2. Системный подход в изучении естествознания

Извечная мечта человечества о построении картины мира из единых основополагающих понятий недостижима, поскольку при каждом новом шаге познания открываются явления, заставляющие корректировать исходные представления, т.е. они перестают быть основополагающими и становятся промежуточными, частными случаями более общих законов.

Однако стремление к этой мечте позволяет находить области знаний, явлений природы с одинаковыми, аналогичными закономерностями, что приводит к описанию их уравнениями одинакового вида.

Это может относиться к физическим, психическим и общественным явлениям.

Классическим примером того служат силы взаимодействия между массами или между зарядами:

где F – сила гравитационного (индекс «т» - тяготение) или электрического (индекс «q») взаимодействия;

G – системный, размерный коэффициент (гравитационная постоянная);

m – гравитационные заряды (массы);

- системный, размерный коэффициент;

q – электрические заряды.

Другим примером могут служить уравнения гармонических колебаний одинаково описывающих движения механических, электрических и других величин.

где А – текущее значение колеблющейся величины;

- циклическая (круговая) частота колебаний;

t – текущее время;

- начальная фаза колебаний.

Эффективность психической или общественной деятельности всегда можно оценить как результат отношения достигнутого к затраченным усилиям.

Можно привести и другие примеры.

Прежде всего, эта одинаковость, аналогичность позволяет легче осваивать, учить уже существующее, сложившееся естествознание.

Студенту достаточно уловить закономерности в одном разделе естествознания и формально использовать их при изучении другого раздела.

Для этого у студента надо создать соответствующую целевую обучающую установку. Такую установку позволяет создать, так называемый системный подход к обучению вообще и к изучению естествознания, в частности.

Кроме того, системный подход позволяет более плодотворно проводить исследовательские работы и получать новые знания, открывать новые явления. Поскольку он помогает целенаправленно сформулировать парадигму исследования.

Известно, например, что Фарадей, предполагая аналогию законов электрического и магнитного полей, открыл закон электромагнитной индукции. На это у него ушло одиннадцать лет.

Если бы он не предполагал этой аналогии, то верно бы бросил такие исследования раньше. И этот закон не был бы открыт им.

Суть системного подхода заключается в разделении, расчленении характеристик энергетических систем на функциональные элементы, выполняющие, реализующие сходные, одинаковые функции независимо от энергетической системы, которую они характеризуют.

Под энергетической системой будем понимать устоявшиеся в естествознании понятия:

-механическая система (кинематика, динамика);

-электрическая система (электродинамика);

-гидро-, пневмосистемы (гидродинамика, аэродина

мика и т.п.);

-тепловые системы (термодинамика);

-общественные системы;

-и так далее.

Все мыслимые характеристики системы можно

разделить на две функциональные группы:

• активные характеристики;

• пассивные характеристики.

Активные характеристики являются мерой, причиной взаимодействия в системе.

Пассивные характеристики являются мерой преобразования взаимодействий, мерой потерь энергии.

Отсюда логически следует, что основные взаимосвязи активных и пассивных характеристик – результат их взаимодействий можно записать в следующем виде:

Р= К А /П,

где Р – результат взаимодействия;

А – активная характеристика;

П – пассивная характеристика;

К – системный (размерный) коэффициент.

Например, для некоторых конкретных энергетических систем результат взаимодействия активных и пассивных характеристик имеет вид, приведённый в таблице 1.

ВЗАИМОСВЯЗЬ ХАРАКТЕРИСТИК В РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ

Таблица 1

Механическая система	Поступа тельное движение		-результат взаимодействия; -активная характеристика; -пассивная характеристика.
	Враща тельное движение		-результат взаимодействия; -активная характеристика; -пассивная характеристика.
Электри ческая система			-результат взаимодействия; -активная характеристика; -пассивная характеристика.
Гидро-, пневмо система			-результат взаимодействия; -активная характеристика; -пассивная характеристика; -пассивная характеристика.
Тепловая система			-результат взаимодействия; -активная характеристика; -пассивная характеристика.
Общественная система			-результат взаимодействия; -активная характеристика; -пассивная характеристика.

В таблице обозначено:

- ускорение линейное;

- сила;

- масса;

- ускорение вращения;

- момент силы;

- момент инерции в механической системе или

сила тока в электрической системе;

- напряжение на участке цепи (разность

потенциалов);

- сопротивление электрическое, гидро-,

пневмо-, или тепловое (индекс соответствует рассматриваемой системе);

- скорость гидро- или пневмопотока;

- объём жидкости или газа;

- сечение канала, трубы, по которому

движется поток;

- температура;

- количество теплоты;

Э - эффективность психической или общественной деятельности;

С – спрос на данный вид деятельности, например, на услуги сервиса;

З – затраты на данный вид деятельности.

Для простоты, условно в таблице принято, что К – системный (размерный) коэффициент равен единице.

Следует заметить, что выражение для сопротивления одинаково для всех систем

,

где - удельное сопротивление материала, среды, в котором распространяется поток (индекс, такой же как и для сопротивления, соответствует рассматриваемой системе);

- длина пути, по которому распространяется

поток;

- сечение потока, проводника, трубы.

Такой подход позволяет составить таблицу подобия характеристик систем.

ТАБЛИЦА ПОДОБИЯ ХАРАКТЕРИСТИК

РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ

Таблица 2

Энергетическая система	Характеристики системы
	Активного типа		Пассивного типа
	Поток	Потенциал	Резистивная	Зарядовая	Циркуляционная
Механическая система. Поступ.	Ускорение линей ное, пото к частиц	Сила -разно сть энергети ческих потен циалов	Трение ско льже ния	Масса-инерционный заряд	Упругость изгиба
Механическая система. Вращат.	Ускорение угло вое –вра щение по тока час тиц	Момент силы -разность энергетиче ских потен циалов	Трение каче ния	Момент ине рции –инерци онный заряд вращательно го движения	Упругость скручива ния
Элект ричес кая система	Ток -поток заряженных частиц	Напряжение -разность эле ктрических потенциалов	Элек тросоп ротивление	Электро ёмкость -мера количест ва заряда	Электроиндуктивнос ть –цирку ляция маг нитного по ля
Гидро-, пневмо система	Скоро сть, рас ход -по ток час тиц	Объём, давле ние -перепад давлений как разность энер гетических потенциалов	Гидро, пне вмосопротивление	Объёмная ёмкость -мера количества инерцион ного заряда	Гидро, невмо индуктивность -вихри
Тепло вая система	Темпера тура, теп ловой по ток, пото к частиц	Количество теплоты -раз ность энерге тических потенциалов	Теп ловое сопро тивление	Теплоёмкость –мера количе ства частиц с заданным уро внем энергии	Теплоиндуктивность
Общественная система	Спрос на что либо – услугу, устройство, орга низацию	Объём финанси рования	Сопротивление су ществующих стру ктур	Инерция мышления общества	Индукция общественных отноше ний, повто рение по сп ирали пред ыдущего ис торическо го опыта