Физическая картина мира: современный анализ

Федеральное государственное  образовательное  учреждение высшего

профессионального образования

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ  СЛУЖБЫ

ПРИ ПРЕЗИДЕНТЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ»

КАФЕДРА УПРАВЛЕНИЯ СОЦИАЛЬНЫМИ И ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ 
 
 
 

РЕФЕРАТ ПО КУРСУ:

«КОНЦЕПЦИИ  СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ»  
 

НА  ТЕМУ:

• «Физическая картина мира: современный  анализ»
 
 
 
 
 
 


                                                               Выполнила:

                                                                  студентка факультета

                                                                                   основных образовательных 

                                                                                   программ   заочной

                                                                                   формы обучения

                                                               3 курса, 27 группы

                                                                                  

                                                                         
 
 


МОСКВА  – 2010 
 
 
 


Содержание: 
 
 


Введение 3 

Глава 1. Основания  физической картины мира 4

      1.1  Концепции мегамира 5

      1.2 Концепции макромира 12

Глава 2.  Закономерности и принципы физики микромира 17

 Заключение 25

Список использованной литературы 26 


 


Введение

      Физика (греч. “physis” – природа) – наука, изучающая наиболее фундаментальные закономерности материального мира. Физика занимает особое место в системе естественнонаучного знания, ибо именно ее законы лежат в основе современного естествознания.

      Физические  закономерности носят универсальный  характер, т.е. любая материальная система (например, химическая), обладая своей  спецификой, тем не менее, основывается на законах природы, выявляемых физикой. Очевидно, что “более высокий” уровень  материи (биологический) отнюдь не сводится (редукционизм) к ее “более низким” (физическая) уровням. Однако именно в процессе такого сведения (редукционизма) были достигнуты наиболее конструктивные результаты в науке: в химии – квантовая химия, в биологии – молекулярная генетика и т.п.

      Более того, выявляя фундаментальные закономерности объективной реальности, физика стала  наиболее развитой сферой современного научного знания, обладая необходимыми теоретическим аппаратом и эмпирическими  методами. Использование этого аппарата и методов другими науками  существенно повышает их статус в  динамике познавательного процесса.

      Закономерности  материального мира (законы природы), выявляемые физикой, представляют собой  систему утверждений (теории, принципы, законы, гипотезы и т.п.), дающих идеализированное представление о физических объектах. Совокупность физических законов, теорий и принципов формирует физическую картину мира, т.е. идеальную модель природы, соответствующую конкретным, исторически обусловленным, этапам развития естественнонаучного познания, стилям естественнонаучного мышления. 
 
 


Глава 1. Основания физической картины мира

      К основным разделам теоретической физики относятся классическая механика, электродинамика, термодинамика, статистическая физика, теория относительности, квантовая  механика, квантовая теория поля. Существенное развитие получили следующие направления  физических исследований, а именно: ядерная физика, физика элементарных частиц, физика плазмы, физика твердого тела, физика металлов, физика высоких  энергий, физика высоких давлений, физика атмосферы и др. Фундаментальные  теоретические разработки привели  к радикальным технико-технологическим  открытиям в сфере прикладной физики: ядерная энергетика, квантовая  электроника микроэлектроника, радиолокация.

Выделяются следующие  уровни организации материи, в том  числе и физической реальности. Мегамир – взаимосвязанная система небесных тел; макромир - совокупность явлений и процессов, с которыми обычно соприкасается человек; микромир – область невидимых человеку объектов, познаваемых с помощью технических средств.¹   

     Представление о структурном характере материального  мира восходит к натурфилософским воззрениям о макрокосме («большой мир») и микрокосме («малый мир»). Античные мыслители понимали макрокосмос как природу (Вселенную); микрокосмос – как ее часть (человек).

     Современные представления о макромире и  микромире являются формой выражения  динамики естественнонаучного, а в  особенности – физического знания. Если классическое естествознание выявляет закономерности макромира, то неклассическое естествознание акцентирует внимание на закономерностях микромира.

     Основоположники классического естествознания (Галилей, Ньютон и др.) разработали научные  подходы и принципы (механизм, рационализм  и др.), позволившие сформулировать адекватную (на данном историческом этапе развития науки) картину макромира на механистической основе. Механистический монизм стал одной из форм универсальной научной картины мира.

     Революция в естествознании на рубеже XIX и XX вв. открыла новый объект научных исследований и разработок – микромир. Физические концепции, сформулированные в первой половине ХХ в. (квантовая теория и др.), позволили не только обосновать структуру и свойства атомов, но и были положены в основу физики элементарных частиц. Изучение микромира существенно изменило научное представление об объективной реальности, адекватности традиционных методов и подходов.

     При этом теории макромира и микромира  являются взаимодополнительными. Более того, выявление закономерностей микромира позволяет углубить сущностные характеристики объектов макромира. Вместе с тем знание закономерностей макромира создает предпосылки более полного познания процессов микромира.

