Связь между явлениями в процессе познания природы

Взаимосвязь процессов в природе

Физика изучает конкретные явления. Каждое явление связано бесчисленными, часто неочевидными нитями со всеми другими явлениями. Поэтому, объясняя какое-либо событие, мы не можем не затронуть окружающий мир.

Вот два примера взаимосвязи процессов. Механическое движение почти всегда сопровождается тепловыми явлениями. Тела при движении в воздухе, даже очень разреженном, нагреваются и могут вообще сгореть, если скорость движения велика. Это происходит с метеоритами в атмосфере Земли и происходило бы с космическими кораблями, возвращающимися на Землю, если бы не принимались меры к их постепенному торможению.

Строение вещества, тепловые, оптические и многие другие процессы в телах обусловлены взаимодействиями между электрически заряженными частицами, из которых построены атомы. Поэтому, не зная законов электромагнитных взаимодействий, нельзя как следует понять ни строение вещества, ни перечисленные процессы.

Приходится вначале знакомиться с очень грубыми моделями реальных явлений, когда внутренние связи между процессами различной природы непосредственно не выступают. В результате получается очень упрощенная схема явления, которая нуждается в дальнейших уточнениях. Это и делается при повторном изучении физики в вузах.

Примерно таким же путем развивается и сама наука. Постепенно уточняются значение и роль различных процессов в при-роде, с тем чтобы в конце концов приблизиться к пониманию мира как единого целого.

Источник



Установление связей и взаимосвязей природных явлений как средство формирования взглядов на единство природы в процессе изучения курса «Окружающий мир»

В статье объясняется актуальность установления связей между компонентами живой и неживой природы для практики преподавания предмета «Окружающий мир» в начальной школе, раскрывается значение этой деятельности в формировании экологического сознания младших школьников, представляется методика раскрытия и установления связей между компонентами природы в курсе обучения учащихся начальной школы.

Скачать:

Вложение Размер
statya_mamy.doc 63 КБ

Предварительный просмотр:

Установление связей и взаимосвязей природных явлений как средство формирования взглядов на единство природы в процессе изучения курса «Окружающий мир»

Establishment of Connections and Interconnections of Natural Phenomenon as a Views’ Formation Means on Uniformity of Nature in the Course of “The World Around Us”

Ключевые слова: связи, взаимосвязи, мировоззрение, научный взгляд, живая природа, неживая природа, единство природы.

Key words: connections, interconnections, world view, a scientific view, animated nature, inanimate nature, uniformity of nature.

Аннотация: в статье объясняется актуальность установления связей между компонентами живой и неживой природы для практики преподавания предмета «Окружающий мир» в начальной школе, раскрывается значение этой деятельности в формировании экологического сознания младших школьников, представляется методика раскрытия и установления связей между компонентами природы в курсе обучения учащихся начальной школы.

Annotation: The article explains the actuality of connections’ establishment between the components of animated and inanimate nature for teaching the school subject “The world around us” in primary school. It reveals the significance of this activity in the formation of environmental awareness of primary schools children and describes methods of revealing and establishing the connections between nature components in the teaching course of primary school’s children.

Раскрытие и установление связей между компонентами неживой и живой природы является актуальным для практики преподавания школьного предмета «Окружающий мир», так как позволяет раскрыть значение влияния всех компонентов природы на трудовую деятельность людей, связанную с использованием природы и в соответствии с этим — воспитанием бережного отношения к ней. В процессе реализации этой идеи создаются большие возможности комплексного подхода к обучению младших школьников. Известно, что учитель, обучая, воспитывает и развивает детей.

В данной статье мы остановимся на некоторых возможностях воспитывающего и развивающего обучения в процессе изучения курса «Окружающий мир» в начальной школе, приведем примеры установления связей в природе, в процессе выявления которых создаются наиболее благоприятные условия для развития мышления детей.

В целом курс «Окружающий мир» изучает природу, которую К.Д.Ушинский называл великой воспитательницей. По мнению К.Д. Ушинского, «побудить же в детях живое чувство природы — значит возбудить одно из самых благодетельных, воспитывающих душу влияний» (1).

Неоценимое значение предмета «Окружающий мир» состоит в том, что он формирует основы мировоззрения ребенка, а также предоставляет широкие возможности для развития его личности. Изучая данный курс, младшие школьники получают научные знания, поскольку он разработан в соответствии с дидактическим принципом научности и закладывает в детях научные взгляды на природу, составляющие элементы научного мировоззрения. В основе такого мировоззрения лежит диалектический материализм, признающий первичность материального мира, его единство и изменчивость. Учащиеся приходят к выводу, что этот мир реально существует, развивается, его можно познать.

