Классификация по форме представления

1. Материальные - воспроизводят геометрические и физические свойства оригинала и всегда имеют реальное воплощение (детские игрушки, наглядные учебные пособия, макеты, модели автомобилей и самолетов и прочее).

2. Информационные - совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также их взаимосвязь с внешним миром).

2.1. Вербальные - словесное описание на естественном языке).

2.2. Знаковые - информационная модель, выраженная специальными знаками.

2.2.1. Математические - математическое описание соотношений между количественными характеристиками объекта моделирования.

2.2.2. Графические - карты, чертежи, схемы, графики, диаграммы, графы систем.

2.2.3. Табличные - таблицы: объект-свойство, объект-объект, двоичные матрицы и так далее.

Идеальные – материальная точка, абсолютно твердое тело, математический маятник, идеальный газ, бесконечность, геометрическая точка и прочее...

Свойства моделей

• Конечность: модель отображает оригинал лишь в конечном числе его отношений и, кроме того, ресурсы моделирования конечны;

• Упрощенность: модель отображает только существенные стороны объекта;

• Приблизительность: действительность отображается моделью грубо или приблизительно;

• Адекватность: насколько успешно модель описывает моделируемую систему;

• Информативность: модель должна содержать достаточную информацию о системе - в рамках гипотез, принятых при построении модел;

• Потенциальность: предсказуемость модели и её свойств;

• Сложность: удобство её использования;

• Полнота: учтены все необходимые свойства;

• Адаптивность. Так же необходимо отметить:

1. Модель представляет собой «четырехместную конструкцию», компонентами которой являются субъект; задача, решаемая субъектом; объект-оригинал и язык описания или способ воспроизведения модели.

2. Модель по определению всегда является лишь относительным, приближенным подобием объекта-оригинала Это ее фундаментальное свойство.

5.Что дает основание для выделения микро- макро- и мегамиров? Что их объединяет?

