- •Учебно-методическое пособие
- •«Концепции современного естествознания»
- •1. Конспект лекций
- •2. Практические занятия………………………..………………………………108
- •1. Конспект лекций
- •1.1. Культура, ее формы. Место естествознания в культуре
- •1.2. Генезис и логика развития науки и научной методологии
- •2.1. Корпускулярная и континуальная концепции постижения природы
- •2.2. Ваимодействие: близкодействие, дальнодействие
- •2.3. Структурные уровни организации природы
- •2.4. Элементарные частицы и связи в веществах
- •2.5. Принципы неопределенности, суперпозиции
- •3.1. Развитие взглядов на пространство и время в естествознании
- •3.2. Единство и многообразие свойств пространства и времени
- •3.3. Пространство и время в специальной и общей теории относительности
- •4.1. Симметрия: понятие, формы и свойства
- •4.2. Закон сохранения энергии
- •4.3. Динамические и статистические закономерности в природе
- •4.4. Системная организация мегамира
- •5.1. Развитие учения о составе вещества
- •5.2. Развитие учения о структуре молекул и химических процессах
- •5.3. Реакционная способность веществ и химическая кинетика
- •5.4. Развитие представлений об эволюционной химии
- •6.1. Структура Земли
- •6.2. Литосфера как абиотическая основа жизни
- •7.1. Особенности биологического уровня организации природы
- •7.2. Развитие биологии в дарвинский период
- •7.3. Уровни организации живой природы
- •7.4. Свойства живых систем
- •7.5. Гипотезы происхождения жизни на Земле
- •8.1. Клеточная теория живого
- •8.2. Основные генетические процессы биосинтеза белка
- •8.3. Генная инженерия и клонирование
- •8.4. Биоэтика
- •9.1. Человек как единство биологического и социального
- •9.2. Эмоции, творчество, работоспособность
- •9.3. Человек, организм, личность
- •9.4. Человек как креативный субъект
- •10.1. Биосфера и ее структура
- •10.2. Принципы эволюции и воспроизводства и развития живых систем
- •10.3. Биосфера и космические циклы
- •10.4. Ноосфера
- •11.1. Самоорганизация в неживой природе
- •11.2. Самоорганизация в живой природе
- •11.3. Принципы универсального эволюционизма
- •11.4. Структурность и целостность в природе
- •11.5. Принципы целостности современного естествознания
- •12.1. Методология постижения открытого мира
- •12.2. Принципы синергетики и синергетическая среда
- •12.3. Формирование инновационной культуры
- •2. Практические занятия
- •Тема 1. Естественно-научная и гуманитарная формы культуры
- •Тема 2. Физические концепции постижения природы в микро, макро и мегамирах
- •Тема 3. Принципы сохранения, целостности в природе
- •Тема 4. Химические и геологические концепции природы
- •Тема 5. Биологические концепции постижения природы
- •Тема 6. Человек – единство биологической и социальной сущностей
- •Тема 7. Самоорганизация природы и универсальный эволюционизм
- •Перечень тем творческих реферативных работ [1-3]
2.5. Принципы неопределенности, суперпозиции
Состояние определяется параметрами, сохраняющими свои значения при неизменных внешних условиях. Эту величину ввел в науку И. Ньютон. Различают устойчивое (стационарное) и неустойчивое состояние. Переход системы из одного состояния в другое означает процесс.
Принцип неопределенности. Волновые функции, используемые в квантовой механике для описания микрочастиц, дают возможность установить вероятность их нахождения в том или ином месте пространства в соответствии с принципом неопределенности. Такое положение связано с двойственностью частиц микромира. Если считать микроструктуру частицей, то она должна быть локализована в пространстве, а если считать ее волной, то она формально занимает все пространство.
Вероятностный характер волновых функций приводит к парадоксальному выводу: если мы какую-то группу параметров микрочастиц можем знать более или менее точно (с небольшой погрешностью), то существует однозначно связанная с ней другая группа параметров, одновременные сведения о которых принципиально получить нельзя. Такими взаимно противоположными, дополнительными, или канонически сопряженными, переменными в микромире являются координаты и скорость (или импульс), энергия и время, направление и величина момента импульса, кинетическая и потенциальная энергии, напряженность электрического поля в данной точке и число фотонов и др. В 1927 г. В. Гейзенберг, один из создателей квантовой механики, установил фундаментальное положение квантовой теории – принцип неопределенности.
Никакой эксперимент не может привести к одновременно точному измерению таких динамических переменных. При этом неопределенность в измерениях связана не с несовершенством экспериментальной техники, а с объективными свойствами микрообъектов. Таким образом, соотношение неопределенностей является квантовым ограничением применимости классической механики к микрообъектам.
По современным представлениям, квантовый объект – это одновременно и частица, и волна и оба являются классическими понятиями. Для возможно полного представления о микрообъекте мы должны использовать два разных типа приборов: один – для излучения волновых свойств, другой – для корпускулярных. Эти свойства несовместимы в отношении их одновременного проявления, но оба они в равной мере характеризуют микрообъект и поэтому не противоречат, а дополняют друг друга. Эта идея и положена Бором в основу важнейшего методологического принципа современной науки – принципа дополнительности.
Принцип суперпозиции. В физике при изучении линейных систем широко используется принцип суперпозиции: общий результат воздействия на систему многих факторов равен сумме результатов воздействия каждого отдельного фактора.
Плодотворным оказалось применение принципа суперпозиции при изучении микромира. Здесь он стал одним из фундаментальных принципов (наряду с соотношением неопределенностей), составляющих основу математического аппарата квантовой механики. Состояния микросистем описываются волновыми функциями.
Лекция 3. Пространство и время в природе и обществе