Выполняя специальные задания, младшие школьники наблюдают предметы и явления в природе, накапливают в своем сознании определенный запас конкретных представлений о природе и исследуют объекты природы своими органами чувств. Так, путем наблюдений, ребенок убеждается в единстве и разнообразии природы. В ходе конкретных наблюдений он устанавливает связи, а в отдельных случаях и взаимосвязи между различными природными элементами. Например, наблюдая за прилетом птиц, ребенок может установить сложные связи: прилет птиц весной зависит от температуры воздуха, таяния снега, вскрытия водоемов, появления насекомых. Становится очевидным, что до тех пор, пока не появятся насекомые, птицы не прилетят; нельзя ждать прилета водоплавающих птиц, пока не вскроются водоемы. Таяние снега, вскрытие рек, появление насекомых связано с повышением температуры воздуха. Таких связей ребенок может установить множество. Наблюдая, он отмечает, что все в природе изменяется, что эти изменения происходят не только во времени, но также и в пространстве. Это дает основание школьнику сделать самостоятельные выводы о единстве природы. Разумеется, этого недостаточно, чтобы сформировать стойкие диалектико-материалистические убеждения, но их достаточно, чтобы заложить элементы научных взглядов на природу.

Еще А.Я.Герд, разрабатывая предмет «Природоведение» для младших классов школы, обращал внимание на установление связей и взаимосвязей природных явлений, на логику построения предмета. В своей работе «Предметные уроки» он писал: «Цель предметных уроков в народной школе, помимо развития различных сторон ума, — дать ученикам ко времени их выхода правильные и возможно цельные представления об окружающем, о Земле и о созданиях, на ней живущих» (2). Из приведённого высказывания видно, что А.Я. Герд считал само собой разумеющимися вопросы развития учащихся в процессе раскрытия понятия природы как единого целого, проявляющегося в многообразии. Вот почему А.Я. Герд утверждал: «Отдельные естественные науки: зоология, ботаника, минералогия, физика — не должны иметь место в народной школе: здесь место только одной нераздельной науке – об окружающем органическом и неорганическом мире. Изучение неорганического мира должно предшествовать изучению мира органического» (2).

Содержание курса природоведения, разработанное А.Я.Гердом (3), послужило основой для последующих инноваций в области преподавания предмета «Окружающий мир». Эта основа принята и в новых программах современной школы.

Формируя у младших школьников взгляды на единство природы, начальная школа призвана заложить фундамент не только естественнонаучному образованию, но и подготовить представителей различных этносов к жизни в мультикультурной среде в условиях многонационального государства. На современном этапе региональные системы образования обеспечивают естественнонаучную образованность своих выпускников, способствующую их готовности к жизни в условиях федерального государства и современной цивилизации, путем приобщения к мировой, российской, а также этнической культуре (6). Одним из направлений этой работы, на наш взгляд, является этнокультурная коннотация образования.

Исходные положения и основные идеи этнокультурной коннотации естественнонаучного образования могут быть определены следующим образом: формирование взглядов на единство природы с учётом этнопсихологических особенностей, философских воззрений и педагогических традиций народа; приобщение к общечеловеческим ценностям; обучение по принципу – «от близкого к далёкому, от родного порога – в мир общечеловеческих знаний»; приобщение к естественнонаучным знаниям с учётом традиционных основ жизнедеятельности этноса; вариативность в зависимости от местных особенностей, возможностей и потребностей учащихся и их родителей (по А.Б. Панькину).

В этнокультурный компонент содержания учебно-воспитательного процесса входит всё богатство этнокультуры, система жизнеобеспечения, традиции, стереотипы поведения, духовные цели и ценности, наполненные новым современным содержанием, обеспечивающим примирение традиционных ценностей с универсальными, стандартизованными ценностями, привнесёнными современными технологиями (5).

Чрезвычайно интересным представляются нам исследования связей и взаимосвязей в природе Клепининой З.А., обоснованные в авторской программе «Природа и люди». В соответствии с данной программой в 1 классе изучается окружающая природа, проводится комплексное исследование сезонных изменений в неживой и живой природе. Основным звеном всей работы учителя является установление признаков сезонов. Установление их начинается с неживой природы. Последовательность этой работы можно изобразить в виде схемы.

при установлении признаков сезонов

Положение полуденного солнца на небе, определяющее долготу дня и ночи, это первое звено в установлении связей. В процессе своих наблюдений за солнцем ученик должен убедиться, что полуденная высота солнца меняется по сезонам. Таким образом, высота полуденного солнца и продолжительность дня — один из важнейших признаков сезонов. От этих признаков зависят другие элементы природы и, прежде всего, погода. Чаще всего ученики начальных классов погоду характеризуют по одному элементу: теплая — морозная, ветреная — безветренная, ясная — пасмурная, с осадками — без осадков. В целом все эти элементы составляют погоду. Задача учителя заключается в том, чтобы при наблюдении за погодой установить связи между отдельными ее элементами.

