Тематический план Содержание дисциплины

5. Электронные издания
1. Концепции современного естествознания. Курс лекций. Тихонов А.И., 2002 г. (электронное on-line пособие, Ивановский Гос. Энерг. Унив.). Рассмотрены основные вопросы курса «Концепции современного естествознания». Особое внимание обращено на формирование механистического подхода в классический период развития науки и переход науки на новую парадигму системного подхода на современном этапе. Курс лекций предназначен для студентов гуманитарных факультетов вузов, может быть также полезно и для студентов технических факультетов - ispu.ru

2. Концепция современного естествознания [Электронный ресурс]: интерактивный учебный курс. - Электрон. текстовые дан.. - М.: Равновесие: Мультимедиа технологии и дистанционное обучение, 2006 эл. опт. диск (CD-ROM): цв,, зв..- (Интерактивные лекции для студентов)

3. "Концепция современного естествознания" (электронный учебник) - nrc.edu.ru

4. Общее естествознание и его концепции [Электронный ресурс]: мультимедийный учебный комплекс/ В. Г. Рау. - Электрон. текстовые дан.. - М.: КноРус: Высшая школа, [2003] эл. опт. диск (CD-ROM): цв., зв.

5) Электронная библиотека - http://www.gumfak.ru/kse.shtml

6) Электронные лекции - http://www.xenoid.ru/materials/kse/1.php

6. Ссылки на интернет-ресурсы
1. Основные концепции современного естествознания: http://nrc.edu.ru/est/

2. Концепции современного естествознания:

http://www.ostu.ru/departm/physics/sim/Concept/DAT/planlex.html

3. Знание-сила: http://www.znanie-sila.ru/

4. Электронная библиотека «Наука и техника»: http://n-t.ru/

5. Российская Научная Сеть: http://nature.web.ru/

6. Образовательный сайт «Элементы": www.elementy.ru

7. Образовательный сайт : www.scientific.ru

8. Наука и жизнь: www.nkj.ru

9. Сетевой образовательный журнал: www.pereplet.ru/cgi/soros/readdb.cgi – статьи в формате pdf.

10. «Проблемы эволюции» - Сайт предназначен для всех, кто интересуется эволюцией, кому небезразлично устройство и происхождение мира, в котором мы живем. Здесь есть: 1) Обзоры по наиболее интересным, спорным вопросам эволюции – 29 обзоров; 2) Библиотека популярных и научных трудов по эволюции – более 600 работ; 3) Палеонтологические базы данных, программы для эволюционных исследований; 4) Форум: возможность получить ответ на свой вопрос от специалиста; 5) Фотоальбомы – около 1300 изображений древних организмов - macroevolution.narod.ru

11. Планета Земля-http://myplaneta.narod.ru

12. Природа -http://www.courier.com.ru/priroda/index.html

13. Образовательные ресурсы интернета.

Естествознание - http://www.alleng.ru/edu/natur2.htm

7. Периодические издания
Газеты:

Дом природы – www.motorexpo.ru

Кладовая природы – www.telerpress.ru/member_view

Журналы:

GEO на русском языке – www.geo.ru

Вселенная, пространство время- www/vselennaya.Kiev.ua

Зеленый мир. Экология: проблемы и программы-- www.greenworld.org.ru

8. Методические рекомендации по подготовке к семинарам
Цель семинарских занятий - более подробное рассмотрение и обсуждение наиболее интересных и сложных, а также дискуссионных вопросов современного естествознания. На семинарских занятиях студенты готовят доклады (8-10 мин.) по выбранной самостоятельно или указанной преподавателем теме. Докладчик должен показать свое понимание обсуждаемой проблемы, ответить на вопросы преподавателя и других студентов по теме доклада.

Доклад оценивается преподавателем с точки зрения полноты раскрытия темы, свободы изложения. Учитываются ответы на вопросы, использование доски, иллюстративных материалов и т.п. Оценивается также и активность остальных студентов (дополнения, ответы на вопросы). для подготовки к семинарам рекомендуется использовать периодические научные и научно-популярные издания, в частности, журналы "Наука и жизнь", "Знание - сила", "Природа".

Ниже приводятся примерные темы семинарских занятий, вопросы для обсуждения, темы докладов, рефератов и рекомендуемая литература.

Семинар № 1. по теме «Предмет естествознания».

Время 2 часа

Цели занятия:

- ознакомление с предметом и взаимосвязи естественных и гуманитарных наук;

- уяснение методов научного познания;

- объяснение тенденции развития естествознания.

Вопросы для обсуждения:

1. Введение. Взаимосвязь естественнонаучных и гуманитарных наук .

3. Методы научного познания.

4. Тенденции развития естествознания.

Темы докладов и рефератов

1. История развития естествознания.

2. Важнейшие эксперименты в истории естествознания

3. Влияние естественных наук на духовную жизнь общества.

4. Эмпирическое и теоретическое в естествознании.

5. Естественнонаучные аспекты экологических проблем.

Рекомендуемая литература

Основная:

1. Голубева Р.М., Раткевич Е.Ю., Базаева М.Г., Юнусов Х.Б., Петров А.Н., Гераскина Г.В., Сборник тестовых заданий по курсу «Концепции современного естествознания»: Учебно-методическое пособие. - М.: 2009.

2. Голубева Р.М., Раткевич Е.Ю., Базаева М.Г., Юнусов Х.Б., Петров А.Н., Гераскина Г.В., Глоссарий по курсу КСЕ: Учебно-методическое пособие. - М.: 2009.

3. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: учебник / С.Х. Карпенков. -11-е изд., перераб. и доп. – М.: КНОРУС, 2009.

4. Лось В.А. Основы современного естествознания. Уч. пособие. М., ИНФРА, 2007.

5. Тулинов В.Ф. Концепции современного естествознания. — М.: ЮНИТИ, 2010.

Дополнительная:

1. Горбачев В.В. Современное естествознание и экологическое образование // Сб. тр. Всерос. конф. по экол. Образованию. Пущино,1998.

2. Горелов А.А.Концепции современного естествознания. Курс лекций.- М.: Центр, 2002.

3. Горелов А.А.Концепции современного естествознания. Учебное пособие для вузов. - М.: ООО Изд-во АСТ, 2003.

4. Дубнищева Т.Я.,. Современное естествознание. Учебное пособие / Т.Я. Дубнищева, А.Ю.Пигарев. – М. ЮКЭА, 2000.

5. Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания. 4-е изд. М.: Высшее образование,2007.

6. Лейси Х. Свободна ли наука от ценностей. – М.: Логос,2001.