Микромир – это молекулы, атомы,элементарные частицы— мир предельно малых микрообъектов,пространственная разномерность которых исчисляется от 10-8 до 10-16 см, а время  жизни  —  от бесконечности до 10-24 с.
   Макромир — мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин,  а  также
кристаллические комплексы молекул,  организмы,  сообщества  организмов;  мир
макрообъектов:
   Мегамир — это планеты, звездные комплексы,  галактики,  метагалактики.
микро-, макро - и мегамиры теснейшим образом взаимосвязаны.
 Микромир. Демокритом в античности была выдвинута Атомистическая гипотеза
строения материи, позже, в XVIII в. была возрождена химиком  Дж.  Дальтоном,
который принял атомный вес водорода за единицу и сопоставил  с  ним  атомные
веса других газов.Собственно физические исследования  атома начинаются в конце XIX в., когда французским физиком А. А.  Беккерелем  было открыто явление  радиоактивности,  которое  заключалось  в  самопроизвольном превращении атомов одних элементов в атомы других элементов.История  исследования  строения  атома  началась  в  1895  г.  благодаря
открытию Дж. Томсоном электрона - отрицательно заряженной частицы,  входящей
в состав всех атомов.Масса электрона составила по расчетам 1/1836 массы положительно заряженной частицы.
Существовало несколько моделей строения атома.
В 1902 г. английский физик У. Томсон  (лорд  Кельвин)  предложил  первую
модель  атома  —  положительный  заряд  распределен  в  достаточно   большой
области, а электроны вкраплены в него, как «изюм в пудинг».
В 1911 г.  Э.  Резерфорд  предложил  модель  атома,  которая  напоминала
солнечную систему: в центре находится атомное ядро, а вокруг него  по  своим
орбитам движутся электроны.Ядро имеет положительный заряд, а электроны - отрицательный. Вместо  сил тяготения, действующих в Солнечной системе, в атоме действуют  электрические
силы. Электрический заряд ядра атома, численно равный порядковому  номеру  в
периодической   системе   Менделеева,   уравновешивается   суммой    зарядов
электронов — атом электрически нейтрален.Обе эти модели оказались противоречивы.
В 1913 г. великий датский физик Н. Бор применил принцип квантования  при
решении вопроса о строении атома и характеристике атомных спектров.
Модель атома Н. Бора базировалась на планетарной модели Э. Резерфорда  и
на разработанной им самим квантовой теории строения атома. Н.  Бор  выдвинул
гипотезу  строения  атома,  основанную  на   двух   постулатах,   совершенно
несовместимых с классической физикой:
   1) в каждом атоме существует  несколько  стационарных  состояний электронов,
двигаясь по которым электрон может существовать, не излучая;
  2) при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое атом
излучает или поглощает порцию энергии.
   В  конечном  итоге   точно  описать   структуру   атома   на   основании
представления  об  орбитах  точечных  электронов  принципиально  невозможно,
поскольку таких орбит в действительности не существует.
  Макромир. В истории изучения природы можно выделить два этапа: донаучный
и научный. Донаучный, или натурфилософский,  охватывает  период  от  античности  до
становления экспериментального естествознания  в  XVI—XVII  вв. была концепция дискретного строения материи атомизм, согласно которому  все  тела
состоят из атомов — мельчайших в мире частиц.Формирование научных взглядов на строение материи относится  к  XVI  в.,когда Г. Галилеем была заложена основа первой  в  истории  науки  физической картины мира  —  механической.  Он  не  просто  обосновал  гелиоцентрическую систему Н. Коперника  и  открыл  закон  инерции,  а  разработал  методологию нового  способа  описания  природы   —   научно-теоретического.   Суть   его
заключалась  в  том,  что   выделялись   только   некоторые   физические   и
геометрические  характеристики,  которые  становились   предметом   научного
исследования.
   И. Ньютон, опираясь на труды Галилея, разработал строгую научную  теорию
механики, описывающую и движение небесных тел, и  движение  земных  объектов
одними и теми же законами.
   В рамках механической картины мира,  разработанной  И.  Ньютоном  и  его
последователями, сложилась дискретная  (корпускулярная)  модель  реальности.
Материя рассматривалась как вещественная субстанция, состоящая из  отдельных
частиц  —  атомов  или  корпускул.   Атомы   абсолютно   прочны,   неделимы,
непроницаемы, характеризуются наличием массы и веса.
   Движение рассматривалось как перемещение в пространстве  по  непрерывным
траекториям в соответствии с законами механики.
   Итогом ньютоновской картины мира явился образ Вселенной как  гигантского
и полностью детерминированного механизма,  где  события  и  процессы  являют
собой цепь взаимозависимых причин и следствий.
   Наряду с механической  корпускулярной  теорией,  осуществлялись  попытки
объяснить оптические явления принципиально иным путем, а именно - на  основе
волновой   теории,   сформулированной   X.   Гюйгенсом.   Волновая    теория
устанавливала аналогию между распространением  света  и  движением  волн  на
поверхности воды или звуковых волн в воздухе.Исходя из волновой теории X.  Гюйгенс  успешно  объяснил  отражение  и  преломление света.
Эксперименты    английского естествоиспытателя М. Фарадея и теоретические работы английского физика  Дж.К. Максвелла окончательно  разрушили  представления  ньютоновской  физики  о дискретном  веществе  как  единственном  виде  материи  и  положили   начало
элктромагнитной картине мира.Явление  электромагнетизма  открыл  датский  естествоиспытатель  X.К.Эрстед, который впервые  заметил  магнитное  действие  электрических  токов.Продолжая  исследования  в  этом  направлении,  М.  Фарадей  обнаружил,  что временное изменение в магнитных полях создает электрический ток.
   М. Фарадей пришел  к  выводу,  что  учение  об  электричестве  и  оптика
взаимосвязаны и образуют единую область.  Исходя из своих исследований,  Максвелл  смог  заключить,  что  световые волны представляют собой электромагнитные волны.  
   Итак, к концу XIX в. физика пришла к выводу, что  материя  существует  в
двух видах: дискретного вещества и непрерывного поля.
    Мегамир.  
   Все существующие галактики входят в систему самого  высокого  порядка  -
Метагалактику. Размеры Метагалактики очень велики:  радиус  космологического
горизонта составляет 15— 20 млрд. световых лет.Строение и эволюция Вселенной изучаются  космологией. В классической науке существовала так  называемая  теория  стационарного
состояния Вселенной, согласно которой Вселенная всегда была почти такой  же,
как сейчас. Современные  космологические  модели  Вселенной  основываются  на  общей
теории относительности А. Эйнштейна, согласно которой  метрика  пространства
и времени определяется распределением гравитационных масс во  Вселенной.  Ее
свойства  как  целого  обусловлены  средней  плотностью  материи  и  другими
конкретно-физическими факторами. Первая  модель была разработана самим  А.  Эйнштейном  в  1917  г.В соответствии с космологической  моделью  Вселенной  А.  Эйнштейна
мировое пространство однородно и изотропно, материя в  среднем  распределена
в   ней   равномерно,   гравитационное   притяжение   масс    компенсируется
универсальным космологическим отталкиванием.Время существования Вселенной бесконечно, т.ё. не имеет  ни  начала,  ни конца, а пространство безгранично, но конечно.
Вселенная в космологической модели А. Эйнштейна стационарна,  бесконечна
во времени и безгранична в пространстве.
   В 1929 году американский астроном  Э.П.  Хаббл  обнаружил  существование
странной зависимости между расстоянием и скоростью галактик:  все  галактики
движутся от нас, причем со скоростью,   которая  возрастает  пропорционально
расстоянию, - система галактик расширяется.Расширение Вселенной считается  научно установленным  фактом.  


