5.Научная революция.Эпоха Возрождения

Отличительной чертой эпохи Возрождения является гуманистическое мировоззрение. Творчество деятелей Возрождения проникнуто верой в безграничные возможности человека, его воли и разума. Начиная с эпохи Возрождения, растет амбициозность человека по отношению к природе. Природа рассматривалась как некая инертная сила, требующая покорения, установления над нею господства разума.

Научная революция порождает современного ученого-эксперимен­татора, сила

которого — в эксперименте, становящемся все более и более точным, строгим

благодаря новым измерительным приборам. Новое знание опирается на союз

теории и практики, который часто получает развитие в кооперации ученых, с

одной стороны, и техников и мастеров высшего разряда (инженеров, художников,

гидравликов, архитекторов и т.д.) — с другой.

Возникновение нового метода исследования – научного эксперимента оказало

огромное влияние на дальнейшее развитие науки.

Основные Деятели

Коперник

Ньютон

Браге

Галилей

Становление теоретического естествознания, основанного на экспериментах и наблюдениях, начинается с XVII в. В XVII—XIX вв. бурно развиваются математика, астрономия, биология, другие естественные и гуманитарные науки, в расцвете находится натурфилософия.

Во второй половине XVIII в. во Франции появляется новое течение, названное впоследствии французским материализмом, представители которого — выдающиеся ученые Дидро, Д'Аламбер, Лаплас — развили цельное понимание природы как движущейся материи, вечной во времени и бесконечной в пространстве, находящейся в постоянном саморазвитии в виде круговоротов и закономерно порождающей жизнь и разум на планетах, где для этого существуют благоприятные условия.

Период натурфилософии можно считать законченным в середине XIX века. Ф. Энгельс (1820—1895), понимая ограниченность натурфилософии, ее неспособность дать естествознанию нужную методологию, в которой оно так нуждалось, приступает в 70-х гг. XIX в. к разработке труда «Диалектика природы», целью которой было сделать диалектико-материалистический анализ достижений науки в понимании природы, раскрытии всеобщих свойств и законов движения материи. Диалектико-материалистические воззрения Ф. Энгельса складывались под влиянием эволюционного учения Ч. Дарвина, благодаря которому в учении о науке сформировался, а затем и утвердился исторический метод исследования.

Период новейшей революции в естествознании совпал с вступлением капитализма в стадию империализма. Новые потребности техники оказали стимулирующее действие на естествознание, приведшее к тому, что в середине 90-х гг. XIX в. началась новейшая революция в естествознании, главным образом в физике, и в ней можно выделить три этапа.

1. Первый этап новейшей революции в физике и во всем естествознании связан:

■ с открытием электромагнитных волн Г. Герцем (1888 г.);

■ с открытием светового давления П.Н. Лебедевым (1899 г.);

■ с созданием теории относительности А. Эйнштейном (1905 г.);

■ с изобретением радио А.С. Поповым (1895 г.);

■ с возникновением в химии и биологии генетики на основе законов Г. Менделя (1856—1863 гг.);

■ с созданием Н. Бором (1913—1921 гг.) на основе представлений об атоме и атомном ядре теории водородо-подобного атома, основанной на двух его постулатах, которые позволили решить противоречия между классической физикой и вновь полученными экспериментальными данными и разработка которых велась в соответствии с периодической таблицей Д. Менделеева.

2. Второй этап новейшей революции в естествознании начался в середине 20-х гг. XX в. в связи:

■ с возникновением квантовой механики (см. ТЕМУ 3.5),

■ с сочетанием ее с теорией относительности;

■ с образованием общей квантово-релятивистской концепции.

3. Началом третьего этапа новейшей революции в естествознании явились:

■ первое овладение атомной энергией в результате открытия деления атомного ядра немецкими физиками О. Ганом и Ф. Штрассманом в 1938 г., за что они были удостоены Нобелевской премии по химии в 1946 г.;

■ последующие исследования (1940-1947 гг.), с которыми связано зарождение ЭВМ и новой науки — кибернетики.

