Módszer a kognitív és gyakorlati tevékenység szabályainak, módszereinek összessége, amelyet a vizsgált tárgy természete és törvényei határoznak meg.

A megismerési módszerek modern rendszere rendkívül összetett és differenciált. A megismerési módszerek legegyszerűbb osztályozása magában foglalja azok felosztását általános, általános tudományos és specifikus tudományos csoportokra.

1. Általános módszerek jellemezze a kutatás technikáit és módszereit a tudományos ismeretek minden szintjén. Ide tartoznak az elemzés, szintézis, indukció, dedukció, összehasonlítás, idealizálás stb. módszerek. Ezek a módszerek annyira univerzálisak, hogy még a hétköznapi tudat szintjén is működnek.

Elemzés Egy tárgy mentális (vagy valós) feldarabolásának, alkotóelemeire bontásának eljárása annak érdekében, hogy azonosítsák azok rendszerbeli tulajdonságait és kapcsolatait.

Szintézis- a vizsgált objektum elemzés során kiválasztott elemeinek egyetlen egésszé egyesítése művelete.

Indukció- érvelési módszer vagy ismeretszerzési módszer, amelyben bizonyos premisszák általánosítása alapján általános következtetést vonnak le. Az indukció lehet teljes vagy nem teljes. A teljes indukció akkor lehetséges, ha a premisszák lefedik egy adott osztály összes jelenségét. Az ilyen esetek azonban ritkák. Az, hogy egy adott osztály összes jelenségét nem tudjuk figyelembe venni, tökéletlen indukció alkalmazására kényszerít, amelynek végső következtetései nem szigorúan egyértelműek.

Levonás- érvelési mód vagy módszer az ismeretek általánosról a konkrét felé történő áthelyezésére, azaz. az általános premisszáktól a konkrét esetekre vonatkozó következtetések felé történő logikai átmenet folyamata. A deduktív módszer szigorú, megbízható tudást nyújthat, az általános premisszák igazságának és a logikai következtetés szabályainak betartása mellett.

Analógia- olyan megismerési módszer, amelyben a hasonlóság jelenléte a nem azonos tárgyak jellemzőiben lehetővé teszi, hogy feltételezzük a hasonlóságukat más jellemzőkben. A fény vizsgálata során feltárt interferencia és diffrakció jelenségei tehát lehetővé tették, hogy következtetést vonjunk le annak hullámtermészetére, hiszen korábban a hangban is ugyanazokat a tulajdonságokat rögzítették, amelyek hullámtermészetét már pontosan megállapították. Az analógia a gondolkodás világosságának és vizualizálásának nélkülözhetetlen eszköze. De Arisztotelész arra is figyelmeztetett, hogy „az analógia nem bizonyíték”! Csak sejthető tudást adhat.

Absztrakció- olyan gondolkodásmód, amely abból áll, hogy elvonatkoztatunk a vizsgált tárgy megismerési tulajdonságaitól és kapcsolataitól a lényegtelen, jelentéktelen tulajdonságoktól, ugyanakkor kiemeljük a vizsgálat kontextusában fontosnak és jelentősnek tűnő tulajdonságait.

Eszményítés- gondolati koncepcióalkotás folyamata a való világban nem létező, de prototípussal rendelkező idealizált tárgyakról. Példák: ideális gáz, teljesen fekete test.

2. Általános tudományos módszerek– modellezés, megfigyelés, kísérlet.

A tudományos ismeretek kezdeti módszerét tekintjük megfigyelés, azaz a tárgyak tudatos és céltudatos tanulmányozása, az emberi érzékszervi képességek – érzetek és észlelések – alapján. A megfigyelés során csak a vizsgált tárgyak külső, felületes vonatkozásairól, minőségeiről, jellemzőiről lehet információt szerezni.

A tudományos megfigyelések eredménye mindig a vizsgált tárgy leírása, amelyet szövegek, rajzok, diagramok, grafikonok, diagramok stb. formájában rögzítenek. A tudomány fejlődésével a megfigyelés összetettebbé és közvetettebbé válik a különféle technikai eszközök, műszerek, mérőműszerek használatával.

A természettudományos ismeretek másik fontos módszere az kísérlet. A kísérlet a tárgyak aktív, célzott kutatásának módja ellenőrzött és ellenőrzött körülmények között. A kísérlet magában foglalja a megfigyelési és mérési eljárásokat, de nem korlátozódik ezekre. Végül is a kísérletezőnek lehetősége van kiválasztani a szükséges megfigyelési feltételeket, kombinálni és variálni, elérve a vizsgált tulajdonságok megnyilvánulásának „tisztaságát”, valamint beavatkozni a vizsgált folyamatok „természetes” lefolyásába, ill. akár mesterségesen reprodukálni is őket.

