Проработать, ответить на все вопросы к 10 апреля (вторник) Вводная лекция 1. Иерархия и взаимосвязь естественных наук

 

Естествознание – творческая система наук о природе. Познание природы достигается в результате творческой и производственной деятельности человека. Естествознание имеет двоякую цель. Во-первых, раскрыть сущность явлений природы, познание законов природы и предвидение на их основе новых явлений. И, во-вторых, указывает на возможность использовать на практике познанные законы природы.

 

Структура наук о природе определяется характером самой природы, как предмета этой науки. Задача естествознания – познать ее законы и формы ее бытия, ее виды и формы ее движения. Структуру наук о природе можно рассматривать в двух планах. Первый отражает последовательность усложнения самого объекта (т.е. различных видов материи и форм ее движения). Второй отражает ряд наук, в которых последовательно углубляется познание одного и того же объекта (или одного и того же круга явлений), начиная с наук, которые только описывают его и систематизируют данные о нем, и кончая науками, которые проникают в его сущность, отражают законы его исторического развития. Вопрос о структуре естествознания неразрывно связан с проблемой классификации наук. Связь наук о природе отражает развитие природы, идущее от объектов более простых, низших к более сложным, высшим.

 Особое место в этой классификации занимает математика. Ее предметом является абстрактно выделенная (количественная и пространственная) сторона движения и взаимоотношения тел природы. Не будучи сама частью естествознания, математика тесно связана с ним и по отношению к нему выступает в качестве аппарата – особого приема исследования и обобщения опытного материала.

 

Природа, как предмет исследования, делится на неживую и живую.

 

В первой части особое место занимает астрономия – наблюдательная наука. Ставить эксперименты в ней невозможно. Это делает ее обособленной.

 

Физика, химия, геология и биология относятся к числу основных отраслей современного естествознания. Их взаимная связь определяется усложнением объекта исследования. В современном естествознании существует множество переходных наук, которые свидетельствуют об отсутствии каких-либо резких граней между различными его отраслями, о взаимопроникновении ранее обособленных наук.

 Каждая основная отрасль естествознания подразделяется, в соответствии с изучаемыми ею более частными формами движения материи, на ряд научных дисциплин.

 

Структура физики

 В основу классификации физики можно положить человека с его размерами и с возможностями его органов чувств. Масштабы, соизмеримые с размерами человека, называются макромиром. Масштабы размеры которых существенно больше, называются мегамиром. Это мир космических размеров, и для того, чтобы получать результаты за конечное время, скорости зондирующих сигналов должны быть близки к максимально доступной скорости – скорости света (с). Этот мир обладает некоторыми новыми качествами по сравнению с макромиром. Например, масса одного и того же тела существенно зависит от того, где происходит ее измерение, в движущейся или неподвижной системе отсчета, время течет с разной скоростью, линейные размеры тела меняются в разных системах отсчета. Более того, магнетизм – это есть не что иное, как релятивистское проявление электрических взаимодействий.

 

И, наконец, существует микромир – мир малых размеров, со своими законами, изучаемыми квантовой механикой и отличающийся от макро- и мегамира.

 Есть более строгие критерии для определения, каким разделом физики следует пользоваться. Для релятивисткой физики надо, чтобы скорость распространения сигнала (тела) была близка к скорости света. Т.е. v/c   1. А для квантовой механики h/S ® 1, где S – действие, механическая величина, характеризующая движение частиц, численно она может быть оценена как произведение пройденного телом пути на его импульс, а h – постоянная Планка. Из соотношения неопределенности, о котором мы будем говорить в других лекциях, следует, что произведение неопределенного пути на неопределенность импульса тела не может быть меньше h. Поэтому отношение h/S < 1. И, наконец, существует область, где отношения v/c и h/S одновременно стремятся к 1. Это область, в которой происходит объединение микро – и мегамира. Процессы, протекающие в ней, изучаются квантовой теорией поля. В этой классификации очевидно, что классическая физика отвечает условием и .