- •1.Методология науки естествознания……………………………………………….5
- •1.5. Модели и закономерности развития естествознания.
- •2. Этапы развития естествознания.
- •2.1. Понятие естественнонаучной картины мира
- •2.2. Античная наука
- •2.3. Новое время - эпоха создания естествознания (XVII -XVIII вв.Н.Э.)
- •3. Формирование механической картины Мира и ее характеристика.
- •3.1. Физика и классическая механика
- •2.2. Механика Галилея
- •2.3. Физическая теория и. Ньютона
- •2.4. Следствия механики Галилея – Ньютона.
- •2.5. Успехи механики Ньютона.
- •3. Электромагнитная картина мира.
- •3.1. Кратко об истории изучения магнетизма
- •3.2. Исследование электрической силы
- •3.3. Понятие физического поля
- •3.4. Теория электромагнитных сил д. Максвелла
- •3.5. Основные понятия и принципы электромагнетизма.
- •3.6. Специальная теория относительности (сто)
- •3.7. Основные идеи общей теории относительности (ото ).
- •3.8. Следствия ото.
- •4. Основные представления и принципы квантово-полевой картины Мира.
- •4.2. Гипотеза м. Планка
- •4.3. Квантовая механика
- •4.4. Современная квантовая теория
- •4.5. Протонно-нейтронная модель атома
- •4.7. Модели объяснения сил физического взаимодействия в атоме
- •4.8. Фундаментальные взаимодействия и силы в природе.
- •5. Современные концепции происхождения вселенной
- •5.1. Модели и концепции происхождения Вселенной
- •5.2. Нерелятивистские модели эволюции Вселенной классической науки
- •5.3. Релятивистские модели Вселенной
- •6. Современные концепции химии
- •6.1. Предмет познания химической науки и ее проблемы.
- •6.2. Методы и концепции познания в химии.
- •6.3. Проблемы элементарного и молекулярного состава и их решение.
- •6.4.Проблемы и решения на уровне структурной химии.
- •6.5. Учение о химических процессах.
- •6.6.1. Пути освоения каталитического опыта живой природы
- •6.6.2. Решение проблемы самоорганизации предбиологических систем
- •6.6.3 Общая теория химической эволюции и биогенеза а.П.Руденко.
- •6.6.4.Основной закон химической эволюции.
- •7. Особенности биологического уровня организации материи
- •7.2. Предмет биологии, ее структура и этапы развития.
- •7.3. Структурные уровни живого.
- •7.3.2. Клеточный уровень живого.
- •7.3.3. Организменный и органо-тканевый уровень.
- •7.3.4.Популяционно-видовой уровень.
- •7.4. Проблемы происхождения жизни
- •8.1. Планета Земля -третья планета Солнечной системы
- •8.2. Концепции и теории происхождения и эволюции Земли
- •8.3. Теория литосферных плит
- •8.4. Гипотезы образования Земли
- •8.5. Концепция происхождения Луны
- •8.6. Климат Земли
- •«Концепции современного естествознания»
- •620000, Г. Екатеринбург,
2.2. Механика Галилея
Во времена молодости Галилея признанным авторитетом в науке считался Аристотель. Поэтому от Галилея требовали соответствия его физических идей принципам физики, учению Аристотеля о природе. Галилей первым использовал новый метод исследования природы, получивший название мысленного эксперимента. Так, рассуждая над принципом Аристотеля (ускорение движения тела к центру Земли пропорционально его весу), Галилей сформулировал мысленную ситуацию, когда падение тела к поверхности является свободным (идеальным, без препятствий воздуха, веса, размера, плотности и т. д.). В этой ситуации свободное падение тела можно рассматривать абстрактно как движение тела по наклонной плоскости под углом 90" к поверхности. Специально сконструированный Галилеем эксперимент движения тел по наклонной плоскости подтверждал принцип, согласно которому все тела падают на поверхность Земли с одним и тем же ускорением (среднее — 9,8 м/с2), т. е. независимо от материала, из которого они созданы. Свое учение о движении Галилей изложил в форме принципов.