6. Фундаментальные типы физического взаимодействия.
В своей повседневной жизни человек сталкивается с множеством сил, действующих на тела: сила ветра или потока воды; давление воздуха; мощный выброс взрывающихся химических веществ; Одни силы действуют непосредственно при контакте с телом, другие, например гравитация, действуют на расстоянии, через пространство. типы  фундаментальные взаимодействия : гравитационное взаимодействие; слабое взаимодействие; электромагнитное взаимодействие; сильное взаимодействие.

Гравитация первым из четырех фундаментальных взаимодействий стала предметом научного исследования. Созданная в XVII в. ньютоновская теория гравитации (закон всемирного тяготения) позволила впервые осознать истинную роль гравитации как силы природы . Релятивистской теорией гравитации является ОТО, которая в области слабых гравитационных полей переходит в теорию тяготения Ньютона.Гравитация обладает рядом особенностей: малая интенсивность. Гравитационное взаимодействие в 1039 раз меньше силы взаимодействия электрических зарядов .следующая черта ее универсальность. Ничто во Вселенной не может избежать гравитации. Каждая частица испытывает на себе действие гравитации и сама является источником гравитации, вызывает гравитационное притяжение. Гравитация возрастает по мере образования все больших скоплений вещества. И хотя притяжение одного атома пренебрежимо мало, но результирующая сила притяжения со стороны всех атомов может быть значительной. Кроме того, гравитация — дальнодействующая сила природы. Это означает, что, хотя интенсивность гравитационного взаимодействия убывает с расстоянием, оно распространяется в пространстве и может сказываться на весьма удаленных от источника телах. Благодаря дальнодействию гравитация не позволяет Вселенной развалиться на части: она удерживает планеты на орбитах, звезды в галактиках, галактики в скоплениях, скопления в Метагалактике.Сила гравитации, действующая между частицами, всегда представляет собой силу притяжения: она стремится сблизить частицы.

Электромагнетизм.По величине электрические силы намного превосходят гравитационные. Но не все элементарные частицы являются носителями электрического заряда. Электрически нейтральны, например, фотон и нейтрино. Все материальные частицы создают гравитационное поле, тогда как с электромагнитным полем связаны только заряженные частицы.Как и электрические заряды, одноименные магнитные полюсы отталкиваются, а разноименные — притягиваются. При этом радиоволны , инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение и гамма-излучение представляют собой электромагнитные волны различной частоты.Электромагнитное взаимодействие является дальнодействующим, оно ощутимо на больших расстояниях от источника.Электромагнитное взаимодействие проявляется на всех уровнях материи — в мегамире, макромире и микромире.В то же время электромагнитное взаимодействие определяет структуру атомов и молекул (положительно заряженное ядро и отрицательно заряженные электроны). Оно отвечает за подавляющее большинство физических и химических явлений и процессов (за исключением ядерных): силы упругости, трения, поверхностного натяжения, им определяются свойства агрегатных состояний вещества,и др.

Слабое взаимодействие.Слабое взаимодействие ответственно за распады частиц. Слабое взаимодействие по величине значительно меньше всех взаимодействий, кроме гравитационного. Там, где оно присутствует, его эффекты оказываются в тени электромагнитного и сильного взаимодействий. Кроме того, слабое взаимодействие распространяется на очень незначительные расстояния. Радиус слабого взаимодействия очень мал (10-16 см). слабое взаимодействие протекает чрезвычайно медленно.Слабое взаимодействие играет в природе очень важную роль. Оно является составной частью термоядерных реакций на Солнце, звездах, обеспечивая синтез пульсаров, взрывов сверхновых звезд, синтез химических элементов в звездах и др.