7. Моисеев Н.Н. Судьба цивилизации. Путь разума. - М.: Языки русской культуры,2000.

8. Моисеев Н.Н. Расставание с простотой. - М.: Аграф,1998.

9. Овчинников Н.Ф. Методологические принципы в истории научной мысли. – М.: 1997.

10. Хасанов И.А. Время: природа, равномерность, измерение. – М.: Прогресс-традиция,2001.

Методические рекомендации

По первому вопросу

В введении надо сказать, что дисциплина «Концепции современного естествознания» расширяет кругозор, и человек, получающий высшее образование, не должен замыкаться на предметах профильной направленности, в противном случае он не сможет стать высококвалифицированным специалистом. Этот предмет помогает формировать общую картину мира, складывающуюся у человека в течение жизни, так как в последнее время ведущие открытия делаются на стыке наук, и междисциплинарные исследования получают приоритетное значение.

Использование методов естественных наук в гуманитаристике и наоборот, подчас дает самые неожиданные результаты. Для того чтобы их квалифицированно применять, необходимо детальное знакомство с ними. И «Концепции современного естествознания» – одна из первых ступенек на пути к этому. Окружающий нас мир (природа) значительно превосходит границы человеческого общества, но при этом они тесно взаимосвязаны. Для адекватной оценки влияния природы на человеческое общество необходимо знакомство с ее общими законами, что и предполагает курс «Концепции современного естествознания».

Таким образом, при изучении «Концепций современного естествознания» необходимо выделить две составляющие этого процесса: информативная (получение необходимого минимума знаний) и концептуальная – заложенная в названии (привести эти знания в определенную систему).

Цель первого семинара – определить место естествознания в системе других наук и выявить его специфику, а для это. прежде всего. необходимо ознакомить слушателей с понятийным аппаратом данной дисциплины. Так это поможет для дальнейшего усвоения тем курса.

Обратите внимание на то, что существуют различные виды познавательной деятельности, и среди них важное место отводится научному познанию. Приведите примеры, которые помогут раскрыть сущность специфики данного познания.

Прежде всего, сделайте акцент на том, что формирование у студентов устойчивого мировоззрения невозможно без объективного взгляда на естественнонаучные процессы окружающего нас мира.

Вся наука, включая естествознание, является одной из важнейших форм культуры, причем в эпоху научно-технического прогресса науку по праву считают ведущей формой культуры, без которой немыслимо современное производство материальных и духовных благ. Традиционно бытует деление культуры на естественнонаучную и гуманитарную. В истории науки и философии существуют две крайние точки зрения по вопросу о соотношении естественнонаучной и гуманитарной культур.

Приверженцы одной точки зрения считают естествознание с его точными методами исследования образцом для всей науки в целом. Так, позитивисты (наиболее радикально представляющие эту точку зрения) возводят математическую физику в идеал науки, а методом построения любого научного знания провозглашают аксиоматико-дедуктивный метод математики.

Сторонники другой точки зрения утверждают, что подобный взгляд не учитывает всей сложности и специфики гуманитарного исследования, причем, некоторые из них даже отказываются признать какую-либо общность и единство между гуманитарным и естественнонаучным познанием.

В настоящее время многим ученым видение мира представляется живым и одухотворенны, устроенным по принципу не механизма, а организма, в котором целое важнее частей и каждая часть содержит в себе целое. В науке это осознание нарастает в основном, в связи с последними достижениями в биологии, физиологии, физике элементарных частиц и в космологии.

Общепринятой в настоящее время является точка зрения, признающая, что наличие определенного различия естественного и гуманитарного знания не отменяет сходства между ними, общих тенденций в их развитии. Как для современного естествознании, так и для гуманитарных дисциплин характерно усиление интеграционных процессов за счет прямых связей между науками и объединения методов исследования. Примером интеграционного процесса может служить комплексный подход к решению такой важной общечеловеческой проблемы, как охрана окружающей среды, с её экологической составляющей. Эта проблема находится на перекрестке технических наук, биологии, наук о Земле, медицины, экономики, математики и т.д.

Современные гуманитарные исследования не мыслятся без их технического оснащения - компьютеризации, оборудования психологических лабораторий, использования радиоизотопных методов определения возраста археологических находок и т.п. Экспериментальный метод из естественных наук проникает в общественные и гуманитарные науки (социологию, психологию и др.). С теоретизацией и математизацией наук связано распространение мысленного эксперимента.

Связь между гуманитарными и естественными науками не является однонаправленной. Так, результаты логических и лингвистических исследований используются в разработках информационных средств естествознания. Все большее значение приобретают совместные разработки естественников, гуманитариев, обществоведов и философов в сфере этических и правовых проблем науки. Актуализируются экономические и юридические вопросы организации науки, возрастает роль науковедческих разработок.

Одной из важнейших задач современности является гармоничное развитие человека и устранение противоречия между гуманитарной и естественно-научной культурами. Путь к решению этой задачи - не в дроблении естественнонаучных и гуманитарных знаний, а в их интеграции. Интеграционные процессы в науке основываются на том предположении, что мир един, а человек является его неотъемлемой частью и поэтому изучать этот мир необходимо в комплексе, для этого надо объединять усилия различных научных дисциплин, а не возводить между ними непреодолимую преграду.

В последние годы под влиянием научно-технической революции и возникновения таких новых общенаучных методов исследования, как системный подход, концепции самоорганизации и эволюции, прежняя конфронтация между естествоиспытателями и гуманитариями значительно ослабла.

По второму вопросу.

Скажите о том, что древнегреческое слово «метод» обозначает путь к достижению какой-либо цели. Поэтому в широком смысле слова под методом подразумевается упорядоченный и организованный способ деятельности, направленный на достижение определенной практической или теоретической цели. Следовательно, метод можно рассматривать как некоторую систематическую процедуру, которая состоит из последовательности определенных операций, применение которых приводит либо к достижению поставленной цели, либо приближает к ней. Если в первом случае применение заданных операций или приемов приводит к достижению цели, то во втором случае метод избавляет нас от действий наугад путем слепого перебора разных возможностей, с помощью многочисленных случайных проб и ошибок.

В науке используют эмпирический, теоретический и смешанный методы познания. Эмпирический метод подразделяется на наблюдение, эксперимент и измерение. Теоретический метод включает в себя идеализацию, формализацию, индукцию и дедукцию. К смешанным методам в науке относят анализ, синтез и моделирование. Приведите примеры теоретического и эмпирического осмысления поставленного того или иного вопроса научных знаний.