Полное развитие этот этап получил в середине XX в. Его отличительной особенностью является то, что наряду с физикой теперь в естествознании лидирует целая группа отраслей:

■ химия (особенно микрохимия, химия полимеров);

■ биология (особенно генетика, молекулярная биология);

■ кибернетика;

■ космонавтика и др.

Подводя итоги, можно сделать вывод о том, что взаимодействие развития естествознания и общества неоспоримо, так как они не могут развиваться друг без друга. По мнению выдающегося российского историка В.О. Ключевского (1841 — 1911), «человеческая личность, людское общество и природа страны — вот те три основные силы, которые строят людское общежитие... Идеал исторического воспитания народа состоит в полном и стройном развитии всех элементов общежития и в таком их соотношении, при котором каждый элемент развивается и действует в меру своего нормального значения в общественном составе, не принижая себя и не угнетая других».

17.

Микромир – это молекулы, атомы, элементарные частицы — мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых 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, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время — в секундах, минутах, часах, годах.

Мегамир — это планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов — миллионами и миллиардами лет.

18.

Фундамента́льные взаимоде́йствия — качественно различающиеся типы взаимодействия элементарных частиц и составленных из них тел

На сегодня достоверно известно существование четырех фундаментальных взаимодействий:

гравитационного

электромагнитного

сильного

слабого

19

Симме́три́я (др.-греч. συμμετρία «соразмерность», от μετρέω — «меряю»), в широком смысле — соответствие, неизменность (инвариантность), проявляемые при каких-либо изменениях, преобразованиях (например: положения, энергии, информации, другого). Так, например, сферическая симметрия тела означает, что вид тела не изменится, если его вращать в пространстве на произвольные углы (сохраняя одну точку на месте). Двусторонняя симметрия означает, что правая и левая сторона относительно какой-либо плоскости выглядят одинаково.

Отсутствие или нарушение симметрии называется асимметри́ей[1].

В математике — симметрийные свойства описываются с помощью теории групп.

Симметрии могут быть точными или приближёнными.

21 Самая простая симметрия — однородность и изотропность пространства. Красивое слово «изотропность» означает независимость свойств объектов от направления. Однородность пространства означает, что каждый физический прибор должен работать одинаково в любом месте, если не изменяются окружающие физические условия. Часы идут почти одинаково на Земле и на Солнце. Мы говорим «почти», потому что на поверхности Земли и Солнца поле тяготения не одинаковое, а, согласно теории тяготения Эйнштейна, вблизи тяжелых тел время идет иначе. Электрическая лампочка светила бы одинаково на Земле и на Солнце, если бы кому-нибудь нужна была электрическая лампочка на Солнце.

Благодаря изотропности пространства мы можем как угодно повернуть прибор: на Земле сила тяжести выделяет вертикальное направление, поэтому поставить телефон на потолок непросто; но посмотрите, как работают со сложными физическими приборами космонавты на орбите, и любой прибор, повернутый под самым немыслимым углом, дает точные показания. Эту симметрию знали уже в древнем мире, когда только зарождалась геометрия, — нужно было измерять земельные участки, площади и объемы и было очень важно, чтобы свойства материального треугольника не изменялись от поворота и в Древнем Египте были такими же, как в Древней Греции.

Понятие симметрии — соразмерности — относится не только к предметам, но и ко всем физическим явлениям и законам.

Итак, физические законы должны быть инвариантны — неизменны — относительно перемещений и поворотов.

Зако́ны сохране́ния — фундаментальные физические законы, согласно которым при определённых условиях некоторые измеримые физические величины, характеризующие замкнутую физическую систему, не изменяются с течением времени.

• Закон сохранения энергии

• Закон сохранения импульса

• Закон сохранения момента импульса

• Закон сохранения массы

• Закон сохранения электрического заряда

• Закон сохранения лептонного числа

• Закон сохранения барионного числа

• Закон сохранения чётности

22. Класси́ческая меха́ника — вид механики (раздела физики, изучающего законы изменения положений тел в пространстве со временем и причины, это вызывающие), основанный на законах Ньютона и принципе относительности Галилея. Поэтому её часто называют «Ньютоновской механикой».