A kísérlet fő feladata általában egy elmélet előrejelzése. Az ilyen kísérleteket ún kutatás. A kísérlet másik fajtája az jelölje be- bizonyos elméleti feltételezések megerősítésére szolgál.

Modellezés- egy módszer a vizsgált tárgy lecserélésére valami hasonlóval, számos, a kutatót érdeklő tulajdonságban és jellemzőben. A modell tanulmányozásából nyert adatok ezután bizonyos módosításokkal átkerülnek a valós objektumra. A modellezést főként akkor alkalmazzák, ha egy objektum közvetlen tanulmányozása vagy lehetetlen (nyilvánvalóan az atomfegyverek tömeges használatából eredő „nukleáris tél” jelenségét jobb, ha nem teszteljük, kivéve egy modellen), vagy túlzott mértékkel társul. erőfeszítéseket és költségeket. Célszerű először hidrodinamikai modellekkel tanulmányozni a természeti folyamatokba történő nagyobb beavatkozások (például folyófordulás) következményeit, majd valódi természeti objektumokkal kísérletezni.

A modellezés valójában egy univerzális módszer. Különböző szintű rendszerekben használható. Általában vannak olyan modellezési típusok, mint a tárgyi, matematikai, logikai, fizikai, kémiai stb. A számítógépes modellezés a modern körülmények között széles körben elterjedt.

3. K speciális tudományos módszerek meghatározott tudományos elméletek megfogalmazott elveinek rendszereit képviselik. N: pszichoanalitikus módszer a pszichológiában, morfofiziológiai mutatók módszere a biológiában stb.

A tudományos ismereteket egyébként tudományos kutatásnak nevezik. A tudomány nemcsak a tudományos kutatás eredménye, hanem maga a kutatás is

A tudományos ismeretek összetettségét a tudás szintjei, módszerei és formáinak megléte határozza meg.

A tudás szintjei:

1. empirikus
2. elméleti.

Az empirikus kutatás (a görög empeiria - tapasztalat szóból) kísérleti tudás. A tudományos ismeretek empirikus szintjét a valóban létező, érzékszervi tárgyak közvetlen vizsgálata jellemzi. Empirikus szerkezeti szinten a tudás az „élő” valósággal megfigyelés és kísérletezés útján való közvetlen érintkezés eredménye.

Elméleti kutatás(a görög theoria szóból - fontolja meg, vizsgálja meg) logikai állítások rendszere, beleértve a matematikai képleteket, diagramokat, grafikonokat stb., amelyet a természeti, műszaki és társadalmi jelenségek törvényeinek megállapítására alakítottak ki. Elméleti szintre magában foglalja mindazokat a megismerési formákat és módszereket, amelyek biztosítják a tudományos elmélet létrejöttét, felépítését és fejlesztését.

Elméleti szinten fogalmak, absztrakciók, idealizálások és mentális modellek kialakításához folyamodnak, hipotéziseket és elméleteket építenek, felfedezik a tudomány törvényeit.

A tudományos ismeretek alapvető formái

• adat,
• Problémák,
• empirikus törvények
• hipotézisek,
• elméletek.

Jelentésük az, hogy feltárják a megismerési folyamat dinamikáját bármely tárgy kutatása és tanulmányozása során.

Valójában a megismerés három szakaszban történik:

1) tudományos tények keresése, felhalmozása a vizsgált jelenségek körében;

2) a felhalmozott információk megértése, tudományos hipotézisek megfogalmazása, elmélet felépítése;

3) az elmélet kísérleti tesztelése, az elmélet által előrejelzett, korábban ismeretlen jelenségek megfigyelése és konzisztenciájának megerősítése.

Empirikus szinten megfigyelés és kísérletezés révén az alany elsősorban empirikus tények formájában kapja meg a tudományos ismereteket.

Tény - megbízható tudás, amely kijelenti, hogy egy bizonyos esemény bekövetkezett, egy bizonyos jelenséget felfedeztek stb., de nem magyarázza meg, hogy ez miért történt (példa a tényre: egy szabadon eső test gyorsulása 9,81 m/s²)

Probléma akkor fordul elő, amikor az újonnan felfedezett tényeket nem lehet megmagyarázni és megérteni a régi elméletekkel

Empirikus jog(stabil, visszatérő jelenség)- a tények általánosításának, csoportosításának, rendszerezésének eredménye.