      1.1  Концепции мегамира

      Структура мегамира. Мегамир имеет следующую структуру, а именно: планеты и планетные системы, возникающие вокруг звезд; звезды и звездные системы, образующие галактики; системы галактик, образующие метагалактики.

      Планеты – самые массивные объекты  мегамира. Наиболее исследованы (из-за близости к Земле) планеты Солнечной системы, двигающиеся по эллиптическим орбитам. Ближе всего к Солнцу расположен Меркурий – 58 млн. км., дальше всех – Плутон – 5908 млн. км; Земля находится от Солнца на расстоянии 150 млн. км.

      Звезды  – светящиеся (газовые) космические  объекты, образующиеся из газово-пылевой  среды (преимущественно водорода и  гелия) в результате гравитационной конденсации. В зависимости от массы  звезды в процессе эволюции становятся либо “белыми карликами”, либо нейтронными звездами, либо “черными дырами”.

      Звездные  системы – группы звезд, связанные  силами тяготения, имеющие совместное происхождение и близкий химический состав. Звездные скопления включают до сотен тысяч звезд.

      Галактика – совокупность звездных скоплений. Солнце принадлежит к галактике  Млечного пути, включающей не менее 100 млрд. звезд. Одна из ближайших галактик – туманность Андромеды.

      Метагалактика – система галактик, включающая все известные космические объекты.

      Космогонические гипотезы. Космогония (греч. kosmos –Вселенная и goneia – рождение) – область науки, изучающая происхождение и развитие небесных тел и их систем.

      На  этапах преднаучного сознания возникновение материального мира связывалось с доминированием идеи его божественного творения. В представлениях древнегреческого политеизма (многобожия) космос порождается демиургом (творцом). В монотеизме (буддизме, христианстве, исламе) Бог и сотворил, и управляет миром. Именно поклонение творцу и составляет основу монотеистического мировоззрения.

      В ранних научных представлениях преобладал креационизм. Креационизм (лат. creatio – создание) – концепция, исходящая из  сотворения мира живой и неживой природы в едином творческом порыве божественного происхождения. Креационизм не утратил своего значения и в ХХ в. как возможная гипотеза происхождения мира.

      Одна  из первых естественнонаучных концепций  происхождения Солнечной системы  предложена  немецким философом  И. Кантом (1724-1804) и французским математиком  и астрономом П. Лапласом (1743-1827), выдвинувших, независимо друг от друга, сходные космогонические  гипотезы. В их основе представление, в соответствии с которым планеты  солнечной системы возникли из вращающейся рассеянной материи (газовой туманности). Речь идет о так называемой “небулярной” космогонической гипотезе.

      В первой половине ХХ в. английский астрофизик Дж. Джинс (1877-1946) выдвинул следующую  гипотезу возникновения Солнечной  системы. По его предположению, в  прошлом Солнце столкнулось с  другой звездой; в результате этого  столкновения произошел выброс газообразного  вещества, ставшего основой планетарных  образований.

      Отечественная космогоническая школа связана  с именами крупных ученых (О. Ю. Шмидт, 1891-1956; В. Г. Фесенков, 1889-1972; и др.), которые разработали оригинальные гипотезы происхождения Солнечной системы.

      Во  второй половине ХХ в. шведский  астрофизик Х.Альфвен (р.1908) и английский физик Ф.Хойл (р.1915) выдвинули космологическую концепцию, учитывающую взаимосвязь как механических, так и электромагнитных сил. В соответствии с их представлениями именно электромагнитные силы сыграли доминирующую роль при возникновении Солнечной системы. По их мнению, первичное газообразное облако, из которого образовалось как Солнце, так и планеты солнечной системы, состояло из ионизированных соединений, находящихся под электромагнитным воздействием. Из ионизированного газового облака образовалось Солнце, а из остатков облака, на значительном от него расстоянии, – планеты. Этот процесс происходил на основе гравитационных, магнитных и механических сил взаимодействия.²

      Очевидно, что теории происхождения Солнечной  системы носят гипотетический характер. Ясно также, что такой подход присущ и космологическим моделям.

      Космологические теории. Космология (греч. kosmos – вселенная, logos – учение) – раздел астрономии, наука о Вселенной как едином целом.

      До XVI столетия  в естественнонаучной картине мира доминировал геоцентризм (греч. ge – Земля), основанный на учении античного философа Аристотеля (384-322 до н.э.) и греческого астронома Птолемея (II в. н.э.), разработавших математическую теорию движения планет вокруг “неподвижной” Земли. Эта теория в своих основных положениях была сохранена и в средневековой астрономии, считавшей, что небесные тела вращаются с постоянной скоростью вокруг Земли. Земля рассматривалась как центр мироздания. Теоретически геоцентризм был преодолен в рамках гелиоцентризма (греч. helios – Солнце)– учения, исходящего из вращения Земли вокруг Солнца. Его основы заложены польским астрономом Н.Коперником (1473-1543). Таким образом, Земля оказалась не центром мироздания, а одной из шести планет (наряду с Марсом, Меркурием, Венерой, Сатурном и Юпитером), обращающихся вокруг Солнца.

