- •Содержание
- •2.2. Трансдисциплинарная идея моделирования природы
- •2.3. Трансдисциплинарная идея единства объекта и его окружения
- •2.4. Трансдисциплинарная идея пространственно-временных отношений в природе
- •2.5. Трансдисциплинарная идея целостности природы
- •2.6. Трансдисциплинарная идея экспериментальной достоверности
- •2.7. Роль трансдисциплинарных идей в целостном понимании природы
- •3.1.2. Концепция единого пространства-времени.
- •3.1.3. Концепция моделирования объектов
- •3.1.4. Концепция контролируемого воздействия.
- •3.1.5. Специфика классических моделей химии и биологии
- •3.2. Образ природы в неклассическом естествознании
- •3.2.1. Концепция измерения в неклассическом естествознании
- •3.2.2. Концепция моделирования состояний
- •3.2.3. Целостность микросостояний. Особенность микросостояний системы тождественных частиц
- •3.2.4.Концепция макросостояний объектов
- •3.2.5. Концепция флуктуации и их корреляций
- •3.2.6. Флуктуации и альтернативная корреляция между ними в микромире
- •Лекция №4.
- •4. Концепция измерения в классическом естествознании. Классические измерительные системы. Проблема измерения в классическом естествознании. Единицы измерения и системы единиц
- •4.1. Проблема измерения в классическом естествознании
- •4.2. Единицы измерения и системы единиц
- •4.3. Возникновение систем мер.
- •4.4.Возникновение и распространение метрической системы мер.
- •4.5. Эталоны.
- •4.6. Атомные часы.
- •Лекция №5.
- •5.1. Временные отношения в природе
- •5.2. Пространственные отношения в природе
- •5.3. Движение частицы. Взаимосвязь Пространства и времени
- •5.4. Целостное описание пространства-времени
- •Лекция №6.
- •6.1. Моделирование
- •6.2. Традиции атомизма и непрерывности в естествознании.
- •6.3. Фундаментальные физические модели объектов
- •6.4. Масса как универсальная характеристика инертности и гравитаци.
- •6.5. Импульс как фундаментальная характеристика объекта
- •6.6. Полная энергия и полный момент как фундаментальные характеристики объекта
- •6.7. Роль фундаментальных законов сохранения в описании природы
- •Лекция №7.
- •7.1. Воздействие и взаимодействие
- •7.2. Характеристики контролируемого воздействия на частицу
- •7.3. Фундаментальные силы
- •7.4. Механическая энергия и динамика частицы
- •7.5. Энергия взаимодействия в системе частиц
- •Лекция №8.
- •8.1. Концепция измерения в неклассическом естествознании
- •8.2. Концепция моделирования состояний
- •8.2.1. Неклассические представления о характеристиках объектов и состояний
- •8.2.2. Фундаментальные модели неклассической физики
- •Лекция №9.
- •9.1. Ограничение воздействия на микроуровне как фундаментальный закон природы
- •9.2. Микросостояние одной микрочастицы.
- •9.3. Целостность микросостояний. Особенность микросостояний системы тождественных частиц
- •Лекция №10.
- •10.1. Тепловое равновесие как макросостояние.
- •10.2. Детерминированное и стохастическое движения. Ограничение воздействия на макроуровне как фундаментальный закон природы
- •10.3. Макропараметры как характеристики объектов и их макросостояний в тепловом равновесии
- •10.4. Два способа описания природы на макроуровне.
- •Лекция №11.
- •11.1. Флуктуации и их роль в описании природы
- •11.2. Флуктуации и альтернативная корреляция между ними в микромире
- •11.3. Флуктуации и неальтернативная корреляция между ними в макромире
- •11.4. Универсальные корреляции между флуктуациями в неклассической физике.
- •Лекция №12.
- •12. Физические принципы создания современной эталонной базы. Использование явления сверхпроводимости.
- •12.1. Свойство сверхпроводимости
- •12.2. Изотопический эффект
- •12.3. Функциональные устройства на магнитных вихрях в сверхпроводниках второго рода
- •12.4 Высокотемпературная сверхпроводимость
- •Лекция №13.
- •13. Явление Зеемана. Явление Джозефсона.
- •13.2. Явление Джозефсона.
- •Лекция №14.
- •14. Явление Мессбауэра. Другие эффекты квантовой физики
- •14.1. Краткая история жизни знаменитого ученого. Научные достижения
- •14.2. Предыстория вопроса
- •14.3. Открытие Мёссбауэра
- •14.4. Природа эффекта
- •14.5. Мёссбауэровские изотопы
- •14.6. Общие применения метода
- •14.7. Применение эффекта Мессбаура для изучения свойств поверхности и объема кристаллов
- •14.8. Химические применения метода
- •14.9. Выводы
- •Лекция №15.
- •15.1.Общие сведения.
- •15.2. Объяснение эффекта Холла с помощью электронной теории
- •15.3. Эффект Холла в ферромагнетиках.
- •15.4. Эффект Холла в полупроводниках
- •15.5. Эффект Холла на инерционных электронах в полупроводниках
- •15.6. Датчик эдс Холла
- •Лекция №16.
- •16. Измерение абсолютного заряда электрона и его удельного заряда. Опыт Милликена. Метод Томсона. Метод магнитной фокусировки Буша.
- •16.1. Инерционный метод измерения заряда. История открытия электрона
- •16.2. Метод магнитной фокусировки Буша
- •16.3. Опыт Милликена
- •Лекция №17.