Наконец, существуют методы познания и исследования, которые являются универсальными или почти универсальными. К ним относятся, прежде всего, методы системного подхода, получившего широкое признание в современной науке. При системном подходе любые объекты исследования рассматриваются как элементы некоторой целостной совокупности, или системы, связанные между собой определенными отношениями, которые образуют структуру системы. Именно в результате взаимодействия этих элементов возникают общие, целостные свойства системы, которые качественно отличаются от свойств составляющих ее элементов и поэтому не сводятся к их сумме. Такие свойства называют эмерджентными, или возникающими, поскольку они образуются в процессе взаимодействия элементов системы. На этом основании часто говорят, что свойства системы как целого не сводятся к сумме свойств частей. Скажите и о том, современное познание разрешает и известный познавательный парадокс: как познать целое раньше частей, если это предполагает знание частей раньше целого? Познание части и целого осуществляется одновременно: выделяя части, мы анализируем их как элементы данного целого, а в результате синтеза целое выступает как диалектически расчленённое, состоящее из частей. Изучение частей является в конечном счёте единственно возможным путём изучения целого. В то же время результаты исследования частей входят в систему научного знания лишь благодаря тому, что они выступают как новое знание о целом. Анализ диалектической взаимосвязи части и целого является важнейшим методологическим принципом научного познания.

В науке периодически происходит смена научной парадигмы – основной модели мира или системы господствующих научных взглядов на окружающий мир. При этом надо учитывать, что каждая научная парадигма, как правило, формирует во всем обществе соответствующую естественнонаучную картину миропонимания.

В научном исследовании выделяются эмпирический и теоретический уровни исследования и организации знания. На эмпирическом уровне используют главным образом методы, опирающиеся на чувственно-наглядные приемы и способы познания, к которым относят наблюдения, эксперимент и измерения:

- наблюдение - преднамеренное и целенаправленное восприятие предметов и явлений, обусловленное поставленной задачей; наблюдения являются первоначальным источником информации, основными требованиями наблюдения являются систематичность, контролируемость и тщательность.

Научные наблюдения проводятся для сбора фактов, укрепляющих или опровергающих ту или иную гипотезу, выступающих основой для определенных теоретических обобщений. В наблюдении всегда сохраняется полная зависимость наблюдателя от изучаемого процесса, явления, его неучастие в процессе. Наблюдатель не может изменять объект, регулировать само протекание процесса, управлять им и контролировать его;

- эксперимент - метод познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления действительности. Эксперимент отличается от наблюдения активным характером, преобразующим воздействием на объект изучения. Эксперимент специально ставится так, чтобы можно было наблюдать процессы и явления в условиях, меньше всего подверженных воздействию посторонних факторов. Научный эксперимент как одна из форм практики выполняет функцию критерия истинности научного познания;

- измерение - это процесс, сравнения какой-либо величины с эталоном, единицей измерения.

Различают прямые и косвенные процедуры измерения. К косвенным относятся, например, измерения длин и длительностей объектов и процессов, которые удалены от нас или непосредственно не воспринимаются. Измерения не являются особым эмпирическим методом, а составляют необходимое дополнение любого серьезного научного наблюдения и эксперимента.

Теоретический уровень научного знания предполагает открытие законов, дающих возможность идеализированного описания и объяснения эмпирических ситуаций, т.е. осознания сущности явлений. На теоретическом уровне исследования выделяют следующие методы: аналогию, моделирование, идеализацию, интуицию, доказательство:

- аналогия - это прием познания, при котором на основании сходства объектов по одним признакам заключают об их сходстве и по другим признакам. Тот факт, что сходные в одном отношении объекты сходны и в некоторых других отношениях, лежит в основе не только аналогии как особого познавательного приема, но и метода моделирования;

- моделирование - это метод исследования объектов познания на их моделях меньшего или большего масштаба, обычно в специальных лабораторных условиях; назначение моделирования - дать по результатам опытов с моделями необходимые ответы о характере эффектов и о различных величинах, связанных с явлением в естественных условиях. Моделирование применяется тогда, когда трудно или невозможно изучать объект в естественных условиях.

Изучение какого-либо явления на его модели является особым типом эксперимента - модельным экспериментом;

- идеализация - процесс абстрагирования, мысленного создания понятий об идеализированных объектах, которые в реальном мире не существуют, но имеют прообраз. Примеры идеализации - "точка" в геометрии, "абсолютно черное тело", "идеальный газ" в физике. Образование подобных понятий достигается посредством предельного абстрагирования от свойств реальных предметов. Фактически идеализации используются как воображаемые модели реальных объектов;

- интуиция - способность постижения истины путем прямого ее усмотрения без обоснования с помощью доказательств, вид непосредственного знания, которое возникает как бы внезапно, вспышкой, неожиданно озаряя человека. Интуиции бывает достаточно для усмотрения истины, но ее недостаточно, чтобы убедить в этой истине других и самого себя. Для этого необходимо доказательство.

- доказательство - способ обоснования истинности суждения или теории с помощью логических умозаключений и практических средств (наблюдение, эксперимент).

Методы научного познания включают также общечеловеческие приемы мышления (анализ, синтез, сравнение, обобщение, индукцию, дедукцию и т.п.). Характер используемых в конкретной науке методов определяется в первую очередь спецификой ее предмета. Каждая наука, бесспорно, обладает своим собственным набором средств и методов исследования (например, оптические, радиотехнические, статистические методы). Эти частные, специальные приемы и способы исследования в разных науках могут заметно отличаться друг от друга. Но в процессе взаимопроникновения, дифференциации и интеграции научного знания типичными становятся ситуации, когда один предмет изучается несколькими методами, а несколько разных предметов - одним каким-то общим методом. Методы физики проникают в химию, методы физики и химии - в биологию (и наоборот). Молекулярная биология широко использует методы химии, молекулярной физики, рентгеноструктурного анализа и т.п.

По третьему вопросу.

Укажите на то, что процесс развития естествознания находит свое выражение не только в возрастании суммы накапливаемых положительных знаний, но затрагивает всю структуру естествознания. На каждом историческом этапе научное познание использует определенную совокупность методов, принципов и схем объяснения. Например, для античной натурфилософии основным способом получения знания было наблюдение, созерцание. Древнегреческие философы-мудрецы, не прибегая к систематическому исследованию и эксперименту, на основе еще бедного научного материала пытались единым взглядом охватить и объяснить всю окружающую действительность.