      Впрочем, коперникианство не преодолело еще традиционную идею о совершенстве небесных движений, из которых выводились круговые орбиты планетных тел. Это удалось немецкому астроному И.Кеплеру (1571-1630), доказавшему их эллиптическую форму. “Законы Кеплера” – законы движения планет – позволили подойти к объектам Солнечной системы как к естественнонаучному феномену.

      Итальянский ученый Г.Галилей (1564-1642), сформулировав  ряд аксиом, в том числе и  закон энергии, согласно которому равномерное  и прямолинейное движение системы  тел не отражается на процессах в  этой системе, пришел к выводу о физической однородности как земных, так и  космических явлений. В основе его  представлений была положена следующая  идея: вся совокупность процессов  Вселенной образует некоторое гармоническое (упорядоченное) целое, функционирующее  по рациональным законам науки.

      Ньютоновский закон всемирного тяготения окончательно представил космологию как проблему естествознания. Тем самым завершился период геоцентризма, и закрепилось гелиоцентристское  мировоззрение.

      В основе ньютоновской космологии – ряд принципов классического (механистического) естествознания. А именно: целостность и стационарность мировой космической системы; абсолютность пространства и времени, бесконечность, однородность и изотропность, т.е. одинаковость свойств во всех направлениях.

       Необратимость времени. Время – одна из важнейших философских и научных категорий, определяющих форму изменения объекта или системы. Феномен времени является историко-философской и естественнонаучной категорией.

     В восточной философской традиции время трактуется в качестве неизменной основы бытия, одной из его определяющих сущностей. В буддизме, например, время  рассматривается как некий бесконечный  процесс, увлекающий за собой элементы бытия.

     В античных философских системах время  понимается в космическом контексте, являясь формой выражения динамики космических процессов. Например, Аристотель ассоциировал время с физическим движением небосвода.

     В философии и науке Нового времени  подчеркивается относительность времени. Более того, эта категория трактуется как форма выражения человеческой субъективности. Вместе с тем, например, Декарт обращал внимание не только на субъективность, но и объективность  времени.

     В науке классического типа существенное значение имела трактовка Ньютоном представлений об абсолютном и относительном  времени. С одной стороны, им выделяется понятие абсолютного времени, т.е. математическое время, не имеющее отношения  к чему-либо внешнему, протекающее  равномерно. С другой – относительное  время как мер динамики обыденной  жизни (час, день и т.п.). По аналогии с абсолютным временем Ньютон ввел и понятие абсолютного пространства как некой идеальной сущности бытия.

     А. Эйнштейн, разработав специальную теорию относительности, отказался от характерной  для классической физики понятия  абсолютной одновременности. Этот тезис  дал возможность объединения  пространства и времени в единый пространственно-временной континуум. Тем самым фиксируется не абсолютный, а относительный характер времени  и пространства в системе представлений  объективной реальности.

     В современной философии и науке (Э. Гуссерль, М. Хайдеггер и др.) время трактуется не только как «бесконечный континуум», но взаимосвязь прошлого, настоящего и будущего. При этом все более отчетливо фиксируется понимание необратимости времени, его «осевой» характер (К. Ясперс), т.е. устремленность в будущее, от «нулевого» осевого времени.

      Современные модели Вселенной. Космология ХХ в. основывается на законах общей теории относительности. Поэтому современные космологические концепции называются релятивистскими (лат. relativus – относительный).

      Первая  релятивистская космологическая модель была предложена в первой половине ХХ в. немецким физиком А.Эйнштейном (1879-1955). Его модель частично исходила из классических космологических воззрений (равномерность, однородность и изотропность мирового пространства). Время во Вселенной, в соответствии с его моделью, бесконечно, т.е. не имеет ни начала, ни конца; пространство же Вселенной безгранично, но конечно. Свойства эйнштейновского мирового пространства напоминают характеристики поверхности сферы: стремление удалиться от какой-либо ее точки, оборачивается неуклонным возвращением к ней.

      В начале 20-х годов ХХ в. отечественный  математик и геофизик А.А.Фридман (1888-1925), отказавшись от стационарной модели, предложил и математически  обосновал модель расширяющейся  Вселенной. В ее рамках удалось, обобщив эйнштейновские представления, выявить возможность реального существования особого мира, кривизна пространства которого меняется с течением времени. Так возникла теория нестационарной (расширяющейся) Вселенной.

      Несколько позднее основные идеи фридмановской теории были подтверждены открытием американского астронома Э.Хаббла (1889-1953) так называемого “красного смещения”, т.е. конкретное смещение видимой части спектра. Этот эффект – свидетельство удаления галактик друг от друга, их “разбегания”. Реальность расширения метагалактики подтверждает предсказания современной космологической теории.