Példa: minden fém jól vezeti az elektromosságot;

Az empirikus általánosítások alapján hipotézist alkotnak.

Hipotézis - ez egy olyan feltevés, amely lehetővé teszi a megfigyelt jelenség magyarázatát és mennyiségi leírását . A hipotézis a tudás elméleti szintjére vonatkozik .

Ha a hipotézis beigazolódik, akkor megfordul a valószínűségi tudástól a megbízható tudásig, azaz. . elméletbe.

Az elméletalkotás az alaptudomány legmagasabb és végső célja

Elmélet képviseli a jelenségek lényegéről szóló igaz, már bizonyított, megerősített tudás rendszere, a tudományos tudás legmagasabb formája.

Az elmélet legfontosabb funkciói: magyarázat és előrejelzés.

A kísérlet a hipotézisek és tudományos elméletek igazságának kritériuma.

A tudományos ismeretek módszerei.

A tudományos módszer nagy szerepet játszik a tudományos ismeretekben.

Először nézzük meg, mi is az a módszer általában.

Módszer (görögül - „út”, „út”)

A szó legtágabb értelmében a módszer egy út, egy cél elérésének módja.

A módszer a valóság gyakorlati és elméleti elsajátításának egyik formája, amely a vizsgált tárgy viselkedési mintáin alapul.

A tevékenység bármely formája bizonyos módszerekre támaszkodik, amelyek megválasztása jelentősen meghatározza az eredményt. A módszer optimalizálja az emberi tevékenységet, felvértezi az embert tevékenységei legracionálisabb megszervezésének módjaival.

Tudományos módszer- ez a megismerési eszközök (eszközök, eszközök, technikák, műveletek stb.) megszervezése a tudományos igazság elérésére.

A módszerek osztályozása tudásszintek szerint:

A megismerés empirikus szintje a következő módszereket foglalja magában: megfigyelés, kísérlet, alany modellezés, mérés, a kapott eredmények leírása, összehasonlítása stb.

Megfigyelés tárgyak és jelenségek érzékszervi tükröződése, melynek során az ember elsődleges információkat kap az őt körülvevő világról. A megfigyelés során a legfontosabb, hogy a kutatás során ne változtassunk a vizsgált valóságon. .

A megfigyelés feltételezi egy konkrét kutatási terv meglétét, egy olyan feltételezést, amely elemzésnek és ellenőrzésnek van alávetve. A megfigyelés eredményeit leírásban rögzítjük, megjelölve a vizsgált objektum azon jeleit és tulajdonságait, amelyek a vizsgálat tárgyát képezik. A leírásnak a lehető legteljesebbnek, pontosabbnak és tárgyilagosabbnak kell lennie. Ezek alapján empirikus általánosítások, rendszerezések és osztályozások születnek.

Kísérlet– a kutató célirányos és szigorúan ellenőrzött befolyása egy érdeklődésre számot tartó tárgyra vagy jelenségre, hogy tanulmányozza annak különböző aspektusait, összefüggéseit és kapcsolatait. Ebben az esetben a tárgy vagy jelenség speciális, specifikus és változó körülmények közé kerül. A kísérlet sajátossága az is, hogy lehetővé teszi a tárgy vagy folyamat tiszta formájában való megtekintését

A megismerés elméleti szintje a következő módszereket tartalmazza: formalizálás, absztrakció, idealizálás, axiomatizálás, hipotetikus-deduktív stb.

A módszerek osztályozása felhasználási terület szerint:

1. egyetemes - Alkalmazás az emberi tevékenység minden ágazatában

• metafizikai
• dialektikus

2. általános tudományos- Alkalmazás minden tudományterületen:

• Indukció –érvelési mód vagy ismeretszerzési módszer, amelyben az általános következtetést bizonyos hivatkozások általánosításából vonják le (Francis Bacon).

· Levonás - az általánosból az egyedire és az egyénre való következtetés egy formája (Rene Descartes).

· Elemzés- a tudományos ismeretek olyan módszere, amely egy tárgy gondolati vagy valós felosztásán, alkotórészeire való felosztásán és azok külön vizsgálatán alapul.

· Szintézis- tudományos ismeretek módszere, amely elemzéssel azonosított elemek kombinációján alapul.

