Презентация на тему: Концепция современного естествознания

Классическое естествознание Основные концепции

Корпускулярная и континуальная концепции Модель корпускулы (частицы): реальный объект без учета его внутренней структуры и размеров. Ньютоновская механика- сочетание экспериментального исследования механических объектов и их математического описания на основе корпускулярной модели.

Корпускулярная и континуальная концепции Континуальная концепция - модель сплошной среды, которая может рассматриваться как предельный случай системы материальных точек. Пример движения сплошной среды - волновое движение, при этом характеристики этого движения (энергия, импульс) не локализованы, как у частицы, а непрерывно распределены в пространстве. Звуковые волны – волны в упругой среде с частотой 20-20000 Гц.

Волновое движение

Волновое движение Эффект Доплера- изменение воспринимаемой частоты колебаний, обусловленное движением источника или приемника волн, либо и того и другого; особенно заметен в случае звуковых волн; пример- изменение воспринимаемой высоты тона гудка проходящего мимо поезда.

Корпускулярная и континуальная концепции континуальная концепция: электромагнитное поле и электромагнитные волны Первоначально предполагалось, что распространение ЭМ волн происходит в некоторой среде, названной эфиром, однако эфир не был обнаружен экспериментально; Из теории Максвелла следовала возможность существования ЭМ поля безотносительно к какой-либо среде (в вакууме); ЭМ поле - особый вид материи. Cуществование двух форм материи – вещества и поля, которые считались независимыми друг от друга.

Классический детерминизм Уравнения и законы механики позволяют по известному состоянию механической система в некоторый момент времени и известным взаимодействиям (силам) однозначно определить ее состояние в любой следующий момент времени - закономерности динамического типа. Однозначный характер закономерностей динамического типа - представление о жесткой предопределенности (детерминированности) событий в природе. Все открытия, сделанные при развитии электродинамики, не внесли каких-либо изменений в представление о динамическом характере законов природы.

Классический детерминизм Классический детерминизм Лапласа: если было бы возможно учесть взаимодействие всех элементов сколь угодно сложной системы и использовать всю информацию об их начальных состояниях, то можно было бы рассчитать состояние этой системы в будущем, и тем самым исключить случайность в описании ее поведения.

Классический детерминизм Детерминизм проявляется (в экономике, педагогике, политике) как образ мышления, уходящий корнями в механистическую картину мира - абсолютизация причинно-следственных связей и отрицание роли случайных факторов. Физикализм – вид детерминизма, в котором истинность любого научного положения ставится в зависимость от возможности его перевода на язык физики. Социальный физикализм характеризуется привнесением детерминистских представлений в социальную практику (основан на развитии методов математического моделирования).

Концепция дальнодействия и близкодействия Концепция дальнодействия - взаимодействие между природными объектами осуществляется через пустое пространство, при этом пространство не принимает никакого участия в передаче взаимодействия, а само взаимодействие передается мгновенно. Концепция близкодействия - взаимодействие между объектами осуществляется посредством полей, непрерывно распределенных в пространстве, взаимодействие распространяется с конечной скоростью.

Классические представления о пространстве и времени Пространство — это совокупность отношений, выражающих взаимное расположение материальных объектов – расстояния между ними и их взаимную ориентацию. Время — это совокупность отношений, выражающих длительность и последовательность событий. Любой процесс в природе происходит в некоторой области пространства, а любой материальный объект как-то меняется со временем. Поэтому имеет смысл говорить лишь о единых пространственно-временных отношениях.

Время Временные отношения: вводится эталонный процесс, называемый часами. В качестве часов можно использовать любой периодический процесс - пульс у человека, движение Земли вокруг оси (сутки) и вокруг Солнца (год). 1 Секунда – промежуток времени, равный сумме 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия -133, приближенно равна 1/86400 средних солнечных суток.

Время Время одномерно. Объективной характеристики временных отношений принято выбирать промежуток времени Δt, равный разности между двумя моментами времени, отвечающими началу и концу какого-либо процесса. Δt не зависит от выбора начала отсчета времени, т.е. в данной точке пространства промежутки времени инвариантны (неизменны по отношению к выбору начала отсчета времени). Время однородно. Время изменяется только от прошлого к будущему.

Пространство Для определения положения какого-либо события в пространстве требуется произвести три измерения и указать три числа, называемые пространственными координатами. Эталонный объект — «линейка», в качестве которого можно использовать любой материальный объект (твердое тело), размеры которого можно считать неизменными. 1 Метр – длина, равная 1650763.73 длин волн в вакууме перехода между 2р10 и 5d5 атома криптона- 86 (оранжевая линия криптона ), примерно равная 1/40000000 доле длины земного меридиана.

Пространство Объективной характеристики пространственных отношений принято считать расстояние между двумя точками Δx. Δx не зависит от выбора начала отсчета (инвариантно по отношению к выбору начала отсчета пространственных координат) Однородность - важнейшее свойство пространства, означает физическое равноправие всех точек в пространстве.

Пространство В трехмерном пространстве для каждого объекта необходимо задавать три координаты, для описания пространственных отношений двух материальных объектов необходимо определить Δx, Δy, Δz. Для описания пространственных отношений двух материальных объектов необходимо указывать направление от одного к другому (вектор ). Δr равно расстоянию между двумя объектами, которое не изменяются при повороте координатных осей. Изотропность - важнейшее свойство пространства, означает физическое равноправие всех направлений в пространстве.

Системы отсчета Для описания любых изменений в природе (в том числе и механического движения) необходимо построить искусственную систему, относительно которой определяется положение и время протекания процесса – систему отсчета (СО). Система отсчета состоит из: тела отсчета, связанной с ним системы координат и указания о начале отсчета времени (часов). В инерциальных СО тела движутся равномерно и прямолинейно или покоятся, если на них не действуют внешние силы.

Инерциальные системы отсчета Принцип относительности Галилея-Ньютона: во всех инерциальных системах отсчета (ИСО) механические процессы протекают одинаково (инвариантны относительно перехода из одной ИСО в другую ИСО); никакой механический эксперимент не позволяет нам выделить из совокупности ИСО какую-либо одну преимущественную систему отсчета; все ИСО равноправны; не бывает абсолютного покоя и абсолютного движения.

Преобразования Галилея

Принципы симметрии и законы сохранения Пространство однородно и изотропно. Время однородно. Ни в пространстве, ни во времени нет особых (выделенных, заметных глазу) точек и направлений. Все механические процессы протекают одинаково - инвариантны относительно перехода из одной ИСО в другую ИСО. Симметрия проявляется в неизменности (инвариантности) тела или системы по отношению к какой-либо операции.

Принципы симметрии и законы сохранения Видов симметрии много, простейшие связаны с геометрическими операциями. которые приводят к совпадению тела самим с собой. (сфера симметрична относительно опреации поворота). 1918 году математик Амали Эмми Нётер: теорема Нётер : каждому виду симметрии должен соответствовать определенный закон сохранения. В природе возможны не любые процессы и движения, а только те, которые не нарушают законы сохранения.

Принципы симметрии и законы сохранения однородность времени (инвариантность относительно операции сдвига во времени) - закон сохранения энергии; однородность пространства (инвариантность относительно операции сдвига в пространстве) - закон сохранения импульса; изотропностьпространства (инвариантность относительно операции поворота) – закон сохранения момента импульса. Любой процесс, при котором нарушился хотя бы один из законов сохранения невозможен (методологическая роль - принципы запрета).