Всю историю естествознания пронизывает сложное диалектическое сочетание процессов дифференциации и интеграции знания. Так, становление естествознания в XV-XVI вв. характеризовалось расчленением единой науки древности, приведшим к появлению отдельных самостоятельных естественных наук: астрономии, физики, химии, биологии, а также целого ряда других, более частных естественных наук. Этот процесс был связан с разработкой экспериментального метода исследования природы, введенного в науку Галилео Галилеем (1564-1642). Дифференциация знания, осуществляемая по принципу "одна наука - один предмет", определяла главную тенденцию в развитии науки XIX в. Освоение новых областей реальности и углубление познания приводило к дроблению науки на все более специализированные области. Этот процесс был направлен на более тщательное и глубокое изучение отдельных явлений и процессов определенной области действительности.

В XX в. появилась тенденция к объединению методов исследования различных наук - интеграции знания. Типичной становится ситуация, когда один предмет изучается несколькими методами, а несколько разных предметов - одним методом. Методы физики проникают в химию, методы физики и химии - в биологию. Молекулярная биология, например, широко использует методы химии, молекулярной физики, рентгеноструктурного анализа и т.д.

Интеграционные процессы в современном естествознании характеризуются образованием комплексов взаимодействующих наук на основе изучения единого объекта с привлечением методов исследования многих наук, созданием общенаучных теорий (теория электромагнетизма, квантовая механика, теория строения атома), выработкой общенаучных понятий (энтропия, симметрия, информация, система и т.д.). Интеграция знания способствовала образованию междисциплинарных наук - новых наук, находящихся на стыке нескольких традиционных научных дисциплин, возникающих в результате объединения их методов исследования в рамках новой самостоятельной научной дисциплины. Так возникли биофизика, биохимия, астрофизика, геофизика, геохимия, молекулярная биология и т.д. Интегрирующую, синтезирующую функцию выполняют такие общие науки, как термодинамика, кибернетика и синергетика, изучающие определенные аспекты многих форм движения (процессы управления, самоорганизации систем и др.), или предельно общие науки, объединяющие фактически все другие отрасли знания, - математика и философия. В последнее время тенденция к интеграции наук становится ведущей, доминирующей.

Обратите внимание на то, что развитие естествознания рассматривается с позиции исторической смены естественнонаучных картин мира. Понятие научная картина мира активно используется в естествознании и философии с конца XIX в. Существуют общенаучные картины мира и картины мира с точки зрения отдельных наук - физическая, биологическая, астрономическая и т.п.; с точки зрения каких-то господствующих, просто авторитетных в то или иное время представлений, методов, стилей мышления - вероятностно-статистическая, эволюционистская, системная, информационно-кибернетическая, синергетическая и т.п. картины мира. В мировоззренческом и методологическом отношении научные картины мира выполняют функции связующего звена между философией и отдельными науками, специальными научными теориями. Научная картина мира не является совокупностью общих знаний, она представляет целостную систему представлений об общих свойствах, сферах, уровнях и закономерностях природы. Научная картина мира - это особая форма систематизации знаний, преимущественно качественное обобщение и мировоззренческо методологический синтез различных научных теорий.

При рассмотрении смены физических картин мира мы видим, что в XVI--XVII вв. вместо натурфилософской утвердилась механистическая картина мира, распространившая на все явления в мире законы механики Галилея-Ньютона, которые принимались за основу всех других законов природы. Господствующее положение в научном познании в духе этой картины мира занял односторонний анализ, разделивший мир на группы обособленных и неизменных самих по себе явлений. В XIX в. в рамках механистической картины сложилась термодинамическая картина мира, основанная на молекулярно-кинетической концепции и вероятностно-статистических законах. Окончательное крушение механистической картины мира вызвала концепция электромагнитного поля, развитая М. Фарадеем и Дж. Максвеллом во второй поло вине XIX в. Если до Максвелла физическая реальность мыслилась в виде материальных точек, то после него физическая реальность предстала в виде непрерывных полей, не поддающихся механистическому объяснению.

В этот момент наступила эра принципиально новой физической картины мира, трансформировавшейся в XX в. в релятивистскую и квантовомеханическую картины мира. В XX в. на роль лидера научного познания наряду с физикой претендует и биология, к которой относятся такие мощные направления, как эволюционное учение, генетика и экология, ставшая наукой о биосфере в целом. Биологическая картина мира (к которому принадлежит и человек) соседствует с аналогичными построениями, основанными на системных исследованиях, кибернетике и теории информации.

Укажите на то, что в последние годы на первый план все больше выходит новое междисциплинарное направление исследований, именуемое синергетикой, порожденное переходом науки к познанию сложно организованных эволюционирующих систем. Это направление возникло в начале 70-х годов и связано в первую очередь с именами И. Пригожина и Г. Хакена. Синергетика ставит целью познание общих принципов самоорганизации систем самой разной природы - от физических до социальных, лишь бы они обладали такими свойствами, как открытость, нелинейность, неравновесность, способность усиливать случайные флуктуации.

Обратите внимание на то, что более подробно эту тему рассмотрите в соответствующем разделе лекционного материала.

Вопросы для самоконтроля:
1.Что такое наука и каковы её функции ?

2.Чем характеризуется взаимосвязь и отличие естественнонаучных от гуманитарных наук?

3.Чем характеризуется теоретический и эмпирический уровни познания?

4.Что такое научный метод?

5.Какова классификация научных методов в естествознании?
Тесты
1. Наука это:

а) часть духовной культуры общества;

б) способ познания и освоения мира;

в) мировоззрение;

г) высшая ценность человеческой цивилизации.
2. Что является отличительной чертой гуманитарных наук?

а) они рассматривают мир как объективно существующий, изучают структуру этого мира, природу его элементов;

б) они изучают мир сотворенный человеком со стороны его духовного содержания и культурной ценности;

в) они основаны на разделении субъекта (человека) и объекта (природы);

г) отличительных черт нет.

3. Естествознание – это:

а) сумма наук о природных явлениях;

б) сложная совокупность наук о природе;

в) система знаний о природе;

г) наука, описывающая явления природы.
4. Понятие концепции включает в себя

а) наглядные модели;

б) общие принципы исследования и объяснения;

в) теоретические законы;

г) определённый способ понимания (трактовки, восприятия) какого-либо предмета, явления или процесса; основная точка зрения на предмет; руководящая идея для их систематического освещения.
5. Уровнями научного познания являются:

а) эмпирический;

б) теоретический;

в) обыденный;

г) теологический.
6. Свойство научного знания, связанное с постоянной проверкой полученных результатов, называется…

а) точностью;

б) теоретичностью;

в) достоверностью;

г) системностью.
7. Процесс мысленного выделения какого-то одного, важного для данной научной теории свойства или отношения:

а) идеализация;

б) аналогия;

в) абстрагирование;

г) моделирование
8. Метод познания, при помощи которого явления действительности исследуются в контролируемых и управляемых условиях:

а) эксперимент;

б) наблюдение;

в) индукция;

г) синтез.