      В соответствии с теорией расширяющейся  Вселенной, наша метагалактика возникла около 18-20 млрд. лет как “сгущение” плотной космической материи. На первых этапах эволюции образовывались атомы легких элементов (водород, гелий); дальнейшее “сгущение” космических  элементов вело к образованию  звезд и галактик. Постепенно образовывались более тяжелые химические элементы и планетные системы. И, наконец, создались предпосылки для существования  живых организмов.

      К концу ХХ в. представление о расширяющейся (эволюционной) Вселенной стало общепринятой научной гипотезой, преодолев классическую теорию галактической стационарности. Впрочем, в современной космологической  теории отнюдь не преодолено принципиальное “узкое” место - о “первотолчке” мирового сотворения.

      Напомним, в рамках религиозной доктрины возникновение  Вселенной связывается с актом  “божественного творения”. И сейчас немало ученых стоит на позициях креационизма.

      Естественнонаучная  доктрина исходит в этом вопросе  из реальности гипотезы “большого  взрыва”, в результате которого космическое  “первовещество” перешло из сингулярного (сверхплотного) к расширенному состоянию, обеспечивающему последующий космологический эволюционный процесс.

      1.2 Концепции макромира

      Принцип механицизма. Механицизм (греч. mechane – орудие, машина) – мировоззрение, в рамках которого законы механики рассматриваются как универсальные для анализа всех форм вещей, явлений и процессов природы. Механицизм стал основанием классического естествознания и науки Нового времени.

      Английский  физик И.Ньютон (1643-1727), развивая идеи Г.Галилея, сформулировал законы механики, составившие фундамент классической физики. В его основе – три  закона движения. А именно: закон  инерции, закон пропорциональности силы и ускорения, закон равенства  действия и противодействия. Эти  законы стали основанием системы  следствий, уточняющих и расширяющих  сферу их функционирования.

      Позднее сформулированный им закон всемирного тяготения давал естественнонаучную трактовку – в рамках механики – вещей, явлений и процессов  природы. Оказалось, что гравитационная постоянная – одна из характеристик  закона всемирного тяготения – универсальна как на Земле, так и в космосе.

      Тем самым утвердилось механистическое  мировоззрение, в соответствии с  которым законы механики адекватно  отражают закономерности мега- и макромира. Абсолютизация законов механики привела к формированию механистической  картины мира. В ее основе – представление  о мире как замкнутой механической системе, состоящей из неизменных элементов, чья динамика обусловлена лишь механическими  причинно-следственными отношениями. Система мега- и макромира представлялась как отлаженный “часовой механизм”, управляемый “властелином Вселенной”.

      Формировался  галилеевско-ньютоновский идеал науки. Физика, начиная именно с Нового времени, развивалось как экспериментальная математическая наука, выдвинув и обосновав систему ценностных приоритетов:

      – объективность и предметность знания, ориентированного на раскрытие сущностных связей вещей и явлений природы;

      – активно-деятельностный характер науки - “знание – сила” (Бэкон); человек познающий – “хозяин и господин природы” (Декарт);

      – наука как межнациональный феномен (Коперник – из Польши, Галилей –  из Италии, Ньютон – из Англии).

      Механицизм  стал одним из факторов, обусловивших динамику становления и развития современного научного знания. Именно такой подход придал науке существенное ускорение, эффективно действующее  в течение примерно двух столетий.

      С другой стороны, абсолютизация механицизма, распространение законов механики на все явления и процессы природы, в том числе биологические  или социальные, выходила за рамки  его возможностей, выявляя ограниченность механистической интерпретации  объективной реальности. Позднее  это выразилось в кризис механистической  картины мира.

      Законы (принципы) сохранения энергии. Согласно закону сохранения энергии, энергия, превращаясь из одной формы в другую (это открытие было сделано при изучении процессов превращения механической энергии в тепловую), не исчезает и не создается вновь.

      Исследования  немецких физиков Ю.Майера (1814-1878) и  Г.Гельмгольца (1821-1894), английского ученого  Дж. Джоули (1818-1889) и др. экспериментально и математически обосновали закон  сохранения энергии. Показан его  всеобщий характер.

      При переходе материальной системы из одного состояния в другое изменение  ее  энергии строго соответствует  возрастанию или убыванию энергии  взаимодействующих с системой тел. Процессы превращения энергии из одной формы в другую строго регулируются определенными численными эквивалентами. Механические закономерности утрачивали свой абсолютный характер. Более того, утверждение принципа сохранения энергии  вело к преодолению механической ограниченности классического естествознания.

      Закон сохранения энергии сформулирован  в рамках термодинамики. Термодинамика  – наука о тепловых явлениях (изменения  температуры, давления и др.) макротел.

      Первое  начало термодинамики. Устанавливается соотношение между количеством теплоты, сообщенной телу, идущему на увеличение его внутренней энергии и на совершение телом соответствующей работы.