Принцип инерции. Если на тело не действуют никакие силы, то оно покоится или движется равномерно и прямолинейно. Инерция (лат. inertia) означает неподвижность и бездеятельность. Строго говоря, обычный опыт не позволяет обосновать этот принцип. В мире все находится в движении. Однако в нем выражена существенная черта движения вне действия внешних сил, причин изменения движения любого материального тел без физического взаимо-действия нет движения.
Принцип относительности. Во всех инерциальных системах отсчета законы движения, удовлетворяющие принципу инерции, выглядят или протекают одинаковым образом. Этот принцип равносилен утверждению о том, что все инерциальные системы отсчета эквивалентны, т. е. ни одной из них нельзя отдать предпочтение перед другой. В этом принципе выражена глубокая мысль об универсальном характере физических законов, хотя речь в нем идет только о законах механического движения. Галилей выразил принцип эквивалентности, равноправия всех инерциальных систем отсчета в так называемом методе преобразования координат, т. е. правил описания одного и того же физического события в разных системах отсчета.
Эти преобразования называются преобразованиями Галилея. Согласно этим преобразованиям течение времени, его ритм во всех инерциальных системах отсчета происходит одинаково: t(01) = t(02), где t(01) — время в системе отсчета 01, и t(02) — в системе 02.
Правило сложения скоростей в преобразованиях Галилея не допускает
существования конечной, предельной скорости движения: у него С + V и С — V,
где С — скорость света, имеют разные величины.
Неизменными в преобразованиях Галилея остаются размеры движущего тела и его массы в разных системах отсчета. Принцип эквивалентности инерциальных систем отсчета Галилея не позволяет ответить на вопрос: данная система покоится или движется прямолинейно и равномерно? Это решение вызвало дискуссию, существует ли в мире абсолютная система отсчета. Наличие подобной системы отсчета позволило бы ответить на вопрос: вращается Земля вокруг своей оси или вращается небесная сфера со звездами относительно неподвижной Земли?
Птолемей — автор геоцентрической системы мира — отрицал вращение Земли,
ссылаясь на эффекты действия центробежной силы, возникающей при вращении,
в результате которых Земля должна разлететься на части.
Н. Коперник, напротив, считал, что Земля вращается вокруг собственной оси, а центробежные эффекты относятся к небу (там огромные расстояния).
Галилей в трактате «Диалог о двух системах мира: птолемеевской и коперниковской» (1632) предложил метод определения вращения Земли. Если с башни высотой в 100 м, расположенной на экваторе Земли, сбросить металлический шар определенного веса, то из-за разности угловой скорости на высоте башни и ее основания этот шар должен упасть на расстоянии 2,5 см от основания башни в направлении на восток (Земля вращается с запада на восток). Поскольку этот эксперимент трудно было осуществить, то среди многих мыслителей того времени бытовало убеждение, что Земля не вращается. Человеческий организм не ощущает вращения Земли. В 1851 г. Л. Фуко (1819—1869) предложил метод определения вращения Земли с помощью колеблющегося маятника, получившего название маятник Фуко.
С поиском абсолютной системы отсчета связан еще один физический вопрос: количество движения в мире (на современном языке — энергии) остается постоянным или нет? Французский философ, математик, физик Р. Декарт, который разработал систему прямоугольных координат и сформулировал свою теорию механического движения, в третьем своем законе механического движения утверждал, что количество движения в созданном Богом мире является постоянным и неизменным.
Из философии Р. Декарта следовало, что в мире нет пустоты, поэтому все силы физического взаимодействия не могут быть силами дальнодействия, а только силами близкодействия, т. е. через соприкосновение и передачу воздействия через физическую среду. С физической теорией Р. Декарта связано понятие флюидов (текущие) как потока частиц, обеспечивающих процесс передачи тепла, электричества и магнитных сил. Поиски абсолютной системы отсчета сохранились вплоть до конца XIX в.