29

КСЕ (ИНТЕРНЕТ-ЭКЗАМЕН)

Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира. Общие представления об естествознании.

Естествознание – наука, представляющая собой комплекс наук о природе, взятых в их взаимосвязи. Причем под природой понимается все сущее, весь мир в многообразии его форм.

–– Пять фундаментальных естественных наук: физика, биология, химия, астрономия, геология.

– Особенностями естествознания античного периода были… отсутствие эксперимента.

– Процесс научного познания начинается с наблюдения и сбора фактов.

– Важнейшим отличием естественнонаучных знаний от гуманитарных является … эмпирическая проверяемость.

– Для естественных наук характерно… строго объективное объяснение действительности.

– Верный принцип этики науки… – на научные открытия не существует права собственности, они являются достоянием всего человечества.

– В процессе измерения происходит… фиксация и регистрация количественных характеристик объекта при помощи различных измерительных приборов.

– Основой всех естественных наук является… физика.

Наука – это культурно обусловленная деятельность, (а также результаты этой деятельности), направленная на получение и систематизацию достоверных знаний об определенных аспектах или явлениях действительности.

– Наука…доказательна, …носит светский характер… внутренне непротиворечива…практически ориентирована.

– Большинство специалистов считает, что наука возникла в 16-17 вв., а предыдущий этап называют «преднаучным».

– В настоящее время науки принято делить на: логико-математические; естественные (естественно-научные); инженерно-технические (инженерно-технологические); социально-гуманитарные.

– Три модели процесса научного познания: а) эмпиризм (модель индуктивного обобщения опыта; Ф. Бэкон, Дж. Гершель, Ст. Джевоне и др.); б) теоретизм ( Исходным пунктом научной работы является некая общая идея, понятие, принцип – детерменизм, эволюция, абсолютный дух и т.д.и т.д; Гегель, А. Уатхейд, марксистская диалектика природы и т.д.; совр. ученые П. Дюгем, И. Лакатос, А. Пуанкаре); в) проблематизм (эту модель сформулировал Карл Поппер: проблемы принципиально неустранимы, решить проблему значит переформировать её так, чтобы она устроила коллег);

1.2. Научный метод – это специальный, осознанный, контролируемый способ исследования предмета с целью получения о нем достоверного и систематического знания.

– эмпирический метод познания: 1) наблюдение; 2) эксперимент; 3) измерение – это процесс, заключающийся в определении количественных значений тех или иных свойств,сторон изучаемого объекта, явления с помощью специальных измерительных устройств. – теоретические методы познания: А) идеализация (создание идеальных, типичных (формальных) объектов для объяснения эмпирических вещей); б) формализация – совокупность познавательных операций, обеспечивающих отвлечение от значения понятий теории с целью исследования её логических особенностей; в) математизация (а по сути, формализация) – оперируя символами можно получать новые знания, решать задачи и т.п.; г) математическое моделирование – создание идеальных моделей, зафиксированных в символико-знаковой форме; д) экстраполяция – экстенсивное приращение знания путем распространения (переноса) объяснительных моделей (закономерностей) или следствий какой-либо теории с одной сферы описываемых явлений на другие сферы (напр., закон теплового излучения М. Планка («»энергия излучения может передаваться только отдельными порциями (квантами), был экстраполирован (перенесен ) Эйнштейном на другую область знаний; или: распространение закономерностей, выработанных в теории тяготения Ньютона, были перенесен на другие

сферы.

– особенные универсальные методы исследований: анализ, синтез, сравнение, классификация, аналогия, моделирование.

–Методология – учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности. Вводя это понятие, фактически различают: 1) знание о мире и 2) знание о познании. Типы методологического знания: нормативный и дескриптивный.

– Уровни методологического знания:1) философская методология; 2) уровень общенаучных принципов и форм исследования. Сюда можно отнести проблемно-содержательные теории; 3) универсальные концептуальные системы; 4)конкретно-научная методология.

– Предмет познания – это то, каким представляется объект исследования, исходя из целей, задач, методов, категориального строя и истории развития научной дисциплины. Объект познания – это часть реальности, выделенная для изучения. Проблема – это существенный эмпирический или теоретический вопрос, формулируемый с помощью имеющихся языковых средств науки, ответ на который требует получения новой эмпирической или теоретической информации.

История естествознания.

– Натурфилософия – первая форма существования естествознания в истории человечества

– Атомистическое учение о природе (Левкипп, Демокрит, Эпикур о двух началах в природе: атоме и пустоте).

