудольфом Мессбауэром. Движение источника изменяет частоту лучей действием Доплеровского эффекта. Эффект Мессбауэра может быть использован для изучения с большой точностью ядерных уровней и молекулярной структуры.

ДЕ 3: Структурные уровни и системная организация материи.

1.03.01. Микро-, макро-, мегамиры.

Нуклон - общее название элементарных частиц - протона и нейтрона, - которые являются составными частями атомных ядер.

ПАРСЕК (обозначается пк (СИ) или пс), расстояние, на котором звезда имела бы параллакс, равный одной угловой секунде. Парсек равен 3,2616 световых года, 206 265 астрономических единицам, или 3,086310¹³км.

Термоядерный  синтез - реакции слияния лёгких ядер в более тяжёлые; происходят при высоких температурах и сопровождаются выделением энергии. Устройство для проведения термоядерного синтеза - термоядерный реактор - находится в стадии разработки.

Радиоактивность естественная - фоновая радиоактивность, свойство природных сред, абиотических и биотических объектов производить характерное излучение, обусловленное содержанием в них различных радиоактивных изотопов (цезия, йода). Как правило, не вызывает явных отрицательных экологических явлений. К естественной радиоактвности живые организмы приспособились.

1.03.02. Системные уровни организации материи.

Аддитивность (от лат. additivus - прибавляемый) - свойство величин, состоящее в том, что значение величины, соответствующее целому объекту, равно сумме значений величин, соответствующих его частям, каким бы образом ни был разбит объект. Например, аддитивность объема означает, что объем целого тела равен сумме объемов его частей.

1.03.03. Структуры микромира.

Кварки – гипотетические фундаментальные частицы, из которых по современным представлениям, состоят все адроны (барионы - из трех кварков, мезоны - из кварка и антикварка). Кварки обладают спином 1/2, барионным зарядом 1/3, электрическими зарядами 2/3 и +1/3 заряда протона, а также специфическим квантовым числом "цвет". Экспериментально (косвенно) обнаружены 6 типов ("ароматов") кварков: u, d, s, c, b, t. В свободном состоянии не наблюдались.

Адроны (от греч. hadros - большой, сильный) – класс элементарных частиц, участвующих в сильном взаимодействии, а также в слабом взаимодействии и в электромагнитном взаимодействии. К адронам относят все барионы и мезоны, включая резанонсы, и соответствующие им античастицы.