Классическая механика подразделяется на:

статику (которая рассматривает равновесие тел)

кинематику (которая изучает геометрическое свойство движения без рассмотрения его причин)

динамику (которая рассматривает движение тел).

Существует несколько эквивалентных способов формального математического описания классической механики:

Законы Ньютона

Лагранжев формализм

Гамильтонов формализм

Формализм Гамильтона — Якоби

Основой классической механики являются три закона Ньютона.

Первый закон устанавливает наличие свойства инертности у материальных тел и постулирует наличие таких систем отсчёта, в которых движение свободного тела происходит с постоянной скоростью (такие системы отсчёта называются инерциальными).

Второй закон Ньютона вводит понятие силы как меры взаимодействия тела и на основе эмпирических фактов постулирует связь между величиной силы, ускорением тела и его инертностью (характеризуемой массой). В математической формулировке второй закон Ньютона чаще всего записывается в следующем виде:

Третий закон Ньютона уточняет некоторые свойства введёного во втором законе понятия силы. Им постулируется наличие для каждой силы, действующей на первое тело со стороны второго, равной по величине и противоположной по направлению силы, действующей на второе тело со стороны первого. Наличие третьего закона Ньютона обеспечивает выполнение закона сохранения импульса для системы тел.

25

Из формулы для ускорений следует, что если движущаяся система отсчета движется относительно первой без ускорения, то есть , то ускорение тела относительно обеих систем отсчета одинаково.

Поскольку в Ньютоновской динамике из кинематических величин именно ускорение играет роль (см.второй закон Ньютона), то, если довольно естественно предположить, что силы зависят лишь от относительного положения и скоростей физических тел (а не их положения относительно абстрактного начала отсчета), окажется, что все уравнения механики запишутся одинаково в любой инерциальной системе отсчета — иначе говоря, законы механики не зависят от того, в какой из инерциальных систем отсчета мы их исследуем, не зависят от выбора в качестве рабочей какой-то конкретной из инерциальных систем отсчета. Также — поэтому — не зависит от такого выбора системы отсчета наблюдаемое движение тел (учитывая, конечно, начальные скорости). Это утверждение известно как принцип относительности Галилея, в отличие от Принципа относительности Эйнштейна

Иным образом этот принцип формулируется (следуя Галилею) так: если в двух замкнутых лабораториях, одна из которых равномерно прямолинейно (и поступательно) движется относительно другой, провести одинаковый механический эксперимент, результат будет одинаковым.

Требование (постулат) принципа относительности вместе с преобразованиями Галилея, представляющимися достаточно интуитивно очевидными, во многом следует форма и структура ньютоновской механики (и исторически также они оказали существенное влияние на ее формулировку). Говоря же несколько более формально, они налагают на структуру механики ограничения, достаточно существенно влияющие на ее возможные формулировки, исторически весьма сильно способствовавшие ее оформлению.

25 Специальная теория относительности (СТО; также частная теория относительности) — теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения при произвольных скоростях движения, меньших скорости света в вакууме, в том числе близких к скорости света. В рамках специальной теории относительности классическая механика Ньютона является приближением низких скоростей. Обобщение СТО для гравитационных полей называется общей теорией относительности.

Описываемые специальной теорией относительности отклонения в протекании физических процессов от предсказаний классической механики называют релятивистскими эффектами, а скорости, при которых такие эффекты становятся существенными, — релятивистскими скоростями.

27 геометрическая теория тяготения, развивающая специальную теорию относительности (СТО), опубликованная Альбертом Эйнштейном в 1915—1916 годах[1][2]. В рамках общей теории относительности, как и в других метрических теориях, постулируется, что гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве-времени, а деформацией самого́ пространства-времени, которая связана, в частности, с присутствием массы-энергии. Общая теория относительности отличается от других метрических теорий тяготения использованием уравнений Эйнштейна для связи кривизны пространства-времени с присутствующей в нём материей.