Важнейшим элементом погоды является температура воздуха. Она зависит от высоты солнца и продолжительности дня. Итак, второе звено связей, которое ученик усваивает, — это зависимость температуры воздуха от высоты солнца и продолжительности дня.

Третьим звеном в установлении природных связей является зависимость осадков от облачности. Так, дети в процессе наблюдений устанавливают, что осенью небо чаще покрыто облаками, идут длительные обложные дожди, в противовес кратковременным, ливневым дождям летом. Понижение температуры осенью вызывает туманы. Туманы, иней, заморозки могут быть включены в качестве признаков осеннего сезона.

С понижением температуры воздуха ниже нуля градусов поверхность почвы замерзает, а на водоемах образуется лед. Это четвертое звено установления связей в неживой природе.

После установления зависимостей в неживой природе целесообразно провести работу по выявлению связей живой природы с неживой. На начальном этапе обучения важно выявить зависимость изменения растительности от степени освещения данной территории солнцем и температуры воздуха. Наблюдения за жизнью растений в течение года позволяют детям сделать вывод, что с уменьшением солнечного освещения и понижением температуры воздуха листья на деревьях и кустарниках начинают изменять свою окраску, их черешки подсыхают и отламываются при дуновении ветра. Так начинается листопад – одно из примечательных осенних явлений в природе. Изменение окраски листьев и листопад – один из важнейших признаков осеннего сезона.

На примере животного мира, т.е. подготовки животных к изменениям в неживой и живой природе устанавливаются уже более сложные связи. Проследим это на примере того, как птицы и звери готовятся к зиме. Звери и птицы должны приспособиться к изменившимся условиям питания, похолоданию и снежному покрову. При выявлении связей на первое место ставим определяющую причину – изменение условий питания.

Зависимость изменений в жизни животных осенью

от изменений в неживой природе

Работа по выявлению связей и взаимосвязей продолжается в 3 и 4 классах.

Рассмотренные нами примеры связи и взаимосвязи, заложенные в курсе изучения предмета «Окружающий мир», представляют собой важнейшее средство развития мышления учащихся. Весь процесс мышления при выявлении связей выражен в обобщениях, степень которых постепенно усложняется по мере привлечения новых понятий. Первоначальная ступень обобщений проявляется в чувственном познании: от ощущений к восприятиям, от восприятий к представлениям. Чувственный этап познания имеет важное значение в обучении младших школьников, являясь фундаментом формирования понятий, суждений, умозаключений. Данное положение выражено в утверждении К.Д. Ушинского: «Логика природы есть самая доступная для детей логика – наглядная, неоспоримая. Всякий новый предмет дает возможность упражнять рассудок сравнениями, вводить новые понятия в область уже приобретенных, подводить изученные роды под один вид» (1).

Источник

Теория природных явлений — взаимосвязь и сущность

Наука еще не до конца изучила природные явления, стихийные природные явления не только неподвластны цивилизации, но и каждый год причиняют всему миру огромные материальные убытки и ужасные страдания и беды. Проблема исследования действий явлений природы, их прогнозирование и предотвращение сегодня одна из основных проблем экологии и естествознания. Наверное, парадокс то, что в 21 веке ученые данной отрасли не могут до конца понять многие природные явления: общая циркуляция атмосферы и вод в океанах, вращение планеты, землетрясения, магнитные бури, вулканы, торнадо и другие природные явления.

Космонавтика, геофизика, астрономия, сравнительная планетология дали нашим ученым множество полезных фактов и данных о климате, погоде и геофизике нашей планеты.

В итоге старые предположения и гипотезы о природных явлениях, а именно объяснения смены времен года, вращения планеты и большинство других предположений устарели, а, значит, появилось множество накопленных факторов, которые абсолютно не входят в предыдущее понимание всего окружающего. Тем более, что сегодня глубокие связи природных явлений не ясны (есть много фактов, не входящие в прежние мнения).

Естественно, что нет единой теории, поэтому ученым, исследующим нашу планету, сложно найти общий язык для понимания друг друга. Значит, у специалистов нет полноценного объяснения причин образования погоды и климата нашей планеты. Но информационные данные о планете Земля, которая была накоплена огромным числом специалистов, нужно еще долго анализировать и систематизировать.

Связать природные явления и объяснить данный принцип в связи «Земля-Солнце» получилось у нашего соотечественника, великого ученого Чижевского А.Л. В его статье установлена ясная взаимосвязь эпидемий, революций, перепадов в здоровье людей от активности Солнца. Но именно эту проблему и Чижевскому не удалось раскрыть до конца, он лишь открыл несколько закономерностей.

Копылов И.П. провел фундаментальные эксперименты, которые раскрывают с разных сторон взаимосвязь планеты Земля с Солнцем. Чтобы найти первопричину природных явлений на планете над многими накопившимися фактами требуется человек, способный слышать язык природы. Необходима новая точка зрения на природные явления как на звенья одной цепи, протягивающейся к Солнцу. Сначала нужно понять принцип действия всей Солнечной системы, элементом которой наша планета и является.