- •17.1. Шумы, обусловленные дискретностью вещества. Помехи
- •17.2. Дробовый эффект
- •17.3.Критерий устойчивости Найквиста. Формула Найквиста
- •17.4. Естественные пределы точности измерений
- •17.5. Методы повышения точности средств измерений и выполнения измерений
- •17.6. Фундаментальный источник погрешностей измерений. Основные понятия и виды погрешностей
- •17.7. Броуновское движение
- •Список используемой литературы:
8.2. Концепция моделирования состояний
8.2.1. Неклассические представления о характеристиках объектов и состояний
Обсудим следующий этап естественно-научного познания природы и обратимся к выбору концептуально-понятийного аппарата.
Исходя из изучения идеи неразрывности объекта и его окружения, в физике строится наиболее общая модель природы (объективной реальности) в виде так называемой физической реальности. Ключевыми понятиями, которые рассматриваются в ней, являются характеристики объекта и его состояния, которые получаются по результатам исследования объекта с позиций неклассической стратегии.
Понятия физической реальности как модели природы подразделяются на два класса. В один входят понятия, которые описывают непосредственно исследуемый объект, это его характеристики или физические величины, которые в принципе можно измерить в эксперименте (например, координата, импульс, заряд, спин и т.д.).
Другой класс составляют характеристики окружения, которое как бы готовит объект для рассмотрения в конкретной ситуации, преподносит его исследователю в некотором виде. То есть эти характеристики задают состояние объекта. Состояние отвечает за поведение характеристик объекта, а так как они отличаются от некоторых средних значений, то состояние характеризуется вероятностью обнаружения тех или иных значений подобных характеристик. Точнее говоря, для задания состояния используется не сама вероятность, а плотность вероятности в виде так называемой функции распределения значений определенной величины.
Состояние – это понятие, отражающее условия, внешнюю обстановку, в которой находится объект к началу его исследования. В некоторых случаях состояние может быть задано качественно, путем указания конкретного прибора, формирующего экспериментальные условия для наблюдения объекта.
Причина всего этого в природе отражается в том, что изменение состояния сказывается на поведении характеристик объекта. Таким образом, в основе понятийного аппарата физической реальности лежат два фундаментальных понятия – характеристики объекта и его состояния, на которых и через которые строится все описание природы.
Неоценимый вклад в становление этих понятий внесла квантовая физика, которая не просто ввела их в научный обиход, но и определила собой новую культуру мышления в естествознании. Эти понятия имеют глубочайший смысл и играют фундаментальную роль в тепловой физике и во многих разделах естествознания (в химии, биологии и т.д.). Последние исследования показали, что понятие состояния фактически становится методологической категорией и значимо во многих других областях знания о природе и о человеке (в психологии, медицине, экономике, социологии). Характеристика объекта – это, конечно, плод физического знания, но она также применяется во всех науках, где вводятся количественные характеристики.
Любое естественно-научное исследование (как экспериментальное, так и теоретическое) так или иначе направлено на изучение объектов и их состояний. Иными словами, деление понятий физической реальности на характеристики объектов и их состояний представляет собой самый общий способ классификации естественно-научных понятий.
Итак, нужно различать характеристики объекта и характеристики его состояний, т.е. внешних условий, которые созданы для исследования объекта. В естественных условиях эти понятия равноправны и неразделимы, нельзя сказать, какое из них важнее, где причина, а где следствие – они взаимосвязаны.
Физика, развиваясь долгое время в рамках классической стратегии познания, сначала интересовалась только характеристиками объектов. Любую неопределенность в их значениях приписывали недостаткам эксперимента, не принимая ее в расчет даже теоретически. Когда исследователь использует неклассическую стратегию познания, тогда он может почувствовать характеристики состояния непосредственно. При этом характеристики объекта отходят на второй план, но и не исчезают вовсе. Только теперь они выступают в виде средних значений, вокруг которых проводятся дальнейшие исследования. На этом основаны квантовая и статистическая физика, а также неклассическая химия и неклассическая биология.
Сказанное выше открывает лишь один аспект современного понимания характеристик объекта и его состояния и их роли в физической реальности. Условно этот аспект можно назвать статическим или синхронным. Это связано с тем, что до сих пор обсуждался их смысл лишь в определенный момент времени. Другой аспект современного понимания этих характеристик раскрывается при рассмотрении динамики на основе учета отношений между объектом и его окружением, которые показывают во времени поведение объекта. Оказывается, что характеристики объекта и его состояния так чутко воспринимают эти взаимоотношения, что по их изменениям можно делать достоверные заключения о событиях, в которых принимает участие исследуемый объект.
Понятия объекта и его состояния фундаментальны, так как несут отпечаток определенной природной сущности. «Системность» природы означает, что природу нельзя расчленить и что в ней все взаимосвязано. На этом основании в исследовании природы необходимо исходить из двух начал. Первое – это признание единства объекта и условий его наблюдения. Их неразрывность воплощается во взаимосвязи фундаментальных понятий физической реальности. Описывая природу в терминах характеристик объектов и их состояний, мы воспроизводим в физической реальности целостность природы.
Второе – это признание причинной обусловленности явлений природы. Она является противоположной стороной идеи целостности и воплощается в возможности изменения фундаментальных характеристик физической реальности во времени. В различных областях естествознания конкретные характеристики состояний могут быть качественно различными, форма описания их изменения со временем совершенно одинакова и определяется только причинной обусловленностью явлений. Она сводится к прогнозу состояний системы, если известно ее состояние в данный момент времени.
Взаимосвязанность и обусловленность всего в природе, как в сложном целостном объекте, порождает реакцию одних объектов на влияние, которое они испытывают со стороны других объектов.