9. Наблюдение, сравнение, измерение, описание и эксперимент это методы:

а) эмпирического уровня;

б) теоретического уровня;

в) обыденного уровня;

г) теологического уровня.
10. Метод познания, основанный на изучении каких-либо объектов посредством их моделей:

а) моделирование;

б) аналогия;

в) эксперимент;

г) наблюдение.

Семинар №2 по теме: «Физические концепции описания природы».

Время 2 часа

Цели занятия:

- уяснение научного обоснования физических концепций;

- раскрытие сущности структурной организации материи;

- объяснение фундаментальных законов физики.

Вопросы для обсуждения:

1. Корпускулярно-волновой дуализм.

2. Классическая термодинамика и её законы.

3. Фундаментальные концепции современной физики.

Темы докладов и рефератов

1. Развитие представлений о пространстве и времени.

2. Структурные уровни организации материи.

3. Закон сохранения энергии в макроскопических процессах.

4. Порядок и хаос. Стрела времени.

5. Динамические и статистические закономерности в природе.

Рекомендуемая литература

Основная:

1. Гачев Г.Д. Гуманитарный комментарий к физике и химии. – М.: Логос,2003.

2. Данн Д.У. Эксперимент со временем. – М.: Аграф,2003.

4. Кедров Б.М. Предмет и взаимосвязь естественных наук. – М.:Наука,1967.

5. Компанеец А.С. Симметрия в микро – и макромире. –М.: Наука,1978.

6. Концепции современного естествознания: учебник для вузов

под ред. С.И.Самыгина.- Ростов-Н-Д.: Феникс, 2008.

7. Тулинов В.Ф. Концепции современного естествознания.- М.: ЮНИТИ, 2010.

8. Шустер Г. Детерминированный хаос. – М.: Мир, 1988.

9. Энгельс Ф. Диалектика природы. – Л., 1973.

Дополнительная:

1. Бор Н. Атомная физика и человеческое познание. М., 1961.

2. Борн М. Эйнштейновская теория относительности. М., 1964.

3. Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. М., 1989.

4. Гинзбург В.Л. О теории относительности. М., 1979.

5. Гудков Н.А. Идея «великого синтеза» в физике. Киев, 1990.

6. Делокаров К.Х. Философские проблемы теории относительности. М., 1973.

7. Зигель Ф.Ю. Неисчерпаемость бесконечности. М., 1984.

8. Капра Ф. Дар физики. СПб., 1994.

9. Новиков И.Д. Куда течет река времени? М., 1990.

10. Панченко А.И. Философия. Физика. Микромир. М., 1988.

11. Пахомов Б.Я. Становление физической картины мира. М., 1985.

12. Свечников Г.А. Причинность и связь состояний в физике. М., 1971.

13. Хокинг С. Стрела времени // Природа. 1990. № 1.

По первому вопросу

Для начала следует определиться, в чем состоит квантовая теория поля, какое место в ней занимают понятие «вакуум», а также «взаимодействие микрочастиц с вакуумом». Затем следует определить место, которое занимает данная концепция в системе современной физики.

Прежде всего, скажите, что вещество и поле в современном естествознании причисляют к различным проявлениям материи. К особой форме материи относят и физический вакуум, в котором, как считается, непрерывно появляются и исчезают так называемые виртуальные частицы. Кипящий виртуальными частицами вакуум является средой, передающей электромагнитные и другие взаимодействия.

Обратите внимание на то, что кроме электромагнитного взаимодействия, выделят - гравитационное, сильное и слабое взаимодействия. В микромире проявляет себя корпускулярно-волновой дуализм материальных образований, не столь заметный в макро - и мегамире.

Скажите что, новый радикальный шаг в развитии физики был связан именно с распространением корпускулярно-волнового дуализма на мельчайшие частицы вещества — электроны, протоны, нейтроны и другие микрообъекты. В классической физике вещество всегда считалось состоящим из частиц, и потому волновые свойства казались явно чуждыми ему. Тем удивительнее оказалось обнаружение существования у микрочастиц волновых свойств.

Первым гипотезу о наличии волновых свойств у микрочастиц материи высказал в 1924 г. известный французский ученый Л. де Бройль. По-видимому, он руководствовался при этом интуитивной идеей о симметрии между веществом и полем и особенно новыми взглядами на свет, элементарные объекты которого — фотоны — обладают одновременно волновыми и корпускулярными свойствами. Несмотря на коренное различие между веществом и полем, такая глубокая аналогия оказалась верной и послужила исходной точкой для разработки новой квантовой физики.

Было установлено, что как фотоны, так и вещественные частицы, такие, как электрон, протон, нейтрон и другие, обладают не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Это принципиально новое явление, названное впоследствии дуализмом волны и частицы. С этим явлением связаны принципы относительности и неопределенности.

Впервые принцип относительности был установлен Галилеем, но окончательную формулировку получил лишь в механике Ньютона.

Принцип относительности утверждает, что во всех инерциальных системах все механические процессы описываются одинаковым образом, т.е. посредством законов, имеющих ту же самую математическую форму.

Иначе говоря, в таких системах законы движения тел описываются теми же самыми математическими уравнениями или формулами. Как принято говорить в науке, они являются ковариантными, т.е. выражаются той же самой математической формой.

Принцип неопределенности впервые сформулировал известный немецкий физик В. Гейзенберг (1901—1976) в виде соотношения неточностей при определении сопряженных величин в квантовой механике. Теперь его обычно называют принципом неопределенности. Принцип неопределенности постулирует: невозможно с одинаковой точностью определить и положение, и импульс микрочастицы. Произведение их неточностей не должно превышать постоянную Планка.

Принцип неопределенности, по крайней мере, в настоящее время считается фундаментальным положением квантовой механики и неявно фигурирует в ней во всех рассуждениях. Теоретически не исключается возможность отклонения этого принципа и соответственно изменения связанных с ним законов квантовой механики, но пока он считается общепризнанным.

Из принципа неопределенности непосредственно следует, что вполне возможно осуществить эксперимент, с помощью которого можно с большой точностью определить положение микрочастицы, но в таком случае импульс ее будет определен менее точно. Квантовая физика фундаментально отличается от классической физики тем, что ее предсказания имеют лишь вероятностный характер и потому она не обеспечивает точных предсказаний, к каким мы привыкли в классической механике.