Сильное взаимодействие.Последнее в ряду фундаментальных взаимодействий — сильное взаимодействие, которое является источником огромной энергии. Наиболее характерный пример энергии, высвобождаемой сильным взаимодействием, — Солнце. В недрах Солнца и звезд непрерывно протекают термоядерные реакции, вызываемые сильным взаимодействием . Но и человек научился вызывать сильное взаимодействие: создана водородная бомба.Выяснилось, что, хотя по своей величине сильное взаимодействие существенно превосходит все остальные фундаментальные взаимодействия, за пределами ядра оно не ощущается. Сильное взаимодействие проявляется на расстоянии, определяемом раз-мерами ядра, т.е. примерно 10-13 см. Главная функция сильного взаимодействия в природе — создание прочной связи между нуклонами (протонами и нейронами) в ядрах атомов. При этом столкновение ядер или нуклонов, обладающих высокими энергиями, приводит к разнообразным ядерным реакциям, в том числе реакции термоядерного синтеза на Солнце, которая является основным источником энергии на Земле. В сильном взаимодействии участвуют обычно только тяжелые частицы.

7. Свойства пространства. Пространство – это форма бытия материи, характеризующая ее протяженность, структурность, сосуществование и взаимодействие элементов во всех материальных системах.

Его общие свойства:

1.Протяженность– существование и связь различных элементов (точек, отрезков, объемов и др.), возможность прибавления к каждому данному элементу некоторого следующего элемента либо уменьшения числа элементов. Протяженность тесно связана со структурностью (геометрией) материальных объектов и обусловлена взаимодействием между составляющими тела элементами материи. Протяженность пространства проявляется как единство прерывности и непрерывности в его структуре. Для пространства в целом характерно отсутствие каких-либо "разрывов" и нарушений в распространении взаимодействий в природе.

2. Трехмерность – все материальные процессы и явления, известные нам, реализуются в пространстве трех измерений, обладают длиной, шириной и высотой. Это общее свойство, обнаруживающееся на всех известных структурных уровнях материи. Три измерения являются тем необходимым и достаточным минимумом, в рамках которого могут осуществляться все типы взаимодействий материальных объектов.

Выделяют также специфические (локальные) свойства пространства:

1. Конкретные пространственные формы тел, их положение в пространстве по отношению друг к другу, скорость пространственного перемещения, размеры тел.

2. Наличие у материальных тел внутренней симметрии или асимметрии. Различные виды симметрии свойственны как макромиру, так и микромиру, являясь фундаментальным свойством неживой природы. Живому веществу присуще свойство пространственной дисимметрии.

3. Изотропность и неоднородность пространства. Изотропность – это отсутствие выделенных направлений (верх, низ и т.д.), независимость свойств тел, движущихся по инерции, от направления их движения. Полная изотропность присуща лишь вакууму.

4. В последнее время выделяют биологическое, социальное и другие пространства, обладающие специфическими свойствами.

8. Свойства времени

Время–форма бытия материи, характеризующая последовательность смены состояний и длительность существования любых объектов и процессов, внутреннюю связь изменяющихся и сохраняющихся состояний.

1.Длительность– выступает как последовательность сменяющих друг друга моментов или состояний; возникновение за каждым данным интервалом времени последующего. (Интервалы – это промежутки между какими-либо учитываемыми событиями.) средствами измерения времени являются сами события. Длительность предполагает возможность прибавления к каждому данному моменту времени другого, а также возможность деления любого отрезка времени на меньшие интервалы. Длительность обусловлена сохранением материи и ее существенных свойств.

2. Необратимость времени – общее свойство времени, означающее однонаправленное изменение от прошлого к будущему. Прошлое порождает настоящее и будущее, переходит в них. К прошлому относятся все те события, которые уже осуществились и превратились в последующие. Будущие события – это те, которые возникнут из настоящих и непосредственно предшествующих им событий. Настоящее охватывает все те объекты, системы и процессы, которые реально существуют в данный момент и способны к взаимодействию между собой. Взаимодействие возможно лишь при одновременном сосуществовании объектов.

3. Одномерность времени – проявляется в линейной последовательности событий, генети-чески связанных между собой. Если для определения положения тела в пространстве необходимо задать три координаты, то для определения времени достаточно одной. Если бы время имело не одно, а два, три и больше измерений, то это означало бы, что параллельно нашему миру существуют аналогичные и никак не связанные с ним миры-двойники, в которых те же самые события разворачиваются в одинаковой последовательности.

9. Первая научная революция

Научная революция — это смена парадигм.

В истории развития науки вообще и естествознания в частности можно выделить три основные научные революции: аристотелевская, ньютоновская и эйнштейновская.