      В его рамках доказывается невозможность  создания вечного двигателя первого  рода, т.е. совершающего работу без внешнего источника энергии. Часть внешнего источника энергии неизбежно  переходит в энергию теплового (хаотического) движения молекул, что  является причиной невозможности полного  превращения энергии внешнего источника  в полезную работу. Отсюда следует  принцип необратимости термодинамических  процессов: тепло переходит от более  нагретого к менее нагретому  телу и никогда – наоборот.

      Необратимость – одна из характеристик состояния  системы, означающая невозможность  ее возвращения в первоначальное состояние. Эта характеристика в  большей или меньшей степени  присуща всем природным процессам, что обусловлено, во-первых, множественностью возможных изменений природных  систем; и, во-вторых, их принципиальной не замкнутостью.

      Естественнонаучное  обоснование принципа необратимости  связано с разработками французского физика Н.Карно (1796-1832). Им доказана теорема (“цикл Карно”), в соответствии с которой коэффициент полезного действия (КПД) тепловой машины не зависит от свойств рабочего тела (пара, газа и т.п.), а определяется их температурными параметрами.

      Второе  начало термодинамики (принцип  возрастания энтропии). Утверждается невозможность получения работы за счет энергии тел, находящихся в термодинамическом равновесии.

      Термодинамическое равновесие – состояние системы, в котором тела покоятся относительно друг друга, обладая одинаковыми  температурой и давлением. В состоянии  равновесия термодинамические процессы системы необратимы.

      Направление энергетических превращений определяется энтропией системы. Понятие “энтропия”, введенное в науку немецким физиком  Р.Клазиусом (1822-1888), означает способность энергии к превращениям:  чем больше энтропия системы, тем меньше заключенная в ней энергия способна к превращениям. На его основе формулируется один из основных физических законов – закон возрастания энтропии (второе начало термодинамики), определяющий направление энергетических превращений.

      Суть  второго начала термодинамики заключается  в следующем. В замкнутой системе  энтропия либо остается неизменной (если для системы характерны равновесные  процессы), либо возрастает (если процессы носят неравновесный характер) и  в состоянии равновесия достигает  максимума. Достижение максимума энтропии характеризует наступление равновесного состояния системы, при котором  уже невозможны дальнейшие энергетические превращения (состояние теплового  равновесия).

      Из  второго начала термодинамики следует, по крайней мере, два фундаментальных  вывода. А именно: невозможность  “вечного двигателя” второго рода (немецкий физико-химик В.Оствальд (1853-1932) и теория “тепловой смерти Вселенной” (английский физик У.Томсон (1824-1907). Последующее развитие физики углубило представление об энтропии и сущности второго начала термодинамики, выявив их статистическую природу.

      Австрийский физик Л.Больцман (1844-1906) показал, что  возрастание энтропии означает переход  системы от менее вероятных состояний  к более вероятным. Иными словами, возрастание энтропии не носит абсолютного  характера, а выражает лишь степень  вероятности осуществления процесса. Для масштабов Вселенной, включающей бесконечное количество систем, представление  о наиболее вероятном ее состоянии  утрачивает смысл: все состоянии  в бесконечно большом образовании (каковой и является Вселенная) оказываются  равновероятными. Более того, Вселенная  отнюдь не представляет собой систему  замкнутого характера, следовательно, ей не угрожает тепловое равновесие.³

      Взаимодействие. Принципы дальнодействия и близкодействия

      Первоначально в механике конкурировали принципы дальнодействия и близкодействия. В соответствии с принципом дальнодействия взаимодействие тел передается через пустоту (“эфир”). Напротив, принцип близкодействия исходил из того, что взаимодействие между удаленными друг от друга телами осуществляется с помощью промежуточных звеньев (или среды), передающих взаимодействие от точки к точке. Открытие электромагнитного поля подтвердило теорию близкодействия.

      Эксперименты  английского физика М.Фарадея (1791-1867), отвергнув традиционную концепцию  эфира, доказали материальность силового поля, охватывающего всю солнечную  систему. Развивая эти идеи, английский ученый Дж. Максвелл (1831-1879) создал теорию электромагнитного поля. Ему удалось  не только выразить в математической форме фарадеевские идеи, но и показать возможность определения изменений поля в пространстве и во времени.

      Если  прежде объектом классического естествознания было лишь вещество, то теперь – физическое поле. Тем самым наука входила  в сферу невидимых (без соответствующих  технических систем – приборов) процессов и явлений.

      Глава 2.  Закономерности и принципы физики микромира.

      На  рубеже этих веков в системе естественнонаучного  знания произошли радикальные изменения, затронувшие его основные параметры. Эти изменения, первоначально начавшиеся в физике, затронули всю, в сущности, совокупность наук.

      В результате научных открытий оказались  опровергнутыми традиционные представления  классической физики об атомной структуре  вещества. Более того, в связи  с открытием электрона атом утратил  свой статус структурного неделимого элемента материи. При этом терялась, как казалось, традиционная корпускулярная (материальная) качественность бытия.

