1. Спостереження, наукова гіпотеза й експеримент

Уявлення про матеріальний світ, про явища, що відбуваються в ньому, і про властивості об'єктів матеріального світу формують ся в процесі спостереження. Так, спостерігаючи падіння тіл, Галі лей намагався знайти закономірності цього руху; вивчаючи скорочення лапки жаби внаслідок торкання її металевими предметами, Гальвані намагався знайти причину цього явища. Саме бажання пояснити причину спостережуваного явища, знайти закономірності, яким воно підпорядковується, спонукає вчених висувати гіпо­тези, тобто припущення, про природу явища, або про його причини, або про закони, за якими воно відбувається.

Після того як гіпотезу сформульовано, учений може просуватися одним із двох шляхів пізнання. У першому випадку він може поставити експеримент і з його допомогою перевірити гіпотези. Ті з них, що підтверджуються, приймаються, а ті, які не підтверджуються, вважаються помилковими й відкидаються.

У другому випадку вчений будує модель об'єкта або явища, висуває гіпотезу, виконує теоретичне дослідження моделі та проводить експеримент з метою підтвердження справедливості гіпотези та правильності побудованої моделі. Остаточний висновок про те,

що отримані результати правильні, дозволяє уможливити їх застосування на практиці.

З наведених міркувань випливає, що експеримент і теорія, будучи методами пізнання навколишнього світу, виступають разом. Процес пізнання починається зі спостережень, і саме невідповідність спостережуваного сформованій системі знань, суперечність між уже відомим і експериментальним фактами, які неможливо пояснити за допомогою наявних законів і теорій, приводить до виникнення нового знання.

У цьому випадку експеримент є джерелом наших знань про навколишній світ. З іншого боку, жодне знання не може вважатися істинним доти, доки воно не буде підтверджене відповідними експериментальними даними й не знайде свого практичного застосування. У цьому розумінні експеримент є критерієм істинності наших знань.

Отже,

^ експеримент є джерелом знання і критерієм істинності отриманих знань.

Природно, що експериментальний факт є одним з елементів системи знань про природу. Більш повними ці знання можуть ста ти лише за умови створення теорії для їх пояснення.

Так, припущення про те, що речовина складається з частинок, які перебувають у безперервному хаотичному русі, залишалося гіпотезою навіть після того, як було поставлено експерименти, що непрямо доводили його справедливість. І лише після створення класичної статистичної теорії воно перетворилося на наукове знання.

2. Наукові моделі й наукова ідеалізація

Кожен крок у вивченні природи — наближення до істини. Фі зичні закони — лише окремі сходинки в пізнанні навколишнього світу. Вивчення складних природних явищ у повному обсязі часто неможливе без введення припущень, що спрощують їх. У такому випадку отримані теорією результати можуть служити наближенням до реальної картини явища.

Такі наближення називають модельними. ^ Модель у фізиці — це спрощена версія фізичної системи, що зберігає головні її ознаки.

Прикладами моделей є матеріальна точка — тіло, розмірами якого в певній задачі можна знехтувати, та ідеальний газ — такий газ, розміри молекул якого надзвичайно дрібні, причому взаємодія між молекулами відбувається лише в разі їх зіткнення.

Межі застосовності тієї чи іншої фізичної теорії визначаються межами застосовності використовуваної моделі.

Успіх опису явища залежить від того, наскільки вдало обрано фізичну модель і наскільки вона адекватна явищу.

Наочність моделей дозволяє краще уявити, наприклад, структуру речовини, а також природу фізичних процесів і явищ. Для опису складних фізичних систем використовується ціла низка стандартних фізичних моделей: матеріальна точка, абсолютно тверде тіло, математичний маятник, ідеальний провідник та ін.

Будь яка теорія є описом певної моделі фізичної системи, де яким наближенням до реальності й тому надалі може бути розвинена й узагальнена. Тож ті самі моделі можуть використовуватися для пояснення різних фізичних явищ.