· Összehasonlítás- a tudományos ismeretek módszere, amely lehetővé teszi a vizsgált tárgyak hasonlóságának és különbségének megállapítását

· Osztályozás- a tudományos ismeretek olyan módszere, amely egy osztályba egyesíti azokat az objektumokat, amelyek lényeges jellemzőikben a lehető leghasonlóbbak egymáshoz.

· Analógia- olyan megismerési módszer, amelyben a hasonlóság jelenléte, a nem azonos tárgyak jellemzőinek egybeesése lehetővé teszi, hogy feltételezzük hasonlóságukat más jellemzőkben.

· Absztrakció– olyan gondolkodási módszer, amely abból áll, hogy elvonatkoztatunk a vizsgált tárgy megismerési tulajdonságaitól és kapcsolataitól a lényegtelen, jelentéktelentől, ugyanakkor kiemeljük a vizsgálat kontextusában fontosnak és jelentősnek tűnő tulajdonságait.

· Modellezés– egy módszer, amellyel a vizsgált tárgyat valami hasonlóval helyettesítik, számos, a kutatót érdeklő tulajdonságban és jellemzőben. A modern kutatásban többféle modellezést alkalmaznak: alanyi, mentális, szimbolikus, számítógépes.

3. Konkrét tudományos módszerek - alkalmazása bizonyos tudományágakban.

A tudományos ismeretek módszereinek sokfélesége megnehezíti alkalmazásukat és szerepük megértését. Ezeket a problémákat egy speciális tudásterület - módszertan - oldja meg.

Módszertan- a módszerek doktrínája. Célja a megismerési módszerek eredetének, lényegének, hatékonyságának és egyéb jellemzőinek tanulmányozása.

A tudományos ismeretek módszertana - a konstrukciós elvek, a tudományos és kognitív tevékenység formái és módszerei tana.

Jellemzi a tudományos kutatás összetevőit - tárgyát, az elemzés tárgyát, a kutatási feladatot (vagy problémát), az ilyen típusú probléma megoldásához szükséges kutatási eszközök készletét, valamint képet alkot a cselekvések sorrendjéről a kutatónak a probléma megoldásának folyamatában.

A természettudomány fejlődésének evolúciós és forradalmi időszakai. A tudományos forradalom meghatározása, szakaszai, típusai.

A természettudomány fejlődése nem csupán a környező természeti világgal kapcsolatos tudás mennyiségi felhalmozódásának monoton folyamata (evolúciós szakasz).

A tudomány fejlődésében olyan fordulópontok (tudományos forradalmak) figyelhetők meg, amelyek gyökeresen megváltoztatják a világról alkotott korábbi látásmódot.

Maga a „forradalom” fogalma a természet egészére vonatkozó meglévő elképzelések gyökeres megváltozását jelzi; válsághelyzetek kialakulása a tények magyarázatában.

A tudományos forradalom természetes és időszakosan ismétlődő folyamat a történelemben, amely során minőségi átmenet történik az egyik tudásmódról a másikra, tükrözve a természet mélyebb összefüggéseit és kapcsolatait.

A tudományos forradalmak jelentőségüket messze túlmutathatják azon a területen, ahol bekövetkeztek.

Megkülönböztetni általános tudományos és specifikus tudományos forradalmak.

Általános tudományos: N. Kopernikusz heliocentrikus világrendszere, Newton klasszikus mechanikája, Darwin evolúcióelmélete, a kvantummechanika megjelenése stb.

Magántudományos: - a mikroszkóp megjelenése a biológiában, a teleszkóp a csillagászatban.

A tudományos forradalomnak megvan a maga szerkezete és a fejlődés fő szakaszai.

1. azonnali (empirikus, elméleti, érték) előfeltételek kialakulása egy új megismerési módhoz a régi mélyén.
2. egy új ismeretmód közvetlen fejlesztése.
3. a tudás minőségileg új módjának jóváhagyása .

Tudományos világkép (nkm) - a természettudomány egyik alapfogalma.

Magjában tudományos világkép - ez a tudás rendszerezésének, a minőségi általánosításnak és a különféle tudományos elméletek ideológiai szintézisének egy speciális formája.. Ez egy holisztikus eszmerendszer a természet általános tulajdonságairól és mintáiról.

A világ tudományos képe magában foglalja a tudomány legfontosabb vívmányait, amelyek bizonyos megértést teremtenek a világról és az ember helyéről.