      В биологии были открыты генетические законы, регулирующие механизмы наследственности. И если в рамках традиционной биологии в основе живого лежала клетка, то для  современной биологии таким “кирпичиком” живого становится ген. Биология выходила на молекулярный уровень.

      Открытие  электрона явилось решающим фактором и для динамики химии. Если прежде химические превращения рассматривались  лишь на атомарном уровне, то на рубеже веков химические процессы стали  трактоваться на уровне электронов. Это  обстоятельство способствовало, в частности, последующему повышению эффективности  органического синтеза, т.е. получению  природных соединений искусственным (синтетическим) путем.

      Преодолевались  традиционные ньютоновские представления о модели Вселенной, в соответствии с которыми мир в целом рассматривался как стационарная система. В космологии утверждается идея расширяющейся Вселенной, обосновывается ее нестационарный характер.

      Парадигмальные изменения в науке на рубеже XIX-ХХ вв. имели фундаментальные мировоззренческие последствия. Коренные изменения произошли в представлениях об объективной реальности, соответствующей классическим воззрениям.

      Во-первых, наука выявила существование  не только макромира, но и микромира. Во-вторых, подтвердилось представление  об относительности истины, являющейся только ступенью на пути познания все  более фундаментальных свойств  природы. В-третьих, оказалось, что материя  состоит не из “неделимого первоэлемента” (атома), а из бесконечного многообразия явлений, видов и форм материи, типов  взаимосвязей.

      Физикализм. Физикализм – концепция, исходящая из того, что истинность положений любой науки определяется ее соответствием законам физики. В философском смысле этот феномен квалифицируется как редукционизм (лат. reductio – возвращение) – сведение сложного к простому, высшее к низшему.

      Для классического естествознания характерен механический редукционизм, т.е. сведение явлений и вещей природы к законам механики. Редукционизм этого типа обусловливает механистическую картину мира. Естествознанию неклассического типа присущ физический редукционизм, когда абсолютизируются философско-методологические и естественнонаучные возможности физики. В рамках редукционизма этого типа формируется физическая картина мира, стремящаяся представить объективную реальность на основе открытий современной физики.

      Действительно, с одной стороны, физико-математическая интерпретация научной картины  мира удовлетворяет наиболее высоким  требованиям в отношении строгости  и точности выражения взаимосвязей между явлениями и вещами природы. Более того, физико-математические методы исследования объективной реальности активно используются другими науками (химией, биологией, геологией и др.), что способствовало их существенной динамике. Поэтому физика занимает статус единичного “лидера” современного естествознания.

      С другой стороны, сведение всего многообразия реальности лишь к закономерностям  физического типа значительно ее огрубляет. Очевидно, что физическая картина мира является лишь одним  из “срезов” природы и уровней  познания. Естественные науки современного уровня обладают вполне фундаментальными методами исследований. В результате физика утрачивает постепенно свой традиционный статус бесспорного “лидера” в  естествознании, что обусловлено  развитием других наук, и, прежде всего  биологии.

      Принцип относительности  пространства и времени. Пространство и время выступают как стороны единого и многообразного целого.

      Классическая  механика исходит из принципа относительности  Галилея-Ньютона, согласно которому механические процессы происходят единообразно в  системах, движущихся одна относительно другой прямолинейно и равномерно. В механике классического типа пространство и время рассматриваются как  объективные формы существования  физических тел. При этом механические тела и их движение не оказывают  влияния на течение ни времени, ни пространства.

      Классическая  механика исходит из бесконечности, прямолинейности и однородности пространства, которое выступает  в качестве “хранилища” материальных”  тел, как независимая от них инерционная  система. В рамках механики классического  типа время трактуется как абсолютное, однородное и равномерное явление, независимый от материальных объектов процесс деятельности.

      Опираясь  на эксперименты в оптике и закономерности термодинамики, А.Эйнштейн (1879-1955) сформулировал  законы специальной теории относительности (1905). Эта теория основывается на двух постулатах: 1) постоянство скорости света в условиях вакуума (около 300 тыс. км/сек); 2) равноправие всех инерциальных систем отсчета. Иначе говоря, согласно специальной теории относительности, ход времени зависит от движения системы, а интервалы времени и пространства изменяются таким образом, что скорость света в данной системе не меняется в зависимости от ее движения. Одно из важнейших следствий специальной теории относительности является “соотношение Эйнштейна” (E = mc²), согласно которому масса тела пропорциональна его энергии.

      Позднее (в 1915-1916 гг.) им была создана общая  теория относительности, ставшая новой  теорией тяготения. В ее основе –  предположение, что четырехмерное  пространство-время, где действуют  силы тяготения, подчиняется соотношениям неевклидовой геометрии. На плоскости  эти соотношения могут быть наглядно представлены в качестве обычных  евклидовых соотношений на поверхностях, обладающих кривизной. А.Эйнштейн рассматривал отступление геометрических соотношений  в четырехмерном пространстве-времени  от евклидовых как искривление пространства-времени, отождествляя такое искривление  с действием сил тяготения.

