3. Этапы развития физики

• Натурфилософский

«Физика» родилась в Античности как наука о природе. Физика – анализировала сущности того, что существует. Была частью философии, которая называлась натуфилософией (определяла все зарождающееся знание геология, география, химия как алхимия). Натурфилософия определяла мышление философов Античности, Средневековья, Возрождения. Физика опиралась на астрономию, которая была старше физики. А астрономия имела богатый опыт наблюдения за движением небесных тел, а это и есть начало физики. Физическое знание сформировано для реализации военной, производственной деятельности.

Развитие механики (от «mechano» – машины, гл. изобретать, придумывать). В античности считалось творческим занятием. Открытие принципа рычага, винта.

Статика – первый раздел механики (искусство взвешивания).

Оптика – то, что можно увидеть.

Акустика -то, что можно услышать.

• Классическая физика

Галилей оформил экспериментальные и теоретические части физики. Теоретические – мера, число и философские посылки. Оформилась благодаря использованию идеальных объектов (материальная точка, АТТ сплошная среда).

1. Механический этап - развитие практики, мореплавания, военного дела.

2. Тепловой (Промышленый переворот 18-19 вв) Как преобразовать тепло в работу в паровой машине. Карно – создатель термодинамики. «Размышления о движущей силе огня и машинах»

3. Электрический (вторая половина 19в). Получение тока способом, предложенным Фарадеем. Вращение магнита индуцирует ток.

• Неклассическая физика.

Атомно-электронный этап. Проникновение в мир атома и ядра. Изменение представления о мире Галактик и звезд. Техническое применение, атомная бомба и освоение космоса.

• Постнеклассический этап (вторая половина 20в). Формирование кибернетики, синергетики, создание ПК, информационно-технологический, лазерный век. Развитие науки показывает, что окружающая нас природа является более сложной. Наши технологии иногда являются бессильными. Хрупкое экологической равновесие.

4. Проблемы единства физического знания: история и современность

Планк считал, что изучение природы становится осмысленным, когда оно просвещено идеалам объединения фундаментальных явлений в научную картину мира. Дефект суммарного слепого подхода – сумма имеет дефект в целом. Чтоб изучить явления необходимо разделить их на части, то есть изучить, а потом сложить. Необходимо проделать обратную операцию.

Аристотель задавал общую картину мира. Проблема единства не существует. На этапе классической физики такая проблема возникает, осознается не только философами, но и учеными. Толчок для создания единства - это доказательство единства физических сил.

Единство количества имеющегося в мире движения (Декарт) экспериментально было подтверждено Джоулем. Теплоту можно получить за счет механической работы и вычисления механического эквивалента теплоты. Законы сохранения энергии.

Объединение электричества и магнетизма. Магнитная стрелка изобретена в Китае. Электричество – натирание янтаря. 1600 г, Гильберт «О магните, магнитных телах, и большом магните – Земле». Открывает земной магнетизм, существование полюсов и их неотделимость. Отделяет магнетизм от электричества.

Бенджамин Франклин - высказал гипотезу об электропроводности, объяснил природу молний.

Кавендиш, Кулон установили закон взаимодействия точечных электрических зарядов.

Гальвани, Вольт – открытии источники электричества.

Эрстед 1820г - единство электричества и магнетизма. Обнаружил воздействие тока на магнитную стрелку. Вокруг проводника с током возникает поле. Свойства постоянных магнитов – циркуляция молекулярных токов. Есть электрические заряды и нет магнитных.

Фарадей: переменное магнитный поток порождает электрическое поле. Явление электромагнитной индукции. Максвелл продемонстрировал теоретическое обоснование опытов Фарадея.

Проблема единства квантовой механики и общей теории относительности – это современная проблема.

Общая теория относительности описывает мегамир, квантовая механика описывает микромир. Как согласовать?

Построение квантовой теории гравитации – задача физики с целью получения единства. Гравитационная и крупномасштабная вселенная – дальнейшее развитие науки. Единство гравитации и электричества. Гравитация только притягивает, а электрические заряды и притягиваются, и отталкиваются. Фейнман: «Диаметр протона относится к диаметру видимой части Вселенной как число в 42 нулями»

Хаббл. Млечный путь – не единственная Галактика. Все звезды системы удаляются, что следует из красного смещения. Чем дальше галактика, тем она быстрее удаляется. Вселенная динамична. Фридман предсказал расширение вселенной. Теория большого взрыва.

Вопрос о том, что было до большого взрыва – ненаучен. Хоккинг.

Предсказал квантовый процесс испарения черных дыр.