A tudományos világkép által megválaszolt alapvető kérdések:

Az anyagról

A mozgalomról

Az interakcióról

A térről és az időről

Az okságról, a szabályosságról és a véletlenről

A kozmológiáról (a világ általános szerkezetéről és eredetéről

Az objektív világ általános tulajdonságairól és mintázatairól alkotott képzetek integrált rendszere lévén a tudományos világkép összetett struktúraként létezik, melynek alkotóelemei közé tartozik az általános tudományos világkép, a természettudományos világkép, az egyes tudományok világának képei (fizikai, biológiai, földtani stb.).

A modern tudományos világkép alapja a fizika területén szerzett alapvető ismeretek. A múlt század utolsó évtizedeiben azonban egyre inkább kialakult az a vélemény, hogy a biológia vezető szerepet tölt be a modern tudományos világképben. A biológia gondolatai fokozatosan egyetemes jelleget kapnak, és más tudományok alapelveivé válnak. Különösen a modern tudományban ilyen univerzális elképzelés a fejlődés gondolata, amelynek behatolása a kozmológiába, fizikába, kémiába, antropológiába, szociológiába stb. jelentős változáshoz vezetett az emberek világról alkotott nézeteiben.

A TERMÉSZETISMERET TÖRTÉNETI SZAKASZAI

A tudománytörténészek szerint a természettudomány fejlődésének 4 szakasza van:

1. Természetfilozófia (preklasszikus) – 6. század. Kr.e.-2. század

2. elemző (klasszikus) – 16-19 század)

3. szintetikus (nem klasszikus) – 19. század vége - 20. század

4. integrál - differenciális (poszt-nem klasszikus) - 20. század vége - 21. század eleje.

A primitív korszakban spontán empirikus tudás halmozódott fel a természetről.

E kor emberének tudata kétszintű volt:

· a hétköznapi hétköznapi tudás szintje;

· a mítoszalkotás szintje, mint a mindennapi ismeretek rendszerezési formája .

Az első tudományos világkép kialakulása az ókori görög kultúrában történik - a világ természetfilozófiai képében.

A reneszánsz legjelentősebb felfedezései a következők: a bolygómozgás törvényeinek kísérleti tanulmányozása, a világ heliocentrikus rendszerének N. Kopernikusz általi létrehozása, a zuhanó testek törvényeinek, a tehetetlenség törvényének és Galilei relativitáselvének tanulmányozása.

17. század második fele- a mechanika törvényei és az egyetemes gravitáció Newton-törvénye.

A tudományos ismeretek eszménye a 17-19. században a mechanika volt.

A 17-18. a matematikában az infinitezimális mennyiségek elméletét fejlesztik (Newton, Leibniz), R. Descartes analitikus geometriát alkot, M.V. Lomonoszov – molekuláris kinetikai elmélet. Kant-Laplace kozmogonikus elmélete egyre nagyobb népszerűségnek örvend, ami hozzájárul a fejlődés gondolatának a természettudományokba, majd a társadalomtudományokba való bevezetéséhez.

A 18-19. század fordulójára. részben tisztázódott az elektromosság természete (Coulomb-törvény).

A 18. század végén - a 19. század első felében. a geológiában felmerül a Föld fejlődésének elmélete (C. Lyell a biológiában, Zh.B. evolúciós elmélete); Lamarck szerint olyan tudományok fejlődnek, mint a paleontológia (J. Cuvier) és az embriológia (K.M. Baro).

A 19. században. Schwann és Schleiden sejtelmélete, Darwin evolúciós doktrínája és az elemek periódusos rendszere D.I. Mengyelejev, Maxwell elektromágneses elmélete.

A 19. század végén a fizika kiemelkedő kísérleti felfedezései közé tartoznak: az elektron felfedezése, atomi hasadóképesség, elektromágneses hullámok kísérleti felfedezése, röntgen, katódsugarak felfedezése stb.

A VILÁG FIZIKAI KÉPE

A „fizika” szó az ókorban jelent meg. Görögről lefordítva „természetet” jelent.

A fizika minden természettudomány alapja.

Fizika - az anyagi világ legegyszerűbb és egyben legáltalánosabb tulajdonságait vizsgáló természettudomány.

Modern kifejezéssel:

• a legegyszerűbbek az úgynevezett elsődleges elemek: elemi részecskék, mezők, atomok, molekulák stb.
• az anyag legáltalánosabb tulajdonságai - mozgás, tér és idő, tömeg, energia satöbbi.

Természetesen a fizika nagyon összetett jelenségeket és tárgyakat is vizsgál. De a tanulás során a komplexitás az egyszerűre, a sajátos az általánosra redukálódik.

