Лекция 5

Физика и другие естественные науки

содержание:

1. Физика и химия

1. Физика и биология

1. Физика и астрономия

1. Физика и геология

1. Физика и психология

1. С чего всё пошло ?

Физика и другие естественные науки

Физика - это самая фундаментальная, самая всеобъемлющая из всех наук.

Её влияние на все развитие науки огромно.

Действительно, нынешняя физика вполне равноценна давнишней нату­ральной философии (натурфилософия) из которой возникает большинство современных наук.

Натурфилософия - философия природы, особенностью которой является преимущественно умозрительное истолкование природы, рассматриваемой в её целостности.

Границы между естествознанием и натурфилософией, как и место са­мой натурфилософии в системе философских дисциплин, менялись в истории философии.

В древности натурфилософия фактически сливалась с естествознанием и в древнегреческой философии обычно именовалась физика.

Древней натурфилософии свойственно стихийно- и наивно-диалекти­ческое истолкование как связанного и живого целого, идея тождества микрокосмоса (человека) и макрокосмоса (природы).

Не зря физику изучают студенты всевозможных специальностей, т.к. во множестве явлений она играет основную роль.

На этой лекции я попытаюсь рассказать, какого рода фундаменталь­ные проблемы встают перед соседними науками и как они связаны с совре­менной физикой.

Жаль, что нам не придётся по-настоящему заняться этими науками и их проблемами.

Из-за нехватки времени мы не сможем прочувствовать всю их слож­ность, тонкость и красоту.

1. Физика и химия.

Химия испытывает на себе влияние физики пожалуй сильнее, чем лю­бая другая наука. Когда-то, в свои младенческие годы, когда химия поч­ти целиком сводилась к тому, что мы сейчас называем неорганической хи­мии - т.е. химией веществ, не связанных с живыми телами, когда кропот­ливым трудом химиков открывались многие химические элементы, их связь друг с другом, изучались их соединения, анализировался состав почвы и минералов, в те годы химия сыграла важную роль в становлении физики.

Эти науки взаимодействовали очень сильно: вся теория атомного

строения вещества получило основательную поддержку в химическом экспе­рименте.

Химическую теорию, т.е. теорию самих реакций, подытожила периоди­ческая система Д. И. Менделеева.

Она выявила немало удивительных связей между разными элементами ­стало ясно, что с чем и что как соединяется.

Все эти правила составили неорганическую химию.

Сами они в конечном счете были объяснены квантовой механикой. Стало быть на самом деле теоретическая химия - это физика.

Однако объяснение, даваемое квантовой механикой - это все-таки объяснение в принципе.

Я уже отмечал, что значение шахматных правил - это одно, а умение играть - совсем другое.

То есть очень и очень не просто предсказать, что произойдет в ка­кой-то химической реакции.

И все же в самых глубинах теоретической химии лежит квантовая ме­ханика.

Есть к тому же ветвь химии, и очень важная ветвь, к которой они оба приложили руки.

Речь идет о приложении статики к тем случаям, когда действуют за­коны механики, т.е. о статической механике ( статической физике ).

В любой химической реакции действуют много атомов, ( N_A=6,02*10²³ Моль^-1), а движение их слу­чайны и замысловаты.

Если бы мы могли проанализировать каждое столкновение, подробно проследить движение каждой молекулы, то мы всегда бы знали, что слу­читься.

Но нужно так много чисел, чтобы отметить путь всех молекул, что никакой емкости вычислитель­ной машины, и уж во всяком случае емкости мозга не хватит.

Значит важно научиться работать с такими сложными системами. Статическая механика, кроме того лежит в основе теории тепловых

явлений, или термодинамики.

В наше время неорганическая химия как наука свелась, в основном, к физической и квантовой химии.

Первая изучает скорости реакций и прочие детали (как попадает мо­лекула в молекулу и какая из частей молекулы оторвется первой и т.п.).

А вторая помогает понимать происходящее на языке физических законов.

Другая ветвь химии - органическая химия, т.е. химия веществ, свя­занных с жизненными процессами.

Одно время думали, что подобные вещества столь необыкновенны, сто своими руками из неорганических веществ их изготовить нельзя.

Но это оказалось не так: Органические вещества отличаются от не­органических только большей сложностью расположения атомов.

Органическая химия естественно больше связана с биологией.

Многое из физической химии и квантовой механики столь же приложи­мо к органическим соединениям, как и к неорганическим.

Главная задача органической химии в анализе и синтезе веществ, образуемых в биологических системах и в живых телах.

Отсюда можно постепенно перейти к биохимии и биологии, т.е. к мо­лекулярной биологии.