Если поведение микрообъектов можно рассматривать как с корпускулярной, так и волновой точки зрения, то каким образом можно описывать их поведение в целом? Очевидно, что ни корпускулярная, ни волновая картина в отдельности не дают адекватного их описания. В силу кажущейся противоречивости корпускулярных и волновых свойств Н. Бор в 1927 г. выдвинул принцип дополнительности для квантовомеханического описания микрообъектов, согласно которому корпускулярная картина такого описания должна быть дополнена альтернативным волновым описанием.

Действительно, в одних экспериментах микрообъекты, например электроны, ведут себя как типичные корпускулы, в других — как волновые структуры. В настоящее время принцип дополнительности пытаются использовать не только в квантовой физике, но и во всех тех случаях, когда приходится описывать явления или процессы с противоречащими свойствами. Следует, однако, иметь в виду, что в квантовой физике необходимость использования этого принципа обусловлена дискретной природой ее объектов и квантовым характером величин, которые применяются при их описании.

По второму вопросу

Прежде всего, надо сказать о том, что классическая термодинамика возникла из обобщения многочисленных фактов, описывающих явления передачи, распространения и превращения тепла. Самым очевидным является тот факт, что распространение тепла представляет собой необратимый процесс. Хорошо известно, например, что тепло передается от горячего тела к холодному, а не наоборот.

Вместе с тем путем точных экспериментов было доказано, что тепловая энергия превращается в механическую энергию в строго определенных количествах. Существование такого механического эквивалента теплоты впервые установил английский ученый Дж.П. Джоуль, который высказал предположение, что соответствующие эквивалентные отношения должны существовать при превращении других форм энергии в теплоту. При этом оказывалось, что во всех этих превращениях одна форма энергии переходила в другую в строго определенных количествах.

Все многочисленные эмпирические факты передачи и превращения тепловой энергии нашли свое обобщение и теоретическое объяснение в законах классической термодинамики.

Первый закон термодинамики, который называют также первым ее началом, утверждает, что во всех тепловых превращениях энергия не возникает из ничего и не исчезает никуда, а остается постоянной.

Второго закон термодинамики: невозможно получить работу за счет энергии тел, находящихся в термодинамическом равновесии.

Этот закон термодинамики можно сформулировать проще, как впервые это сделал французский ученый Н. Карно (1796—1832): невозможно осуществить процесс, единственным результатом которого было бы превращение тепла в работу при постоянной температуре.

В дальнейшем немецкий физик Р. Клаузиус (1822—1888) использовал для формулировки второго закона термодинамики понятие энтропии как особой функции состояния системы, по изменению которой можно судить о направлении термодинамических процессов.

Обратите внимание на энтропию и скажите что, энтропия замкнутой термодинамической системы, т.е. системы, которая не обменивается с окружением ни энергией, ни веществом, возрастает и достигает максимума в точке термодинамического равновесия. Во всех необратимых процессах она возрастает или, по крайней мере, не убывает. Сам Клаузиус ввел понятие энтропии для количественной формулировки второго начала термодинамики, которое определяет направление тепловых процессов. Энтропия характеризует степень вырождения, или обесценения, тепловой энергии или меру необратимости самопроизвольного перехода энергии.

Когда энтропия системы возрастает, то соответственно усиливается беспорядок в системе. А это означает, что такие системы эволюционируют в сторону увеличения в них энтропии, беспорядка, хаоса и дезорганизации, пока не достигнут точки термодинамического равновесия, в которой всякое производство работы становится невозможным.

В заключение скажите что, достижение классической термодинамики состоит в том, что она впервые ввела в физику понятие времени, правда, в своеобразной форме, а именно в форме необратимого процесса возрастания энтропии в системе. Чем выше энтропия системы, тем больший временной промежуток она прошла в своей эволюции.

По третьему вопросу

Следует сказать, что, когда говорят о современной физике, обычно имеют в виду две фундаментальные концепции, возникшие в двадцатом веке - квантовую теорию и теорию относительности. В последнее двадцатилетие возникла еще одна теория, носящая глубокий характер, - теория коллективных явлений или синергетика. Ко всем трем в полной мере можно отнести все то, что говорилось во Введении применительно к теориям вообще как к моделям, порождаемым разумом. Однако прежде чем ознакомиться с их основными идеями, напомним вкратце, с чем подошла наука к рубежу ХIХ-ХХ веков и чем был вызван кризис, вследствие которого и возникла современная физика.

Укажите, что классическая физика началась с И.Ньютона, который последовательно описал механические процессы движения и взаимодействия макроскопических тел на основе созданного им математического языка бесконечно малых. В этом было отступление от атомистических воззрений, но это привело к значительному продвижению в описании и понимании природы. Несмотря на то, что в настоящее время его подход кажется естественным и очевидным на фоне абстрактных представлений современной физики, и с него начинают знакомство с этой наукой в школе, в то время понадобилось почти семьдесят лет, чтобы этот подход окончательно утвердился в умах ученых. Дав свое определение понятиям скорости, ускорения, силы, массы, Ньютон сформулировал законы динамики в виде связей между этими величинами. Проанализировав законы движения небесных тел, обнаруженных Т.Браге и И.Кеплером, он установил закон всемирного тяготения, введя в науку меру гравитационного взаимодействия тел в нашей Вселенной. В результате удалось научиться точно предсказывать солнечные затмения и понять природу морских приливов. Отличительной чертой классической механики являлась обратимость движений во времени, что следовало из соответствующих уравнений. При описании механических процессов в различных системах координат, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, следовало использовать принцип относительности Галилея, состоявший в том, что на ускорения тел, явившиеся следствием их силового взаимодействия, относительное движение систем отсчета никакого влияния не оказывает, и никакими механическими опытами невозможно установить, какая именно из систем движется. Для расчета достаточно просто сложить скорость движения тела в данной системе отсчета и скорость относительного движения систем отсчета. Поэтому можно выбрать наиболее удобную систему отсчета и работать с ней.

Скажите, что, например, в движущемся вагоне отпущенный камень упадет вдоль вертикальной прямой, но при наблюдении с неподвижной платформы его траектория будет иметь вид кривой линии - параболы. Если описать движение (и предсказать положения камня) в системе движущегося вагона (что проще), то, чтобы сказать, когда и в какой точке он будет при наблюдении с платформы, достаточно просто учесть относительную скорость (скорость вагона) в конечном ответе.