     Что же следует из теории относительности? Показана неразрывная связь между  пространством и временем (это  выражается в введении единого понятия  “пространственно-временной интервал”), а также между движением и  его пространственно-временными формами  существования. Более того, определение  пространственно-временных свойств  в зависимости от особенностей движения (“замедление” времени, “искривление”  пространства) выявило ограниченность представлений классической физики об абсолютном пространстве и времени, неправомерности их обособления  от движущейся материи. Теория относительности  выступает как обобщение классической механики и распространение ее принципов  на области движения тел со скоростями, приближающимися к скорости света. В ее рамках дается более точное, по сравнению с классической механикой, описание объективных процессов реальности.⁴ 

     Корпускулярная  и континуальная  концепции описания природы. Принцип корпускулярно-волнового дуализма. Речь идет о возможности как прерывного (корпускулярного), так и непрерывного (континуального) познания объективной реальности.

     Уже в греческой античности, исчерпывающее  описание объекта связывалось с  использованием категорий прерывности  и непрерывности, которые трактовались как взаимодополнительные. Например, атомисты, с одной стороны, доказывали прерывную (дискретную) сущность бытия, а с другой – указывали на континуальную ее основу. Аристотель диалектически рассматривал взаимосвязь «непрерывного» и «делимого».

     В классической философии (и науке) взаимосвязь  прерывного и непрерывного при описании объективной реальности проявилась еще более отчетливо. Например, по Лейбницу, действительное бытие –  дискретно, т.е. носит корпускулярный характер, состоя из метафизических субстанций (монад). При этом целостное представление  об Универсуме имеет континуальную  сущность.

     Диалектика  корпускулярного и континуального описания природы характерна для  процессов микромира. Выявляется специфическое  качество микрообъектов, выражающееся в наличии в них как корпускулярных, так и континуальных свойств. Речь идет о наличии корпускулярных и волновых характеристик элементарных частиц.

     В классической физике вещество и поле рассматриваются как две качественно  различных формы материи. Напротив, в микромире объекты обнаруживают как корпускулярные, так и волновые свойства.

      Разрабатывая  термодинамическую теорию теплового  излучения, немецкий физик М.Планк (1858-1947) ввел для его объяснения универсальную  величину (“постоянная Планка”) –  квант действия. Доказывалось, что  распространение светового излучения  и его поглощение происходит дискретно, т.е. определенными порциями – квантами. Тем самым были заложены основы квантовой  теории, устанавливающей момент прерывности (дискретности)  в энергетических процессах. Более того, понятие кванта стало одной из предпосылок  современных  трактовок свойств атома.

      Датский физик Н.Бор (1885-1962), применив принцип  квантования при разработке теории строения атома, выдвинул гипотезу, объясняющую  его (атома) устойчивость. В ее основе – два постулата: во-первых, в  каждом атоме существует несколько  стационарных орбит, вращаясь по которым  электрон может не излучать энергии; и, во-вторых, при периоде электрона  из одного стационарного состояния  в другое атом излучает или поглощает  квант энергии. Эта теория оказалась  одной из последних попыток описывать  процессы микромира на основе законов  классической механики.

      Исследования  французского физика Л. де Броля (1892-1987) показали, что объекты микромира обладают как корпускулярными, так и волновыми свойствами. Этот теоретический постулат получил в дальнейшем и экспериментальное подтверждение.

      Возникновение квантовой механики, связанное с  деятельностью как зарубежных /В.Гейзенберг (1901-1976), М.Борн (1882-1970), П.Дирак (1902-1984), Э.Шредингер, (1887-1961) и др./; так и отечественных /В.Фок (1898-1974), И.Тамм (1895-1971), Л.Ландау (1908-1968), Д.Блохинцев (1908-1979) и др. / физиков-теоретиков, создало научные предпосылки  для углубленного изучения общей  картины микромира. Это связывается  с созданием фундаментальной  теории элементарных частиц.

      Принцип единства элементарных частиц. Виды взаимодействий. Элементарные частицы – простейшие объекты микромира, взаимодействующие как единое целое.

      Известно  более 300 их разновидностей. Подавляющее  большинство элементарных частиц неустойчиво, стремительно распадаясь.

      Первой  открытой элементарной частицей стал электрон; в первой половине ХХ в. были открыты фотон, протон, позитрон и  нейтрон. Позднее были обнаружены нейтрино, мезоны и др.

      Основные  характеристики элементарных частиц: масса, заряд, среднее время жизни, спин и квантовые числа. Все элементарные частицы, кроме абсолютно нейтральных, имеют свои античастицы – элементарные частицы, обладающие теми же характеристиками, но отличающимися знаками электрического заряда. При столкновении частиц и  античастиц происходит их уничтожение (аннигиляция).

