Методы научного исследования.

Спецкурс для студентов кафедры ПЭ.

Рекомендуемая литература.

1. Г.И. Рузавин. Методы научных исследований. Мысль, Москва, 1974 г.

2. ↑ Злотин Э., Петров В. Введение в Теорию решения изобретательских задач. Учебное пособие. Тель-Авив, 1999 г. http://www.trizminsk.org/e/23110.htm

3. Дж Сквайрс. Практическая физика. Мир, Москва, 1971 г.

Лекция 1. История развития научного познания.

Всякая наука основана на фактах. Она собирает факты, сопоставляет их и делает выводы - устанавливает законы той области деятельности, которую изучает. Способы получения этих фактов, их сопоставления и получения выводов называются методами научного исследования.

Интересный вопрос: Когда и почему возникла наука?

Ответ на этот вопрос зависит от того, что мы понимаем под наукой.

Согласно основным современным точкам зрения наука - это

• совокупность знаний и деятельность по производству этих знаний с начала человеческой культуры;

• форма общественного сознания и социальный институт в Древней Греции;

• система профессиональной (университетской и академической) подготовки и воспроизводства кадров с середины XIX в

• непосредственная производительная сила общества со второй половины XX в;

В зависимости от того, какой аспект мы будем принимать во внимание, мы получим разные точки отсчета развития науки:

Разное время рождения имеют и различные конкретные науки. Так, античность дала миру математику,

Новое время - современное естествознание,

в XIX в появляется обществознание.

Наука - это сложное многогранное общественное явление: вне общества наука не может ни возникнуть, ни развиваться.

Но наука появляется тогда, когда для этого создаются особые объективные условия:

более или менее четкий социальный запрос на объективные знания; социальная возможность выделения особой группы людей, чьей главной задачей становится ответ на этот запрос;

начавшееся разделение труда внутри этой группы;

возможность передачи накопленных знаний, навыков, познавательных приемов, способов символического выражения и передачи информации (наличие письменности), которые и подготавливают революционный процесс возникновения и распространения нового вида знания – объективных общезначимых истин науки.

Наука развивается ускоряющимися темпами.

Толчком, началом новейшей революции в естествознании, приведшей к появлению современной науки, был целый ряд ошеломляющих открытий в физике, разрушивших всю существовавшую метафизическую картину мира.

Приведем только открытия XX века, которые произвели настоящую революцию в современном естествознании.

Введение идеи кванта М.Планком

14 декабря 1900 года на заседании Немецкого физического общества Макс Планк сообщил о своей “парадоксальной гипотезе”, которая заключалась в том, что испускание и поглощение электромагнитной энергии атомами и молекулами происходит не непрерывно, как считалось до этого, а прерывно, дискретно – “порциями”, или “квантами”, как несколько позже предложил назвать их Планк.

Это было сделано для того, чтобы объяснить некоторые особенности излучения электромагнитной энергии черным телом

E=h

Причем энергия квантов, их вес и размеры, по его утверждению, могут быть измерены.

Таким образом, в физике впервые появилось понятие кванта энергии. Он полностью поверил в реальность “своего детища”. “Это было сделанное на уровне абстрактного мышления открытие разрывности там, - говорит Шредингер, - где она меньше всего ожидалась, а именно в процессе обмена энергией между элементарными материальными системами (атомами или молекулами), с одной стороны, и световым или тепловым излучением – с другой”.

В 1905 г. на основе гипотезы Макса Планка о квантовой природе света Альбертом Эйнштейном было объяснено явление фотоэффекта.  (за что в 1921 году А. Эйнштейн получил Нобелевскую премию).

В работе Эйнштейна содержалась важная новая гипотеза — если Планк в 1900 году предположил, что свет излучается только квантованными порциями, то Эйнштейн уже считал, что свет и существует только в виде квантованных порций. Из закона сохранения энергии, при представлении света в виде частиц (фотонов), следует формула Эйнштейна для фотоэффекта:

где   — т. н. работа выхода (минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества), 

 — кинетическая энергия вылетающего электрона,

   — частота падающего фотона с энергией  .

Из этой формулы следует существование красной границы фотоэффекта, то есть существование наименьшей частоты, ниже которой энергии фотона уже недостаточно для того, чтобы «выбить» электрон из металла. Суть формулы заключается в том, что энергия фотона расходуется на ионизацию атома вещества и на работу, необходимую для «вырывания» электрона, а остаток переходит в кинетическую энергию электрона.

Исследования фотоэффекта были одними из самых первых квантовомеханических исследований.