После систематизации разных факторов в химии в свое время великим ученым Менделеевым была открыта Периодическая система элементов.

Для объединения имеющихся знаний, накопленных годами, в одну систему, нужно создать Единую теорию природных явлений нашей планеты.

Солнце несет ответственность за все происходящие природные явления на Земле. Оно приводит в движение не одну нашу планету, а полностью солнечную систему. Ниже опубликованы те взаимосвязи, которые сформулировал Копылов И.П., относительно всех самых важных явлений, заложенных в Единую Теорию Природных явлений.

У многих наук есть различные точки зрения на эти явления, они заключены в отдельные разделы физики, но мы должны учитывать, что природа одна и все явления, происходящие на планете Земля, взаимосвязаны.

Подобное разнообразие наук и теорий о Земле свидетельствует о том, что всем ученым и естествоиспытателям сложно понять друг друга и сойтись в одном решении. Именно эта разрозненность, недостаток информации о планете и отсутствие систематики не позволяют метеорологам вычислить погодные условия на более долгий срок, а климатологам предсказать изменения в климате, и, конечно же, сейсмологам и вулканологам определять землетрясения и извержения вулканов, что бы значительно помогло человечеству.

Главное открытие в области естествознания – это доказательство о том, что земля является природной электрической машиной

Известно давно, что у Земли есть магнитное поле и электрическое поле, между тем, электрические токи есть во всех остальных сферах, а наибольшее количество этой энергии планета получает именно от солнечных ветров.

Копылов И.П. доказал, что эти процессы между собой связаны. Наша планета – это особый преобразователь энергии солнца электромеханического типа. Земля и Солнце связываются магнитными полями и электрическими полями, создавая единую электромагнитную систему в природе.

О связи природных явлений на планете Земля

Именно это открытие стало для автора ключом для осознания истины Природы планеты Земля и нахождения первопричины природных явлений: ее взаимосвязей и иерархии.

Планета Земля – электрическая машина

Это является фундаментальным открытием, а следствия из него дали возможность создать Единую Теорию Природных явлений.

Автор статьи занимается открытием данной теории уже больше 20 лет. За эти годы было накоплено много интересной информации о данных исследованиях.

Выводами, которые были взяты в Единую Теорию Явлений Природы нашей планеты, стали следующие факты:

Земля – электрическая машина, униполярная и природная с осевым вращением, а ее ротором служит ее же орбитальное вращение вокруг Солнца.

От Солнца Земля получает естественное электричество. Энергия Солнца, идущая к Земле, «закачивается» и «усваивается» разными методами и сферами. Закачивается тепловая, электромагнитная энергия, солнечная плазма, лучистая энергия – природная энергия Солнца. Солнечный ветер или плазма захватывается магнитными улавливателями геомагнитосферы планеты, а потом подается в ионосферу и другие области.

Солнце и Земля формируют единую магнитную систему. Геомагнитное поле Земли и магнитная сфера Земли крепко скреплены магнитными силовыми линиями с магнитными линиями и полем Солнца. Сама планета оборачивается вокруг своей оси наподобие полярной электромашины в неподвижном геомагнитном поле, одновременно с этим она вращается как ротор еще одной униполярной машины вокруг Солнца. При этом Солнце выступает в качестве статора.

Земля трансформирует солнечные ветра в естественное электричество, которое собирается в природных конденсаторах. Главной причиной существования электричества у планеты и присутствия сферического планетарного электрического поля является постоянная работа магнитогазогенераторов, которые находятся около планеты и сортируют поток различных зарядов плазмы Солнца в геомагнитном поле, создавая при этом электрические сферические конденсаторы, находящиеся около планеты. В этом пространстве непрерывно работает несколько электрических магнитогазодинамических генераторов с большой мощностью, которая превосходит в несколько раз мощность всех электростанций по всему миру. Этот магнитогазодинамический эффект Холла создает радиационные полюса ионосферы и планеты, а также отвечает за наличие электрического поля нашей планеты и восстановление естественного магнетизма и электричества, а также природных явлений планеты.

Разные виды солнечной энергии, приходящие в межпланетное пространство, а также на поверхность планеты, несут ответственность за природные явления на Земле.

Эта электрическая энергия подается во внутренние слои земного шара из радиационных поясов и ионосферы планеты электромагнитными и электродинамическими методами.

Общая циркуляция воды в Мировом океане и атмосфера планеты является результатом действия многороторной электрической природной машины.

Смена времен года объясняется изменением функций естественного электричества и геомагнетизма Земли на орбите Земли вокруг Солнца.

Природная холодовая машина Земли зависит от геомагнитного поля планеты Земля, центры холода при этом располагаются на геомагнитных полюсах.