–Аристотель, вслед за Эмпедоклом считал, предполагал существование 4-х «стихий»-воды, земли, воздуха и огня – вечных, что небо усеяно эфиром – нетленным элементом.

Он различал естественные и насильственные движения тел, физику земную и физику небесную. Вселенная ограничена в пространстве. «зона эфира» находится над Луной, а ниже 4 элемента. Космос имеет форму сферы. Земля шарообразна. «В природе нет пустоты».

– в 5-з вв. до н.э стали формироваться астрономия, математика, география, медицина, история. Три великие идеи Гераклита: идея вечного движения; идея единства Вселенной; идея закономерности явлений.

– Н.Коперник. «Об обращении небесных сфер» (1543 г.) сформулировал учение о гелиоцентрической системе. Первым использовал эксперимент.

– И. Кеплер открыл эллиптическую форму орбит и законы, по которым движутся планеты вокруг Солнца.

– Дж. Бруно: идея множественности миров, бесконечности и однородности Вселенной.

– Ньютон: три1 закона механики, закон Всемирного тяготения; Земля сжата у полюсов

Развитие представлений о материи.

– Материя – бесконечное множество всех сосуществующих в мире объектов и систем, совокупность их свойств и связей, отношений и форм движения. Она включает в себя не только непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но и все те, которые не даны человеку в его ощущениях.

– Антиматерия – материя, имеющая гравитационные свойства обычной материи, но противоположные по знаку электрический заряд и константы взаимодействия ядерных сил. Античастица – частица антиматерии.

- Представления о материи в порядке их возникновения… Ответ: 1. каждое вещество состоит из четырех стихий, смешанных в определенной пропорции; 2. существуют две формы материи, обладающие противоположными свойствами, – вещество и физическое поле; 3. между материей в форме гравитационного поля и геометрическими свойствами пространства-времени невозможно…

– Виды материи: 1) вещество – основной вид материи, обладающий массой покоя ( элементарные частицы, атомы, молекулы и и образованные их них материальные объекты; 2) физическое поле – особый вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие ( электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, волновые поля, соответствующие различным частицам. Источником физических полей являются частицы); 3) физический вакуум (низшее энергетическое состояние квантового поля.).

– При описании материальных систем используют: 1) корпускулярную (от лат. – частица) и 2) континуальную (от лат. – непрерывный) – рассматривает повторяющиеся непрерывные процессы, колебания, которые происходят в окрестности некоторого среднего положения. При распространении колебаний в среде возникают волны. Эта теория описывает волновые процессы. С т.зр. этой концепции вся материя рассматривалась как форма поля, равномерно распространенного в пространстве, а после случайного возмущения поля возникли волны, т.е. частицы с различными свойствами. Взаимодействие этих образований привело к появлению атомов, молекул, макротел, образующих макромир.

– На основе этого критерия выделяют уровни материи: 1) микромир – это мир от атомов до элементарных частиц; все они обладают и корускулярными, и волновыми свойствами); 2) макромир – мир материальных объектов, соизмеримых по своим масштабам с человеком ( макромолекулы, вещества в различных агрегатных состояниях, живые организмы, человек и продукты его деятельности); 3) мегамир – сфера огромных космических масштабов и скоростей ( планеты и их системы, галактики и их скопления, образующие метагалактики).

Структура микромира.

– Микромир (греч. – маленький) – сфера предельно малых объектов, где расстояния измеряются величинами от 10 минус восьмой степени до 10 минус 16-й степени, а время жизни от бесконечности до 10 минус 24-й степени.

– До конца 19 в. в науке господствовало убеждение, что все физические тела состоят из очень маленьких частиц – молекул, невидимых глазу, но доступных наблюдению в мощный микроскоп. Однако сами молекулы состоят из ещё более мелких частиц – атомов. Например, молекула воды состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Атомы, начиная с Демокрита, считались неделимыми.

– Э. Резерфорд доказал, что в любом атоме существует ядро – положительно заряженная частица, размер которой (одна стомиллиардная часть миллиметра) очень мал по сравнению с размерами всего атома (одна десятимиллионная часть мм.)

– Ядро меньше атома в 10000 раз, но в нём почти полностью сосредоточена вся атомная масса.

– Любое ядро заряжено положительно, и величина заряда определяется количеством протонов в ядре Z (зарядовое число). Количество протонов и нейтронов в ядре определяет массовое число ядра А.

– Ядра с одинаковым зарядовым числом Z и разными массовыми числами А называются изотопами.