      Для характеристики элементарных частиц важно  их взаимодействие. Различается четыре вида фундаментальных взаимодействий в природе. А именно: 1) сильное  взаимодействие, определяемое связью протонов и нейтронов в ядрах  атомов; 2) электромагнитное взаимодействие, обусловленное связью атомных электронов с ядрами, атомов в молекулах, а  также взаимодействием вещества с электромагнитными полями; 3) слабое взаимодействие, присущее самим частицам; 4) гравитационное взаимодействие, играющее доминирующую роль в мега-мире. Именно эти виды взаимодействий могут быть положены в основание объединяющей теории элементарных частиц.

      Такую единую теорию взаимодействия элементарных частиц стремился создать А.Эйнштейн; в этом же направлении работал  В.Гейзенберг. Во второй половине ХХ в. физики продолжают усилия по созданию единой теории взаимодействия элементарных частиц (теория “великого объединения”).

      Решение этой задачи осложняется тем, что  стремительно возрастает количество открытых элементарных частиц. Их объединяют в  “семейства” (мультиплеты), “роды” (супермультиплеты), “племена” (адроны, лептоны, фотоны и т.п.). Некоторые частицы группируются на основе принципа симметрии. Например, триплет из трех частиц (кварков) и триплет из трех античастиц (антикварков). Позднее экспериментально было доказано существование как кварков, так и связывающих их глюонов.

      К концу ХХ в. физика приблизилась к  созданию стройной теоретической системы, объясняющей свойства элементарных частиц. Предложены принципы, позволяющие  дать теоретический анализ многообразия частиц, их взаимопревращений, построить  единую теорию всех видов взаимодействий. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


Заключение 


      Физическая  картина мира основывается на складывающихся представлениях о веществе и формах его проявлений, специфике интерпретации  пространственно-временных отношений, понимании сущности движения, причинности  и др. Эти представления формируются  в рамках складывающейся системы  физического знаний (эмпирические данные, научные методы и теории и т.п.).

      Одним из элементов физической картины  мира является стиль естественнонаучного  мышления, т.е. исторически складывающаяся общность научных представлений, методов  и принципов познания. Выделяются различные стили естественнонаучного  мышления (механистический, вероятностный  и др.), соответствующие механистической (классической) или вероятностной (неклассической) картине мира.

      Физика  исторически занимает лидирующее место  в системе естественнонаучного  познания. С одной стороны, именно с развитием физического знания связывается выявление наиболее фундаментальных законов природы; с другой стороны, достижения физики способствовали конструктивному развитию всей системы современного научного знания.

      Во  второй половине ХХ в., опираясь на физические законы и методы, существенные изменения  происходят в системе биологических  наук, которые во все большей мере приближаются к статусу лидирующих наук. Очевидно, однако, что развитие биологии и смежных с ней областей, обусловлено именно взаимосвязью с  физикой, распространением ее методов  на исследование биологических объектов. Тем самым конструктивное “приращение” научного знания происходит в смежных  областях, где сочетаются методы различных  наук. Тенденция подобного рода способствуют развитию как всей системы современного научного знания, так и ее отдельных  областей, в том числе и физики. 
 


Список  использованной литературы: 


1. Алферов Ж.И.    Физика и жизнь / Алферов, Жорес Иванович ; РАН. Физико-техн. ин-т им. А.Ф. Иоффе. - 2-е изд., доп. - М.; СПб. : Наука, 2001. - 287 с.
2. Анисов А.М.    Типы существования // Вопр. философии. - 2001.-N 7. - С. 100-112.
3. Гачев Г.Д.    Гуманитарный комментарий к физике и химии : Диалог между науками о природе и о человеке / Гачев, Георгий Дмитриевич. - М. : Логос, 2003. - 510 с.
4. Горелов А.А.    Концепции современного естествознания : Учеб. пособие: Курс лекций / Горелов, Анатолий Алексеевич. - М. : ЦЕНТР, 1997. - 206 с.
5. Ильин В.И    Единая физика дает ответы на глобальные вопросы энергетики, биологии, геофизики и философии / Ильин, Владимир Иванович. - М. : Аргументы и факты, 1997. - 47 с.:
6. Карнап Р.   Философские основания физики : Введение в философию науки / Карнап, Рудольф ; перевод с английского и комментарии Г.И. Рузавина ; общ. ред. И.Б. Новика ; вступительная статья И.Б. Новика и Г.И. Рузавина. - М. : Прогресс, 1971. - 390 с.
7. Ойзерман Т.    Существуют ли абстрактные истины? 
   // Вопр. философии. - 1999.-N 6. - С. 13-25.
8. Урсул А.Д.    Концепции современного естествознания : учебник / А. Д. Урсул, В. А. Лось ; РАГС при Президенте РФ. - М. : Изд-во РАГС, 2005. - 437 с.
9. Физическое знание: его генезис и развитие / РАН. Ин-т истории естествознания и техники; Отв.ред.: Н.Ф.Овчинников, А.А.Печенкин. - М. : Наука, 1993. - 200 с.