Геомагнитное поле, находящееся в космосе, расположено неподвижно по отношению к магнитному полю Солнца. По этой причине зоны холода находятся внутри окружностей, которые создаются магнитными полюсами по всей поверхности, движущейся по отношению к планетарной поверхности, при осевом вращении.

По мере того, как магнитные полюса удаляются от географических полюсов, области холода Земли расширяются. Но так как напряженность геомагнитного поля планеты Земля становится меньше, то температуры в среднем на поверхности нашей планеты увеличиваются.

Первостепенной причиной сегодняшнего Глобального потепления на Земле оказывается снижение уровня напряженности магнитного поля. Одновременно с постоянным снижением данного показателя, который уменьшился в два раза за 400 лет, климат нашей планеты продолжает теплеть. Эта мощнейшая инверсия геомагнитного поля и служит ключевой причиной потепления климата на Земле, а не экологические и техногенные причины, а также парниковый эффект, как считается сегодня. Влияние всех этих факторов очень мало на нашу планету.

Скорость инверсии магнитного поля планеты Земля постоянно растет. Скорость передвижения магнитных полюсов планеты за 40 лет увеличилась в четыре раза.

Апокалипсиса, которым по существующим предположениям может явиться потоп или увеличение стихийных природных явлений на планете, не избежать, если не прекратится инверсия геомагнитного поля. Инверсия Солнца порождает инверсию магнитного поля Земли.

Если магнитные полюса дойдут до плоскости экватора, геомагнитное поле, а также атмосфера исчезнут. Земля при этом прекратит вращаться на время, а затем перестроится на вращение в обратную сторону.

Стихийные явления появляются по причине избытка солнечной энергии, которую захватывает магнитная сфера Земли во время максимальной солнечной активности. Данный избыток электрической и электромагнитной энергии, приходящий в магнитосферу и ионосферу от Солнца, и в дальнейшем проходит во внутренние слои, по закону цепной реакции вызывает стихийные природные явления, начиная с геомагнитных бурь.

Магистральный метод сокращения частоты и мощности стихийных явлений состоит в уравновешивании энергии магнитосферы и ионосферы планеты во времена максимальной активности Солнца. Это можно осуществить при помощи обора избытка энергии и дальнейшим ее преобразованием различными методами и применением ее в полезных целях для человечества.

Теория природных явлений - взаимосвязь и сущность

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Источник

Познание. Понятие, формы и методы познания.

Теория познания впервые была упомянута Платоном в его книге «Государство». Тогда он выделил два вида познания – чувственное и умственное, и эта теория сохранилась по сей день. Познание – это процесс приобретения знаний об окружающем мире, его закономерностях и явлениях.

В структуре познания два элемента:

  • субъект («познающий» — человек, научное общество);
  • объект («познаваемое» — природа, ее явления, социальные явления, люди, предметы и т.д.).

Методы познания обобщают по двум уровням: эмпирический уровень познания и теоретический уровень.

Эмпирические методы:

  1. Наблюдение (изучение объекта без вмешательства).
  2. Эксперимент (изучение происходит в контролируемой среде).
  3. Измерение (измерение степени величины объекта, или веса, скорости, продолжительности и т.д.).
  4. Сравнение (сопоставление сходств и различий объектов).
  1. Анализ. Мысленный или практический (ручной) процесс разделения предмета или явления на составляющие, разборка и осмотр компонентов.
  2. Синтез. Обратный процесс – объединение компонентов в целое, выявление связей между ними.
  3. Классификация. Разложение предметов или явлений в группы по определенным признакам.
  4. Сравнение. Обнаружение различий и сходств в сравниваемых элементах.
  5. Обобщение. Менее детальный синтез – объединение по общим признакам без выявления связей. Этот процесс не всегда отделяют от синтеза.
  6. Конкретизация. Процесс извлечения частного из общего, уточнение для лучшего понимания.
  7. Абстрагирование. Рассмотрение только одной какой-то стороны предмета или явления, так как остальные не представляют интереса.
  8. Аналогия (выявление подобных явлений, сходств), более расширенный метод познания, чем сравнение, так как включает поиски похожих явлений во временном периоде.
  9. Дедукция (движение от общего к частному, метод познания, в котором логический вывод выходит из целой цепочки умозаключений), — в жизни эта разновидность логики стала популярна благодаря Артуру Конану Дойлу.
  10. Индукция – движение от фактов к общему.
  11. Идеализация – создание понятий для явлений и объектов, которых нет в реальности, но есть подобия (например, идеальная жидкость в гидродинамике).
  12. Моделирование – создание, а затем изучение модели чего-либо (например, компьютерная модель солнечной системы).
  13. Формализация – изображение объекта в виде знаков, символов (химические формулы).