Первая научная революция была осуществлена в VI — IV вв. до н. э. В результате этой научной революции возникла сама наука, произошло отделение науки от других форм познания и освоения мира, созданы определенные нормы и образцы научного знания. Наиболее полно эта революция отражена в трудах Аристотеля. Он создал формальную логику, т.е. учение о доказательстве, главный инструмент выведения и систематизации знания. Он утвердил своеобразный канон организации научного исследования (история вопроса, постановка проблемы, аргументы за и против, обоснование решения), дифференцировал само знание, отделив науки о природе от математики и метафизики. Заданные Аристотелем нормы пользовались непререкаемым авторитетом более тысячи лет, а многое (законы формальной логики, например) действенно и поныне.Важнейшим фрагментом античной научной картины была геоцентрическая система, созданная Аристотелем и Птолемеем.

10. Вторая научная революция приходится на XVI — XVIII вв. Её исходным пунктом считается переход от геоцентрической модели мира к гелиоцентрической, этот переход был обусловлен серией открытий, связанных с именами Н. Коперника, Г. Галилея, И. Кеплера, Р. Декарта, И. Ньютона, которые подвели итог исследований и сформулировали базовые принципы новой научной картины мира в общем, виде. Галилей -принцип энертности.(энертность-это тело либо находится в состоянии покоя либо движется неизменяя направления и скорости своего движения,если на него не производится какого либо внешнего воздействия) Ньютон:закон всемирного тяготения F=G(m1*m2)/r^2(сила взаимодействия двух тел прямо пропорциональна их массе и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними). По аристотелю тело движется пока на него оказывается воздействие. Галилей установил что скорость падения тел не зависит от массы,как думал аристотель. Так же ньютон открыл: траектория брошенного тела-парабола,обнаружил весомость воздуха,открыл закон колебания маятника,говорил о значении опыта эксперимента,сделал телескоп,установил что солнце вращается вокруг собственной оси,обнаружил на солнце пятна.11. Третья научная революция была осуществлена на рубеже XIX — XX вв. Её обусловила серия блестящих открытий в физике открытий (открытие сложной структуры атома, явление радиоактивности, дискретного характера электромагнитного излучения и т.д.). диалектика -учение о развитии и движении в природе. Метафизический взгляд(все в мире неизменно)переходит на диалектический взгляд на мир(все в мире меняется). Кант объяснил происхождение солнечной системы. Ч .лайель доказал что минералы имеют различный возраст. Кеплер -3 закона движения планет. Дарвин -биологическая эволюция происхождения человека от нижестоящей животной формы. Дарвин:борьба за существование,наследственность,измнчивость,естественный отбор.

12. Четвертая научная революция конец 19 века. проникновение в глубь материи, крушение механистической картины мира,построение современной естественно-научной картины мира. Открытие квантовой механики(открытие составной природы атома-кюри,бор,резерфорд; открытие квантовых свойств материи-энштейн,планк; создание теории относительности энштейна)

13. естественная и гуманитарная культура

 Культура – всё, что создано человеческим обществом благодаря физическому и умственному труду людей в отличие от явлений природы;

Гуманитарная культура:Гуманитарная культура в современном понимании – мировоззрение Человека, это универсальный комплекс материальных и духовных ценностей, созданный исключительно субъективным (личностным) сознанием человека и общества. Это мораль, религия, искусство, политика, философия.

Естественнонаучная культура:Естественнонаучная культура в современном понимании – мировоззрение Человека, это универсальныйкомплексматериальных и духовных ценностей, созданный человеком на основе объективно (хотим мы этого или нет) существующих явлений Природы. Это наука (методы, теории, гипотезы, законы и т.д.), промышленность (заводы, транспорт, связь и т.д.), архитектура, сельское хозяйство,.

Существующих различий достаточно много, но можно выделить следующие основные принципы-антиподы:

1. Мнение – реальность (у гуманитариев мнение (хорошо или плохо), у естественников есть реальность, а ее оценка вторична);

2. Процесс – наблюдение (гуманитарий вносит в любой процесс элемент искусственности, естественник лишь наблюдает (описывает) реальность);

3. Образы – термины и числа (гуманитарная культура опирается на язык образов, естественнонаучная – на язык терминов и чисел);

4. Историчность – неисторичность (гуманитарное знание исторично, естественнонаучное – не обязательно).и тд.

 Естествознание и гуманитаристика не только различны, но и едины, они взаимодополнительны.

· Между естествознанием и гуманитаристикой существуют междисциплинарные связи, которые необходимо учитывать.

· Односторонняя естественнонаучная или гуманитарная специализация чревата издержками, выходом за пределы своей компетентности.

· Резкое противопоставление естествознания гуманитаристике несостоятельно, оба знаменуют собой достижения человечества.

· Подлинными вершинами естествознания и гуманитаристики являютсясоответственноестественнонаучные и гуманитарные теории.