Естествознание / Научная картина мира

Понятие научной картины мира (НКМ)

Природу изучают много разных наук, но природа едина.

Общее знание о природе называют естественнонаучной картиной мира или научной картиной мира (НМК).

НМК – это система научного понимания внешнего мира. Основу НМК составляют понятия материя, движение, пространство, время, всеобщая связь. Это главные характеристики природы.

НМК рассматривает также некоторые основные понятия отдельных наук – поле, вещество, элементарные частицы и др.

НКМ определяется естественнонаучным толкованием основных понятий материя движение пространство время и др.

НКМ изменяется с развитием естествознания, поэтому в разное время были разные НМК.

17-19 в. - механистическая научная картина мира (МКМ)

в 20в. формируется современная научная картина мира (СКМ).

Механистическая научная картина мира (МКМ)

МКМ сформировалась в 17-18 веке. В основе МКМ лежит классическая механика – труды Галилея, Декарта, Ньютона.

Галилео Галилей (нач.17в.) – итальянский ученый. Впервые перешел от философского рассмотрения природы к научно-теоретическому. Галилей разрабатывал и применял новые методы получения естественнонаучного знания: научный эксперимент, идеальную модель объекта, использование математических методов. Научное познание по Галилею представляет связь трех компонентов:

Научный эксперимент ----- научная теория --------НКМ

Галилей - основоположник классической механики.

Открытия и достижения Галилея:

1.Принцип инертности: если на движущееся тело не действуют силы трения, то его движение будет вечным. Движение – естественное состояние тел.

2.Закон свободного падения тел. Высчитал, что ускорение свободного падения тел составляет 9,8 м/с2.

3. Принцип относительности движения.

Декарт (17 в.) и Ньютон развили идеи и открытия Галилея.

Исаак Ньютон (к.17- н.18в) сформулировал 3 основных закона механики. Таким образом, к нач.18 века была выстроена классическая механика.

Классическая механика позволила сформировать первую научную картину мира – механистическую (МКМ).

Характеристики МКМ:

• Движение – естественное свойство материи

• Масса тел неизменна при любом движении

• Пространство – пустота, где находятся физические тела

• Время абсолютно. Оно одинаково в любой точке Вселенной

• Любое состояние системы определяется ее предыдущим состоянием

Современная научная картина мира (СКМ)

К нач. ХХ в. МКМ находилась в состоянии кризиса.

Теория электромагнитного поля Максвелла поставила ряд вопросов, на которые нельзя было дать ответ в рамках МКМ. Как магнитное поле преобразуется в электрический ток? Значит, поле тоже состоит из частиц? Но в соответствии с МКМ поле – это пространство, пустота.

МКМ рассматривала раздельно пространство, время, материю, движение.

Энштейн рассмотрел эти категории как единое целое. (Альберт Энштейн – немецкий физик, нач. ХХв.). Энштейн сформулировал теорию относительности.

Объектом теории относительности выступают физические события. Физические события объединяют понятия пространства, времени, материи, движения, которые в теории относительности рассматриваются в единстве.

Основу теории Энштейна составляют два постулата (постулат – положение, которое принимают без доказательств):

1. Принцип относительности движения.

Этот принцип Энштейн распространил на все процессы: механические, магнитные, электрические, световые.

2. Принцип постоянства скорости света в пустоте.

Скорость света в пустоте равна 300 000 км/с. Это максимально возможная скорость в природе.

Из этих двух принципов Энштейн сделал следующий вывод:

если скорость движения тела высока, сравнима со скоростью света, то

-размер тела сокращается в направлении его движения

- течение времени замедляется.

Таким образом, при высоких скоростях сокращается размер тела. При скорости света тело полностью сжимается, превращается в плоскую фигуру (лепешку). Поэтому скорость материальных взаимодействий не может быть выше, чем скорость света в пустоте.

Теория относительности устанавливает зависимость пространства и времени от скорости движения материальных тел.

Важным в теории относительности является представление об относительности времени. Время абсолютно только в пределах одной системы отсчета. При больших скоростях время идет медленнее. Так, если космонавт находится в космосе в состоянии полета, то его часы будут идти медленнее, чем на Земле.

Другой вывод Энштейна – об эквивалентности массы и энергии:

энергия в любой форме ведет себя как масса. Энергия и масса преобразуются друг в друга по формуле: Е=mс², где m-масса движущегося тела, с-скорость света в пустоте.

Теория относительности Энштейна показала, что нельзя абсолютизировать понятия и законы классической механики. Они верны лишь для определенных условий и могут рассматриваться только в одной системе координат с небольшими скоростями. Все системы координат равноценны.

Энштейн пространство и время рассмотрел в единстве и сделал следующие вывод о том, что вблизи больших масс изменяются свойства пространства и времени: сокращается линейный размер тела, замедляется время. Свойства мира зависят от распределения масс и скорости их движения.

Рассматривая в единстве понятия пространства, времени, материи, движения, теория относительности привела к построению современной картины мира (СМК).

2