13.2. Физика как основа естествознания

В развитии естествознания физика всегда играла основополагающую роль.  Это связано с тем,  что, во-первых, все области естествознания опираются на общие физические законы природы, а во-вторых, все явления природы имеют внутренние механизмы, познать которые можно, только понимая их физическую сущность.

Само слово «физика»  происходит от греческого «physis» - «природа» [3, 4]. Именно так  называлось одно из сочинений древнегреческого философа  и  ученого Аристотеля (384-322 до н. э.), ученика Платона. Аристотель  писал:  «Наука о природе изучает преимущественно тела и величины, их свойства и виды  движения,  а, кроме того,  начала такого рода бытия».

Вследствие общности  и  широты своих законов физика всегда оказывала воздействие  на развитие философии  и через нее – на развитие всех естественных наук,  включая их теоретические основы, методологию, направления исследований, инструмен-товку, обработку  и интерпретацию результатов.

В своей основе физика – экспериментальная наука: ее законы базируются на фактах, установленных опытным путем. Эти законы представляют собой количественные соотношения и формулируются на математическом языке. Различают экспериментальную физику – опыты, проводимые для обнаружения новых фактов и для проверки известных физических законов, и теоретическую физику, цель которой состоит в формулировке законов природы и в объяснении конкретных явлений  на основе  этих законов,  а также в предсказании новых явлений. При изучении любого явления опыт и теория  в равной мере необходимы  и взаимосвязаны.

Физические методы использовались в древности в первую очередь применительно к астрономии и были связаны с необходимостью определения времени и ориентации во время путешествий. Изобретение компаса существенно упростило проблемы навигации при мореплавании.

Изобретение микроскопа нидерландским мастером Э.Янсеном (1590) и зрительной трубы Г.Галилеем (1609-1610) привело к быстрому росту прикладных исследований в разных областях. Становление механики в XVI-XVII вв. привело к широкому использованию хронометрических методов для исследования  скорости протекания  различных  процессов,  а становление теплотехники – к использованию термометрических методов для исследования свойств  различных материалов и физических тел. 

Развитие электротехники  в XIX в.  привело к созданию широкой гаммы измерительной техники. Но еще в начале ХХ в. такие эпохальные открытия,  как открытие Э.Резерфордом атомного ядра,  можно было делать с помощью сравнительно простой аппаратуры.

В дальнейшем эксперимент стал очень быстро усложняться. Неизмеримо выросла роль измерительной и вычислительной техники. Современные экспериментальные исследования в области атомного ядра и элементарных частиц вещества, радиоастрономии, квантовой электроники и физики твердого тела  потребовали  изменения подходов  и масштабов использования  физических методов исследований.

Сегодня физика составляет фундамент главнейших направлений техники и практически всех видов технологий. Электротехника и энергетика, радиотехника и электроника, вычислительная техника, светотехника, строительная техника, гидротехника, значительная часть военной техники выросли на основе физики. Физические  методы  исследований играют решающую роль во всех естественных науках – в химии, биологии, физиологии, медицине, а также в науках о Земле, космологии, астрономии. То же касается и многих других наук.   

Таким образом, от физики зависит многое, и это накладывает на саму физику и на ученых,  работающих в области физики,  особую  ответственность,  поскольку  их взгляды на реальность и их достижения самым непосредственным образом сказываются на развитии всех областей естествознания. И поэтому особую роль в естествознании имеет теоретическая физика.

Зарождение теоретической физики произошло в древние времена  в  виде  натурфилософии,  т. е.  философии  природы, представляющей собой умозрительное истолкование природных явлений.

После длительного периода средневековья,  когда все объяснялось божественным промыслом,  интерес к природе как объекту познания  и к ее теоретическому осмыслению вновь возник в эпоху Возрождения. Естествознание в целом и его основа – физика оказались тесно связанными с философией и уже в XVI в. вошли в противоречие с религиозными установками. 

Начиная с XVIII в., религия, по сути, прекратила  свое вмешательство в науку, но с этого момента  в самой науке началась борьба научных школ за утверждение своих теорий. В основе самых различных теорий в разных областях естествознания  лежат  установки  теоретической физики, основные положения которой определяют теоретические основы всех конкретных наук о природе. Поэтому ответственность физиков-теоретиков перед наукой особенно велика, ибо их мировоззренческие ошибки  могут иметь далеко идущие последствия для всего естествознания.

Историю развития самой физики можно разделить на два неравных периода.  К первому периоду можно отнести период становления и развития так называемой классической физики, этот период охватывает всю историю развития физики от древних времен до начала 20-го столетия. В течение этого периода исследователи находили закономерности природы, предполагая наличие в их основе внутренних движений материи.

Второй период – это период от начала 20-го столетия до настоящего времени. В этот период произошел отказ от традиций классической физики   в связи с тем, что классическая физика оказалась не в состоянии преодолеть разрыв между накопленными опытными данными и созданными тогда теориями.

В настоящее время  вновь обостряется борьба концепций в области теоретической физики.  Это связано с общим кризисом физики, фактически переставшей играть руководящую роль  при проведении прикладных исследований. Но прикладные проблемы естествознания стучатся в дверь, и это в очередной раз требует ревизии основ физической теории.