Формы познания (некоторые психологические школы называют просто видами познания) бывают следующие:

  1. Научное познание. Вид познания, основанный на логике, научном подходе, выводах; также называют рациональным познанием.
  2. Творческое или художественное познание. (Оно же – искусство). Этот вид познания отражает окружающий мир с помощью художественных образов и символов.
  3. Философское познание. Оно заключается в стремлении объяснить окружающую действительность, место, которое в ней занимает человек, и то, каким оно должно быть.
  4. Религиозное познание. Религиозное познание часто относят к разновидности самопознания. Объектом изучения является Бог и его связь с человеком, влияние Бога на человека, а также моральные устои, характерные данной религии. Интересный парадокс религиозного познания: субъект (человек) изучает объект (Бог), который выступает в роли субъекта (Бог), создавшего объект (человека и весь мир вообще).
  5. Мифологическое познание. Познание, свойственное первобытным культурам. Способ познания у людей, еще не начавших отделять себя от окружающего мира, отождествлявших сложные явления и понятия с богами, высшими силами.
  6. Самопознание. Познание собственных психических и физических свойств, самоосмысление. Основные способы – самоанализ, самонаблюдение, формирование собственной личности, сравнение себя с другими людьми.

Подведем итог: познание – это способность человека умственно воспринимать внешнюю информацию, ее перерабатывать и делать из нее выводы. Основная цель познания заключается как в овладении природой, так и в совершенствовании самого человека. Кроме того, многие авторы видят цель познания в стремлении человека к истине.

Источник

Связь между явлениями в процессе познания природы

2. Какая разница существует между эмпирическими и теоретическими направлениями исследования?

3. Что такое научный метод и на чем он основывается?

4. В чем заключается единство научного метода?

5. Дайте характеристику общенаучных и конкретно-научных методов исследования.

6. Каковы основные методологические концепции развития современного естествознания?

7. Какие этические проблемы актуальны для современного естествознания?

8. Что называют парадигмой в науке?

9. Какие условия необходимы для проведения научных экспериментов?

10. Чем язык науки отличается от обычного человеческого
языка?

Благодаря важным открытиям развивается не только сама физика, но и другие естественные науки: химия, астрономия, биология и др. Физика – одна из основ естественных наук. Изучение физики имеет важнейшее значение и для развития техники: люди получили возможность сконструировать самолеты и космические корабли, электронные приборы, компьютерную технику и многое другое.

Многие свои знания люди получают из наблюдений. Ученые-физики также используют в своей работе метод наблюдений. Часто применяют и другой научный метод – опыт. В этом случае обдуманно, с определенной целью создают условия для протекания того или иного явления и затем изучают его. Опыт – важнейший источник физических знаний.

Как правило, опыты проводятся в специальных лабораториях, с использованием лабораторных приборов и оборудования. Изучая физические явления, стремятся не только выяснить их причины, но и наиболее точно описать их, выразить количественные соотношения. Для этого приходится проводить измерения физических величин.

Измерить физическую величину – значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу величины. При проведении измерений используют разнообразные измерительные приборы и инструменты – линейки, термометры, секундомеры, амперметры и др. Для каждой физической величины существуют свои единицы измерения. Например, длину измеряют в метрах, площадь – в квадратных метрах, температуру – в градусах Цельсия. Для удобства в разных странах стараются пользоваться одинаковыми единицами. Наибольшее распространение получила Международная система единиц (СИ).

При изучении физических явлений устанавливают связи между величинами. Если связь между величинами носит устойчивый характер, ее называют физическим законом, который является математическим выражением закона природы.

Объяснить, почему то или иное явление протекает так, а не иначе, выяснить причину явления позволяет физическая теория. Курс физики дает возможность не только объяснить, но и предсказать ход явлений, свойства тел.

Каждая физическая теория описывает определенные явления окружающего материального мира. Все они связаны между собой, поскольку материальный мир един. Совокупность всех наших знаний о мире представляет собой физическую картину мира.

По мере развития науки происходит углубление и уточнение знаний о материальном мире. Не все свойства материального мира и законы природы уже известны и изучены. Однако развитие науки свидетельствует о том, что материальный мир познаваем и процесс познавания бесконечен.

Эксперимент — это научно поставленный опыт, с помощью которого объект или воспроизводится искусственно, или ставится в точно учитываемые условия.

Отличительной особенностью научного эксперимента является то, что его способен воспроизвести каждый исследователь в любое время. Найти аналогии в различиях — необходимый этап научного исследования.

Эксперимент может быть проведен на моделях, т. е. на телах, размеры и масса которых пропорционально изменены по сравнению с реальными телами. Результаты модельных экспериментов можно считать пропорциональными результатам взаимодействия реальных тел. Возможно проведение мысленного эксперимента, т. е. представить себе тела, которых вообще не существует в реальности, и провести над ними эксперимент в уме. В современной науке надо проводить и идеализированные эксперименты, т. е. мысленные эксперименты с применением идеализаций.

