1.1. Фізика і її зв’язок з іншими

НАУКАМИ І ТЕХНІКОЮ. ОСНОВНІ УЯВЛЕННЯ ПРО МАТЕРІЮ

План лекції

1. Предмет фізики і загальні методи наукового пізнання

2. Основні поняття теорії фізики

1.1.3. Фізичні величини та їх вимірювання

1.1.4. Фізичні поняття, закони і теорії

1.1.5. Зв’язок фізики з іншими науками і технікою

1. ПРЕДМЕТ ФІЗИКИ І ЗАГАЛЬНІ МЕТОДИ НАУКОВОГО ПІЗНАННЯ

Фізика існує не як наука для науки. Життя вимагає від людини не стільки споглядання природи, скільки активного втручання в перебіг процесів природи з тим, щоб змінювати і спрямовувати їх на користь людині. За висловом відомого російського фізика М.О.Умова, мета природознавства полягає в тому, щоб встановлювати владу людини над енергією, часом і простором. Фізика займає чільне місце серед природничих наук і істотно впливає на розвиток виробничих сил суспільства.

Для вивчення фізичних явищ і закономірностей, яким вони підлягають, використовують: метод спо­стереження явища в природному вигляді; метод експерименту, коли явище штучно відтворюється в лабораторних умовах; метод тео­ретичного узагальнення даних спостереження й експерименту. На­приклад, методом спостереження було вивчено закономірності руху планет у Сонячній системі; методом експерименту встановлено за­кони вільного падіння тіл; існування електромагнітних хвиль уперше було передбачено теоретичними узагальненнями Максвелла.

В цілому всі згадані методи дослідження перебувають у взаємному зв'язку і доповнюють один одного, повсякчас збагачуються новими ідеями і технічними засобами.

Пізнання природи - складний процес, що пролягає від спосте­реження явищ природи, лабораторних і технічних дослідів до аналізу, побудови моделі і окреслення закономірності перебігу явища; кри­терієм істинності здобутків наукового пізнання є їх узгодження з практикою.

2. Основні поняття теорії фізики

Фізика вивчає найпростіші і най­більш загальні властивості матерії та форми її існування. Під матерією розуміють усе те, що реально існує поза нашою свідомістю і що може сприйматися нашими органами чуття безпосередньо чи за допомогою приладів. Відчуття тепла або холоду, звуку, світла тощо є нашими реакціями на навколишню дійсність.

У фізиці розрізняють два види матерії: речовину і поле. Проте цим не вичерпується поняття матерії як філософської категорії, яким користуються для означення об'єктивної реальності у всесвіті, яка копіюється, фотографується, відображується нашими відчуттями, іс­нуючи незалежно від них.

Увесь розвиток науки стверджує, що матерія перебуває у вічному і безперервному русі. Під рухом розуміють будь-яку зміну, яка від­бувається з матерією, починаючи від простого переміщення тіла в просторі і кінчаючи мисленням. Геологія вказує на безперервні зміни земної кори, біологія - на розвиток живих організмів, астрономія - на рухи і зміни небесних тіл і т.д. Усі явища в природі є не що інше, як прояви різних рухів матерії. Матерію не можна уявити без руху так само, як і рух без матерії. Рух є формою буття матерії; спокій має відносний характер, він є окремим випадком руху.

Природничі науки вивчають різні види рухів. Фізика вивчає механічні, теплові, електричні, світлові, внутрішньоатомні рухи; такі властивості матерії, як інертність, тяжіння і т.п., які притаманні живим і неживим тілам природи.

Різні явища в природі відбуваються в певній послідовності і мають більшу або меншу тривалість, тобто безперервні зміни і розвиток матерії відбуваються в часі. По суті, відлік часу можливий завдяки змінам у природі: тільки в такому разі якусь подію можна взяти за початок відліку часу і вказати на послідовність певних змін, що відбулися пізніше. Тривалість деякого процесу беремо за одиницю часу і через порівняння з нею вимірюємо час - тривалість інших процесів. Якби припинилися всякі зміни в природі, то поняття часу зникло б. Зміни в природі відбуваються не тільки в часі, а й у просторі. Різні матеріальні об'єкти мають певну просторову протяжність, певним способом розміщуються один відносно одного. Зміни в природі зумовлюють зміни в протяжності і взаємному розміщенні тіл. Про­стір, як і час, не має змісту без матерії і її руху. Тому рух, простір і час називають формами існування матерії.

Колись простір і час розглядали як незалежні «вмістилища» ма­теріальних об'єктів. Але з розвитком науки ці метафізичні пощади були спростовані. Ще в XIX ст. М.І.Лобачевський передбачав, що геометричні властивості простору повинні залежати від наявності матеріальних об'єктів і характеру їх рухів. У XX ст. це довів А.Ейнш­тейн у теорії відносності. Він показав, що простір і час становлять загальний чотиривимірний континуум матеріального світу; простір і час взаємозв'язані, змінюються при переході від однієї системи відліку до іншої, залежать від швидкості руху матеріальних систем. Теорія відносності доводить, що згаданий чотиривимірний простір відмінний від евклідового, він характеризується певною кривизною і властивостями, залежними від характеру руху та густини маси ма­теріального світу.