Лекция 21.История и философские аспекты химии

1. Химия, её особенности как науки о природе

Крайность – попытка обойти вопрос определения химии как науки.

М. Фримантл «Химия в действии» в двух частях. 1891 г. Нет определения химии.

Т. Браун и Юджин Лемей «Химия в центре наук». Химия – то, чем занимаются химики. Учебник для университетских колледжей. Получение новых и изучения старых материалов. Раз нет определения – это не наука. Друг Вонсовского Шубин считал, что физика – это анахронизм, это раздел физики. Это крайность. Хотя есть аргументация, связанная с неклассическим пониманием науки, физики.

Химия – наука о превращении веществ и их строении и зависимости свойств от строения веществ и превращение веществ, их коренное изменение и есть область химических явлений. (Глинка)

Химия – наука о веществах и их превращениях, зародилась в Египте технически передовой стране мира. (Некрасов)

Превращения – это вид движения, под движением мы понимаем всякое изменение, то в химии встречаются с таким превращением, как изменение состава или строения. Химия – наука об определенной форме движения материи.

Вещество. Понятие отождествлялось с понятием материи. Промежуточное понятие – макротело, тело. Материя – и вещество, и поле. Дополнение возникло. Чем крупнее частица, тем резче выражена ее индивидуальность, отличность от поля. Чем мельче частица, тем больше она поле. Идея сближения химии и физики. Роберт Бунзен (1811-1899гг) и Густав Кирхгоф разработал принцип спектрального анализа и открыли цезий и рубидий.

«Химик, который не есть также физик - ничто» Бунзен

«Главный предмет моих занятий – физическая химия» Менделеев

Химия долго носила прикладной характер. Не была богата концептуальными теоретическими идеями. Квантовая мех объяснила валентность, химическую связь, периодичность свойств. Физикализация химии.

Физики XX в подчеркивали, что мир химии несколько большее, чем физические концепции.

«Были бы мы счастливы оставить химические занятия для упорядоченности квантовой физики. Нет» Хиншелвуд

Понятие индивидуальности. Приводит к понятию индивида, личности. Не понятно когда электрон перейдет с одной орбиты на другую. Свобода электрона. Эпикур говорил о произвольном отклонении атома от своей траектории. В химии индивидуальность занимает определенное место, обращает на себя внимание.

Неорганическая химия – наука о химических элементах и образуемых ими простых и сложных химических индивидах. (Погодин и Мостовенко)

Удивление. Как можно объяснить разнообразие индивидуальностей исходя из определенного набора одинаковых кирпичиков?

Гниение и квашение. Дело химиков или природных процессов.

Химия – часть естествознания. Наука о природе.

Способность материальных тел превращаться друг в друга. Концептуально изучение этой способности расширяет представление человека об окружающем мире. В прикладном аспекте выступает теоретической основой для поиска способов получения нужных веществ. Прикладной аспект химии является важным. Основное ориентирование на прикладное. Развивает технологию превращения одних тел в другие. По генезису – это наука о природе. Но она связана с вопросами развития человеческой цивилизации. Основа технических и технологических знаний. Природа – совокупность внешних по отношению к сознанию объектов тел, явлений. Мир объективной реальности, но не весь мир, а только тот, который противостоит человеку, вместе с созданным им миром истории, культуры, цивилизации. Мир человека вбирает в себя природу, но в преобразованном виде. Человеческий мир противостоит природе как искусственная среда. Химия выступает мощным средством преобразования природы.

Как в химии совершается процесс познания. Важен эмпирический опыт, чувственное познание. Химики любят подержать вещество в руках.

Бунзен оглох. Натуралисты, любители природы. Идентификация химического вещества. Приборное мышление. Метод исследования превращения веществ. Исследование состава вещества при разложении. Подкрепляется синтезом. Получение сложного из простого.

Качественный и количественный анализ. Первый предшествует второму.

Выбор метода количественного измерения зависит от результатов качественного анализа.

Лавуазье и Ломоносов.

Стехиометрия. Дала теоретическое обоснование исследованием количественных закономерностей реакций. Иеремия Рихтер основал стехиометрию. Нем. Химик. Окончил Кенигсбергский ун-т, зная точку зрения Канта на химию (это искусство, а не наука, так как нет математического аппарата) . Решил ее опровергнуть. Опубликовал «Начала стехиометрии или способ измерения химических элементов». Эквиваленты.

Идеи Рихтера не замечались. 1806 г таблицы опубликовали.

«Стехион» – элемент, «метрео» – измеряю.