1. Естественнонаучное представление о мире восходит к Галилею и Ньютону. Окружающий нас мир состоит из частиц, связанных между собой силами. Законы классической механики Ньютона определяют, как движутся тела, вещество (совокупности частиц) в пространстве и времени под действием сил. При этом обнаружилось нечто удивительное: эти законы применимы как к очень большим, так и очень малым телам.

Небесная механика, техническая механика (механика жидкостей и газов, гидравлика, сопротивление материалов, теория механизмов и машин и т.д.), теория теплоты были сформулированы на основе механики Ньютона. Ее успех привел к тому, что механика была принята как основа всех естественных наук. Предполагалось, что для объяснения явлений природы достаточно указать их механизм.
Ньютоновская картина мира была дополнена новой физической реальностью — полем. Представление о классическом электромагнитном поле возникло в недрах теории Фарадея-Максвелла.

При изучении электрических и магнитных явлений пришло осознание того, что не поведение заряженных частиц (тел), а поведение чего-то находящегося между ними, то есть поля, может быть существенно для понимания явлений в мире.

Принципиально новый момент состоял в том, что поле понадобилось считать не формой движения какой-либо среды (эфира), а специфической формой материи с весьма необычными свойствами. В отличие от частиц, классическое поле беспрепятственно создается и уничтожается (испускается и поглощается зарядами), обладает бесконечным числом степеней свободы и не локализуется в определенных точках, но может распространяться, передавая взаимодействие (сигнал) от одной частицы к другой с конечной скоростью.

Логически неизбежность понятия поля следует от отказа от мгновенного действия частиц друг на друга на расстоянии — нужно заполнить пространство между взаимодействующими частицами передающим это взаимодействие от точки к точке агентом — полем. Теория относительности была следующим этапом развития теории поля. Теория относительности представляет мир в виде четырехмерного континуума: физические процессы протекают в четырехмерном пространстве (сt, х, у, z). Расстояние между двумя точками в трехмерном пространстве и время между двумя событиями не являются абсолютными, как в механике Ньютона.
Событием, изменившим представление о том, что реально в физическом мире, было создание квантовой механики, атомной физики. В 1900 г. Планк сделал выдающееся открытие, оказавшее влияние на все последующее развитие физики. Тепловое излучение тел не удалось объяснить на основе термодинамики и электродинамики. Чтобы прийти к результатам, согласующимися с опытом, Планк предположил, что излучение должно трактоваться, как состоящее из отдельных порций, квантов энергии, где h = 6,62× 10 -34 Дж× с — постоянная Планка, а v— частота.

Идею о квантах энергии использовали: Бор, который с ее помощью сумел понять строение и стабильность атома; де-Бройль, выдвинувший идею о соответствии между движением частиц и связанных с ними волн (дуализм); Гейзенберг, сформулировавший принцип неопределенности — в мире атомов мы лишены возможности точно предсказывать поведение частиц — можно говорить только о вероятностном статистическом описании. Квадрат волновой функции, входящей в уравнение Шредингера, определяет только вероятность событий в микромире.

Развитие атомной физики (после открытий радиоактивности, опытов Резерфорда) к 30-м годам привело к следующим представлениям о структуре вещества в нашем мире. Элементарными кирпичиками мироздания были три частицы: протон, нейтрон и электрон. Атомы состоят из электронов, образующих оболочки и ядер. Ядро по своему строению резко отличается от атома. Атом почти пуст, ядро же заполнено достаточно плотно. Какие силы связывают части ядра? Электромагнитная сила удерживает электроны вокруг ядра. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Нейтрон — нейтральная частица. Уже поэтому электрические силы не подходят для описания взаимодействия в ядрах. В ядре между протонами и нейтронами должны действовать силы нового типа — сильные силы (сильные взаимодействия).
Весь список фундаментальных составных частей вещества не исчерпывается только этими тремя частицами. К 60-м годам были открыты уже десятки частиц. Отличительное свойство, которое делало электроны, протоны и нейтроны непременными составными частями вещества, — их стабильность.

Отметим, что в те же годы была созданаквантовая теория поля — новые представления, в которых частицы и поля стали выступать на совершенно равных правах в качестве двух разных проявлений одного объекта — квантованного поля. Применение методов квантовой механики для объяснения свойств поля было связано с преодолением трудностей и психологических — две формы материи — частицы и поля — представлялись с классической точки зрения совершенно различными сущностями.