Затем перейдите характеристики сплошных сред, сказав при этом, что сплошные среды, такие, как жидкости и газы, явились предметом термодинамики. Между их параметрами (давлением, объемом, температурой, химическим составом) были также установлены количественные соотношения - закон Менделеева-Клапейрона завершил усилия Бойля, Мариотта, Гей-Люссака и Шарля, направленные на изучение поведения газов и жидкостей. Понятие теплоты было отождествлено с энергией, а представления о газах как о системах множеств маленьких молекул позволило связать законы термодинамики и механики в молекулярно-кинетической теории. Этот обобщающий шаг укрепил представление о единстве и познаваемости мира. В XIX веке трудами Дж.Максвелла и Л.Больцмана в строго детерминированный мир механических движений молекул были введены идеи теории вероятности. Удивительная (для механики) необратимость ряда термодинамических явлений (молекулы, разлетевшись из половины сосуда по всему сосуду, никогда вновь не соберутся в половине, хотя из механики это никак не следует; тепло от нагретого тела, перейдя к холодному, никогда не вернется обратно, и термодинамическое равновесие самопроизвольно не нарушится) нашла свое объяснение с точки зрения теории вероятности при учете гигантского числа молекул (порядка 1019 штук в кубическом сантиметре) в любом макроскопическом объеме. Это, между прочим, означает, что упорядоченность в замкнутой (термодинамической) системе никогда не возрастает. Выравнивание температуры и разрушение существующих структур - такова судьба косной материи (в отличие от живых систем, в которых наблюдается усложнение, т.е. образование структур). Механические устройства с тепловыми двигателями явили собой практическое воплощение научных идей молекулярной физики и термодинамики.

Далее укажите на новый тип явлений, прежде всего электрических и магнитных, которые потребовали новой концепции. И она была дана Дж.Максвеллом на основе опытных данных Ампера и Фарадея. Язык теории Максвелла был все той же математикой бесконечно малых - дифференциальными уравнениями. Непрерывность возобладала и потребовала введения понятия физического поля - области пространства, каждой точке которой поставлено в соответствие одно или несколько чисел. Соотношения между характеристиками полей позволяли предсказать эффекты, которые удалось пронаблюдать на опыте. Электрические машины и радиосвязь отразили научный прогресс, и это было замечательной иллюстрацией успеха теории. Но радиоволны были волнами, а, значит, требовали среды, в которой они могли бы распространяться. Эта среда - мировой эфир, пронизывающий все пространство, - могла бы послужить абсолютной системой отсчета, тем самым укрепив единство мира. Значит, вопрос состоял в том, чтобы как-то ее обнаружить. "Как-то" - потому, что свойства ее были уж очень экзотическими. С одной стороны, огромная Земля летит сквозь эфир со скоростью 30 км/сек, но никакого торможения зарегистрировать не удается (маленькая пуля, вылетев из ружья со скоростью несколько сот метров в секунду, пролетит в воздухе всего несколько километров). Получается, что он очень разреженный. С другой стороны, скорость радиоволн в эфире - 300000 км/сек, что должно соответствовать неимоверным плотности и жесткости этой среды (скорость звуковых волн стали порядка нескольких километров в секунду).

При этом добавьте, любопытно, что по сравнению с термодинамикой роль теории вероятности в квантовой теории стала более фундаментальной - фактически у математических понятий появился физический смысл. Если раньше теория вероятности использовалась в основном для статистического осреднения параметров систем, содержащих большое количество частиц, то теперь даже одна частица перемещалась в пространстве так или иначе лишь с определенной вероятностью, понятие траектории перестало иметь смысл.

Следующей важной концепцией, приобретшей конкретные черты в связи с появлением квантовой теории, была концепция атома. В начале века эту неделимую частицу представляли себе в виде капли положительно заряженной жидкости, в которой плавали отрицательно заряженные электроны. В целом атом был электрически нейтрален и весьма устойчив. Такая модель в общем неплохо описывала наблюдаемые свойства, за исключением спектров излучения или поглощения. Если газ атомов подвергнуть воздействию, например, пропустить электрический разряд через этот газ, то атомы испускают электромагнитное излучение. Такое излучение (световое) можно видеть в газоразрядных трубках. Оказалось, что испускаемый свет имеет не сплошной спектр, как, скажем, Солнце или лампа накаливания, а линейчатый, то есть в нем присутствуют лишь линии определенных длин волн (частот, цветов). Если взять водород, в атоме которого имеется только один электрон, то с помощью капельной модели можно предсказать появление линии излучения, но только одной. Электрон мог бы колебаться в окружающей положительной жидкости и в соответствии с теорией Максвелла испускать электромагнитную волну. Но лишь одной частоты. Бальмер же в эксперименте обнаружил целую серию линий различных частот. Мало того, и в инфракрасной, и в ультрафиолетовой областях также обнаружились серии линий излучения. Известный опыт Резерфорда, в котором положительно заряженные альфа-частицы пролетали сквозь вещество фольги, практически не отклоняясь (только малая часть их отражалась в обратную сторону), решительно противоречил капельной модели атома. Резерфорд предположил, что атом представляет собой динамическую систему наподобие солнечной: вместо Солнца в центре находится массивное положительно заряженное ядро (это от него отскакивают налетающие положительные частицы), а вокруг него по орбитам движутся отрицательно заряженные электроны. Таким образом, большая часть атома оказывается пустой - через нее-то и летят пролетающие частицы. Но классическая электродинамика не допускает устойчивого существования подобной системы. Движущийся ускоренно заряд, а вращающийся по орбите электрон именно таким и является, испускает энергию и должен очень быстро упасть на ядро, что соответствует "исчезновению" атома, похожего на солнечную систему. Но атом устойчив. Нильс Бор сформулировал новый постулат. Он провозгласил, что законы микромира и здесь отличаются от законов макромира, и электрон в атоме может двигаться по орбите и не излучать. Но не по всякой орбите, а только по такой, длина которой соответствует целому числу длин волн Де-Бройля, соответствующих движущемуся электрону. Ясно, что разным скоростям движения будут соответствовать разные радиусы орбит. Если же электрон каким-то образом (скажем, под воздействием внешнего поля) перескакивает с орбиты на орбиту, то его энергия (точнее, энергия атома в целом) меняется, а разность этих энергий излучается (или поглощается) в виде кванта с частотой, определяемой согласно Планку. Расчет привел к блестящему согласию с экспериментальными результатами Бальмера. Таким образом, был установлен еще один закон микромира, противоречащий здравому смыслу, но позволяющий точно предсказать поведение микросистем.

Открытое в конце прошлого века Беккерелем, а затем исследованное Пьером и Мари Кюри, Резерфордом, Чедвиком, Ферми явление радиоактивности, указало на сложный состав "атома", и микромир обогатился новыми обитателями - протонами, нейтронами, нейтрино и другими элементарными частицами. Все они подчинялись неочевидным законам квантовой механики.