– Изотопы обладают одинаковыми химическими свойствами и разными физическими

– Заряд ядра равен сумме зарядов входящих в него протонов, но масса ядра не равна сумме отдельных свободных протонов и нейтронов (нуклонов), она несколько меньше её. Это потому, что для связи нуклонов в ядре (для организации сильного взаимодействия) требуется энергия связи E.

– Каждый нуклон (и протон и нейтрон) , попадая в ядро, образно говоря, выделяет часть своей массы для формирования внутриядерного сильного взаимодействия.

– Правильная последовательность в структурной иерархии микромира: 1. элементарные частицы – 2. ядра атомов – 3. атомы – 4. молекулы.

– Элементарные частицы – основные структурные элементы микромира. Они могут быть составными (протон, нейтрон) и несоставными (электрон, нейтрино, фотон). К настоящему времени обнаружено более 400 частиц и их античастиц.. Масса покоя нейтрино не равна нулю, хотя от нуля отличается ненамного. Античастицы имеют многие из тех же признаков, что и их частицы-двойники ( массу, спин – собственный момент импульса микрочастицы, который не зависит от её положения в пространстве, время жизни и т.д.), но отличаются от них знаками электрического заряда или другими характеристиками.

– В 1928 г. П. Дирак предсказал существование античастицы электрона – позитрона, который был обнаружен 4 года спустя К. Андерсоном в составе космических лучей.

– Все элементарные частицы, кроме нейтральных, имеют свои античастицы.

Античастица – такая частица, масса и спин которой точно равны массе и спину данной частицы, а электрический заряд, магнитный момент и др. подобные характеристики равны по величине и противоположны по знаку тем же характеристикам частицы. Примеры заряженных частиц и античастиц : электрон и позитрон; протон и антипротон. о. Характерный признак таких пар (частица-античастица) – аннигиляция при их столкновении.

– При столкновении частицы и античастицы происходит их аннигиляция (от лат. – превращение в ничто, уничтожение) – превращение элементарных частиц в другие частицы, число и вид которых определяются законами сохранения (например, в результате аннигиляции пары электрон-позитрон рождаются фотоны).

– Ученые продолжают поиск фундаментальных частиц, которые могли бы быть составными «кирпичиками» для построения известных частиц. Гипотеза о существовании подобного рода частиц, названных кварками, была высказана в 1964 г. М. Гелл-Маном.

– Одна из отличительных особенностей кварков заключается в том, что они имеют электрические заряды.

– Кварки могут соединяться друг с другом парами и тройками.

– Соединения трех кварков образуют барионы (протоны и нейтроны). – Элементарные частицы классифицируют по массе единицы, электрическому заряду, типу физического взаимодействия, в котором участвуют элементарные частицы, времени жизни, спину и др.

– В зависимости от массы покоя частицы (масса её покоя, которая определяется по отношению к массе покоя электрона, считающегося самой легкой из всех частиц, имеющих массу) выделяют: а) фотоны - частицы, которые не имеют массы покоя и движутся со скоростью света; б) лептоны – легкие частицы (электрон и нейтрино); в) мезоны – средние частицы с массой от одной до тысячи масс электрона (пи-мезон, ка-мезон и др.); г) барионы – тяжелые частицы с массой более тысячи масс электрона ( протоны, нейтроны и др.).

– В зависимости от электрического заряда выделяют: а) частицы с отрицательным зарядом (напр., электроны); б) частицы с положительным зарядом (напр., протон, позитроны); в) частицы с нулевым зарядом (напр., нейтрино). Существуют частицы с дробным зарядом – кварки.

– С учетом типа фундаментальных взаимодействия , в котором участвуют частицы, среди них выделяют: а) адроны – участвуют в сильном, электромагнитном и слабом взаимодействии; б) лептоны – участвуют только в электромагнитном и слабом взаимодействии; в) частицы – переносчики взаимодействий (фотоны, гравитоны, глюоны, промежуточные векторные бозоны).

– Представления о материи, как мельчайших, неделимых, бесструктурных атомах, двигающихся в пустоте, свойственны… античным мыслителям.

Развитие представлений о движении.

– Расположите представления о движении в порядке их возникновения… Ответ: 1.существуют 2 вида движения: «естественное» и «насильственное»; 2. существует один вид движения – механическое перемещение тел в пространстве и времени; 3. существует множество форм движения материи.

– Перемещение механических масс (небесных, земных тел) без учета их внутренней природы может рассматриваться как…механическая… форма движения материи.