Квантовое поле представляет собой синтез понятий классического поля типа электромагнитного и поля вероятности квантовой механики. По современным представлениям оно является наиболее фундаментальной и универсальной формой материи, лежащей в основе всех ее проявлений. На смену как полям, так и частицам классической физики пришли единые физические объекты — квантованные поля. Что же касается взаимодействия, элементарным актом его на корпускулярном уровне является мгновенное и локальное превращение одних частиц в другие. Привычное взаимодействие в виде сил, действующих со стороны одной частицы на другую есть вторичный эффект, возникающий благодаря тому, что две частицы обмениваются в результате последовательных актов испускания и поглощения третьими частицами, вообще говоря, иного сорта. В релятивистской квантовой теории поля частицы могут рождаться и уничтожаться — совершенно так же, как создается и поглощается зарядами классическое электромагнитное поле. При этом заряженные частицы рождаются и поглощаются с обязательным сохранением полного заряда, и один из выводов теории — неизбежность существования античастиц.

Дадим краткую характеристику других частиц. Фотон — частица, квант электромагнитного излучения. Масса и электрический заряд фотона равны нулю. Нейтрино — гипотезу об этой частице выдвинул Паули в начале 30-х годов для объяснения -распада. Она электрически нейтральна; если масса у нее есть, то она очень мала. Существует, как предполагают, по крайней мере три различных вида нейтрино. Мюон — отрицательно заряженная частица, примерно в 200 раз тяжелее электрона.

Мюоны, электроны и нейтрино относятся к классу частиц, называемых лептонами. К ним же относится еще одна t
-частица
(1975 г.) (тау-лептон). К 60-м годам было открыто много нестабильных частиц, имеющих малое время жизни, подобных протону и нейтрону. Их назвали адронами — они принимают участие в ядерных взаимодействиях. В 1963 г. была высказана идея о том, что все адроны построены из некоторого числа действительно элементарных “кирпичиков”, которые Гелл Манн назвал кварками. Заряд кварков может быть равным + 2/3 или — 1/3 от заряда электрона. Поиски свободных кварков велись очень тщательно, но безуспешно. Считается, что кварки не могут существовать в свободном состоянии: они “заперты” внутри адрона. В 1983 г. были открыты, предсказанные теоретически, промежуточные векторные бозоны ( и ) — сверхтяжелые двойники фотона — частицы, которые необходимы для объяснения взаимодействий типа -распада. Частицы, обеспечивающие взаимодействие между кварками, были названы глюонами.
2. В результате открытия электрона, протона и нейтрона вновь возник извечный вопрос о строении вещества, хотя суть его изменилась. Цель заключается теперь не в том, чтобы продолжить список этих частиц, а в другом: понять основополагающие принципы, которые определяют, почему природа — частицы, ядра, атомы, звезды. — такова, какая она есть. Эволюция наших представлений о природе говорит о том, что изучение элементарных частиц, по-видимому, самый верный путь к пониманию фундаментальных законов в нашем мире. Подтверждается это и тем фактом, что изучение элементарных частиц привело к модели развития Вселенной на самых ранних этапах ее развития (Модель Большого Взрыва; Гамов,1948 год). Одни и те же физические представления необходимы для понимания и очень малого (микромир), и очень большого (Вселенная).
Каким образом возникла и как устроена наша Вселенная? Возвратимся к началу лекции и снова с позиций физики ХХ века вернемся к вопросу об устройстве Вселенной. Она состоит из частиц, между которыми действуют четыре вида фундаментальных взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое.

а) Гравитационное взаимодействие действует между всеми частицами и имеет характер притяжения. Несмотря на свою исключительную слабость (атом водорода, удерживаемый лишь силами гравитации имел бы размеры порядка Вселенной) гравитационные силы играют определяющую роль в больших масштабах. Именно гравитация удерживает вместе основные структуры Вселенной. Она скрепляет звезды, удерживает планеты на орбитах, нас на Земле

б) Электромагнитная сила удерживает электроны в атомах, соединяет атомы в молекулы.

в)Сильная (ядерная) сила, действует между адронами (мезоны, протоны, нейтроны). Эта сила не зависит от электрического заряда частиц. Радиус ее действия

Сильное взаимодействие, связывая протоны и нейтроны, приводит к существованию большого числа различных атомных ядер, а следовательно атомов и химических элементов, необходимых для построения множества разнообразных молекул.

г) Слабая сила — ее действие также не зависит от электрического заряда. Она была введена для объяснения b-распада ядер. Это распад внутри ядра одного из протонов или нейтронов

p — протон; n — нейтрон; е — — электрон; е + — позитрон; ve
— электронное нейтрино; — электронное антинейтрино.

Слабая сила инициирует процесс горения звезд, создавая возможность для образования химических элементов. Если два протона в атомах водорода соударяются, то иногда один благодаря слабой силе преобразуется в нейтрон, испуская позитрон и нейтрино, а нейтрон и протон соединяются, образуя дейтрон (тяжелый водород). Вслед за этим идут другие, более быстро текущие ядерные реакции, определяемые сильным взаимодействием.

Четыре силы обеспечивают взаимодействие между элементарными (или фундаментальными) частицами. Элементарными называют частицы, которые на современном уровне знания не состоят из более элементарных частиц.

Источник

Читайте:  Рычаги в быту технике и природе