Обратите внимание на то, что наиболее важной отличительной чертой новой физики явилась именно ее концептуальная основа, основа на концепции, принципиально неустранимый разрыв между входными условиями и наблюдаемыми результатами, требующий построения аксиоматической теории.

Сложившаяся ситуация позволяет ужесточить принцип относительности Галилея и заявить, что никаким физическим экспериментом невозможно установить, которая из инерциальных систем отсчета движется, хотя пока что мы убедились в этом только для оптических экспериментов. Но, как и в случае с моделью атома Резерфорда, это приводит к логическому противоречию: из опыта Майкельсона-Морли следует, что выделенной системы отсчета нет, и, оставаясь в рамках классической физики и пользуясь обычной формулой Галилея для сложения скоростей, мы должны были бы честно сложить скорости света и Земли. Но тогда опыт Майкельсона-Морли должен был бы дать другой результат. Значит, как и в случае микромира, необходим новый постулат.

Его сформулировал А.Эйнштейн: скорость света, т.е. скорость перемещения возмущения электромагнитного поля, измеренная из любой инерциальной системы отсчета, имеет одно и то же значение независимо от относительного движения систем. Принять (и воспринять) его сложнее, чем постулат Бора, поскольку восприятие движения волн (хоть и не световых) входит в повседневный опыт человека, в отличие от восприятия поведения микрочастиц. Отчасти справиться с недоумением по поводу этого странного утверждения о независимости скорости света от системы ее отсчета можно, подумав о следующей аналогии: скорость звука не меняется в зависимости от того, измерим ли мы ее с разбега или стоя неподвижно. Частота звука - да, меняется, и все слышали, как меняется тон гудка локомотива, когда он проезжает мимо. Но скорость звука, испускаемого гудящим локомотивом, измерим ли мы ее, находясь в едущем вагоне или стоя на платформе, остается той же. Этот пример не эквивалентен ситуации со светом (уже потому, что звук распространяется в среде, которой для света не нашлось), но схож с ней.

Теперь для того, чтобы последовательно описывать наблюдаемые явления, приходится посягнуть на такие фундаментальные характеристики, как пространственные размеры и течение времени: следствием двух новых постулатов (уточненного принципа относительности и независимости скорости света от инерциального движения системы отсчета) является то, что размеры объектов и времена процессов зависят от того, по отношению к какой системе отсчета - движущейся или неподвижной относительно наблюдаемого объекта или явления - мы их измеряем. Это было осознано А.Эйнштейном в 1905 году и легло в основу так называемой специальной теории относительности.

Дальнейшее развитие этих идей привело А.Эйнштейна к созданию общей теории относительности, также называемой теорией гравитации или геометродинамикой, согласно которой гравитационное "притяжение" тел является лишь наблюдаемым эффектом, в основе которого лежит геометрия нашего пространства, точнее единого пространства-времени. Находящиеся в нем массы искривляют его подобно тому, как прогибается двумерная упругая мембрана, если положить на нее тяжелый шарик: вталкивая в получившийся "раструб воронки" еще один шарик, мы увидим, как он скатится к первому или будет кружить вокруг него ("под действием сил гравитационного притяжения", - полагал Ньютон). Нечто подобное, согласно общей теории относительности, происходит и в случае трехмерного пространства. Предсказания этой странной теории подтвердились при измерении скорости поворота большой полуоси эллиптической орбиты Меркурия при его движении вокруг Солнца. Кроме того, из этой теории следует, что лучи света должны были бы отклоняться при прохождении мимо массивного тела вроде звезды. При соответствующих измерениях во время Солнечного затмения это было зарегистрировано. В настоящее время релятивистские эффекты непосредственно учитываются при конструировании спутниковых систем GPS (Global Positioning System), обеспечивающих навигацию на поверхности Земного шара с высокой точностью. Существование (гипотетических) загадочных черных дыр, также следует из этой теории.

В заключение этого вопроса скажите несколько слов о концепции, возникшей в последней четверти нашего века и ставшей своеобразным связующим звеном между мирами живой и неживой природы. Оказалось, что если от рассмотрения замкнутых систем многих тел перейти к рассмотрению открытых, то есть таких, которые тем или иным способом обмениваются энергией с окружающей средой, то возможно усиление флуктуаций, в результате которого в хаотической системе возникает упорядоченность, структура. Скажите, что, наиболее наглядным примером является образование перистых облаков. Облака - это мельчайшие частички жидкой воды или твердого льда, находящиеся в сложной системе воздушных потоков, и обычное кучевое облако, несмотря на опознаваемую форму (паттерн), структуры все же не имеет. Однако в определенных условиях она возникает, и появляются перистые облака с правильным чередованием равноотстоящих перьев. Это так называемый кооперативный эффект. Нечто подобное происходит и в такой непохожей системе, как лазер, где в результате кооперативного эффекта происходит согласованное излучение электромагнитных волн. С этой точки зрения процессы лазерной генерации были исследованы Г.Хакеном. И в случае фазовых переходов, сопровождающихся сменой симметрии, также играют роль кооперативные эффекты, и в химических реакциях особого рода. Такое совместное взаимодействие частиц с образованием структур получило название синергетики.

Укажите, что большой вклад в исследование коллективных явлений в открытых системах был сделан И.Пригожиным, разработавшим так называемую нелинейную динамику и доказавшим, что неравновесие в термодинамической системе может быть причиной возникновения порядка. Таким образом, налицо образование структур в неживой материи, то есть свойство, которое считалось присущим лишь живому веществу. Самоорганизация проявляется в форме гигантской коллективной флуктуации, поведение которой не может быть описано в рамках традиционной статистической физики. В состоянии такого перехода элементы системы ведут себя коррелированно, хотя до этого они пребывали в хаотическом движении.

И, наконец, Тома разработал теорию катастроф - скачкообразных изменений, возникающих в виде внезапного ответа системы на плавное изменение внешних условий, - накопление мелких незначительных воздействий, в конце концов, вызывает лавинообразный срыв. Примером такого сорта явлений является накопление песка, высыпающегося тонкой струйкой на поверхность: сначала он просто рассыпается по ней, затем вырастает конус и в какой-то момент, когда количество песка в верхней части конуса превысит критическое значение, происходит обвал, а затем вновь наступает равновесие и накопление новой массы сверху.

В заключение данного вопроса скажите, что эта теория дает универсальный метод исследования всех скачкообразных переходов, разрывов, внезапных качественных изменений. << предыдущая страница следующая страница >>