1.3. Связь физики с другими естественными науками. Содержание медицинской и биологической физики.
Физика, наряду с другими естественными науками, изучает объективные свойства окружающего нас материального мира. Первоначально физика включала в себя все естественные науки – геометрию, земледелие, ботанику, химию, биологию и т.д. За прошедшие столетия человечество значительно обогатило свои знания в области изучения природы и разработало арсенал методов научного познания. Появилась необходимость в дифференцированном подходе к явлениям природы. Из физики стали выделяться в самостоятельные науки химия, биология, астрономия и т.д.
При этом физика занимается теми явлениями природы, в которых материальный химический состав тел остается неизменным. Явления химического превращения составили предмет изучения химии, а явления живого мира –биологии.
Резкая граница между физикой и другими естественными науками не установлена в результате общности предмета изучения. Поэтому в настоящее время практически каждая естественная наука содержит специальные физические разделы: биофизика в биологии, физическая химия – в химии и т.д. Существуют обширные пограничные области между физикой и другими естественными науками в области знания, в которых физические методы применяются для изучения частных вопросов, которые соединяются в особые науки. Так возникли физическая химия, химическая физика, геофизика и биофизика. Становится очевидным, что при изучении природы и любых ее проявлений обязательно имеют место либо физический метод, либо физический прибор, но доля физики имеет место во всех естественных науках. Следует отметить, что связь физики с другими науками взаимна. Развивая с помощью физики эти науки обогащают физику своими достижениями и ставят перед нею новые задачи, разрешая которые физика, развивается и совершенствуется сама. Но при этом физика остается фундаментом, на котором строятся все естественные науки.
Одной из главных задач любой науки является открытие и анализ объективных законов и закономерностей, присущих предмету ее исследования. Так, например, физика занимается изучением наиболее простых и вместе с тем наиболее общих форм движения материи, а социальные науки изучают законы развития различных сторон человеческого общества. Но все эти законы частные, хотя сфера их действия, как правило, очень широкая, но они всегда ограничены определенными рамками и условиями. Законы физики действительные для всех материальных образований, не способны выразить сущность жизни и отношения между живыми объектами, которые изучаются биологией, а с помощью биологических законов нельзя понять сущность общественных отношений.
Наряду с частными законами в мире действует наиболее общие или универсальные законы, которые и составляют предмет философии. Эти законы не существуют в чистом виде, а проявляются во всех формах движения материи, которые исследуются частными науками.
Философия, обобщая результаты частных наук, развивает и свое творческое содержание. Философия не может сама помимо физики, изучать структуру вещества или взаимодействие элементарных частиц, но она выполняет методологическую функцию, выступая в качестве всеобщего метода познания. Эта функция определяется спецификой предмета философии. В силу своего универсального характера законы и категории, изучаемые философией, проявляются в любом научном познании. Каждая наука, для того, чтобы успешно развиваться, должна подходить к предмету своего исследования диалектико-материалистически (брать его в развитии, в важнейших связях и отношениях, вскрывать причины его возникновения и т.д.), т.е. пользоваться материалистической диалектикой как общефилософским методом познания. Следовательно, философия – это наука о наиболее общих законах развития природы, человеческого общества и мышления, является методологической основой физики.
Математика занимает особое положение в физике и тесно связана с нею в той части, которая касается построения физических и математических моделей, с использованием которых человечество получает огромную информацию о природе и законах ее развития. Теория математических моделей физики начала интенсивно разрабатываться И. Ньютоном по созданию основ классической механики, всемирного тяготения, теории света. Дальнейшее развитие и успешное применение указанная теория получила в работах Ж. Лагранжа, Л. Эйлера, М.В. Остроградского и многих других ученых.
Физика немыслима без математики и математических понятий, но не сводится к ним. Главное место в физике занимает процесс интерпретации формул и их понимание, которое и питает интуицию. Физика развивается с помощью математической логики, но гораздо в большей мере она развивается с помощью физической интуиции. При этом математика остается основным «инструментом», с использованием которого проводится физический анализ самых различных процессов, имеющих место в природе и в различных технических устройствах.
При описании математических моделей физики используются дифференциальные уравнения, вероятностные методы, теория потенциала, методы теории функции комплексного переменного и ряда других разделов математики. В связи с бурным развитием вычислительной математики особое значение для исследования математических моделей физики приобретают прямые численные методы, использующие ЭВМ, что позволило решать новые задачи теории переноса, физики плазмы, квантовой физики и т.д. Интенсивное взаимодействие физики и математики с использованием ЭВМ в научных исследованиях привело к созданию новых классов моделей и внесло большой вклад в развитие научно-технического прогресса.
вопросы общей физики, биофизики и медицинской электроники, необходимые для врача, которые раскрывают суть физических методов диагностики и лечения, принципы работы и устройства приборов и аппаратов, используемых в медицинской практике, объединяются под названием «медицинской и биологической физики» (МБФ), которая и изучается в медицинских ВУЗах. Диаграмма, отражающая содержание МБФ и ее связь со специальными дисциплинами, иллюстрируется таблицей 2.
Таблица 2.