A természet fizikai leírásának legáltalánosabb, legfontosabb alapfogalmai közé tartozik az anyag, a mozgás, a tér és az idő.

Ügy A (latinul Materia – szubsztancia) filozófiai kategória az objektív valóság megjelölésére, amelyet a tőlük függetlenül létező érzéseink tükröznek. (Lenin V.I. Komplett művek. T.18. P.131.)

Az anyag egyik modern definíciója:

Ügy– a világban egymás mellett létező összes tárgy és rendszer végtelen halmaza, tulajdonságaik és kapcsolataik, kapcsolataik és mozgásformáik összessége.

Az anyag szerkezetére vonatkozó modern tudományos elképzelések alapja annak összetett rendszerszintű szerveződésének ötlete.

A természettudomány fejlődésének jelenlegi szakaszában a kutatók a következőket különböztetik meg:

anyagfajták: anyag, fizikai mező és fizikai vákuum.

Anyag – a nyugalmi tömegű anyag fő típusa (elemi részecskék, atomok, molekulák és a belőlük épülő anyagok);

Fizikai mező - egy speciális anyagtípus, amely biztosítja az anyagi tárgyak és rendszereik fizikai kölcsönhatását (elektromágneses, gravitációs).

Fizikai vákuum - nem az üresség, hanem különleges halmazállapot, ez a kvantumtér legalacsonyabb energiájú állapota. Folyamatosan összetett folyamatokon megy keresztül, amelyek az úgynevezett „virtuális” részecskék folyamatos megjelenésével és eltűnésével járnak.

Az anyag és a mező közötti különbség nem abszolút, a mikroobjektumok felé haladva pedig egyértelműen kiderül a relativitása

A modern tudomány megkülönbözteti a világot három szerkezeti szint.

Mikrovilág– ezek a molekulák, atomok, elemi részecskék, a rendkívül kicsi, nem közvetlenül megfigyelhető mikroobjektumok világa, amelyek térbeli mérete 10 -8-10 -16 cm, élettartama pedig végtelentől 10-24 s-ig terjed. .

Macroworld - a makroobjektumok világa, melynek mérete összemérhető az emberi tapasztalat léptékével, a térbeli mennyiségeket milliméterben, centiméterben és kilométerben, az időt pedig másodpercben, percben, órában, évben fejezik ki.

Megvilág - ezek bolygók, csillagok, galaxisok, az Univerzum, hatalmas kozmikus léptékű és sebességű világ, melynek távolságát fényévekben, az űrobjektumok élettartamát pedig évmilliókban és milliárdokban mérik.

És bár ezeknek a szinteknek megvannak a maguk sajátos törvényei, a mikro-, makro- és megavilág szorosan összefügg egymással.

Mechanisztikus világkép ( MKM)

Az első természettudományos világkép az anyagmozgás legegyszerűbb, mechanikus formájának vizsgálata alapján alakult ki. Feltárja a földi és égi testek térben és időben történő mozgásának törvényeit. Később, amikor ezek a törvények és elvek átkerültek más jelenségekre és folyamatokra, egy mechanisztikus világkép alapjává váltak.
A makrokozmosz fizikai jelenségeinek elemzése a klasszikus mechanika koncepcióján alapul.

A tudomány Newtonnak köszönheti a klasszikus mechanika megalkotását, de a terepet Galilei és Kepler készítette elő.

Klasszikus mechanika a makrotestek fénysebességnél jóval kisebb sebességű mozgását írja le.

A statika (az egyensúly tanulmányozása) korábban kezdett kifejlődni, mint a mechanika más ágai (az ókor, Arkhimédész: „adj egy támaszpontot, és felforgatom a Földet”).

A 17. században megteremtődtek a dinamika tudományos alapjai(az erők és kölcsönhatásuk tanulmányozása), és vele együtt a mechanika.

G. Galileot a dinamika megalapítójának tartják.

Galileo Galilei(1564-1642). A modern természettudomány egyik megalapítója: a Föld forgásának bizonyítása, a mozgás relativitás elvének és a tehetetlenségi törvénynek a felfedezése, a testek szabadesésének és ferde síkban való mozgásának törvényei, a mozgások összeadásának törvényei és a matematikai inga viselkedése. Feltalált egy távcsövet is, és segítségével feltárta a Hold táját, felfedezte a Jupiter műholdait, foltokat a Napon és a Vénusz fázisait.

Egy új mechanisztikus természettudomány alapjait G. Galileo tanításai fektették le. Övé a „A természet könyve a matematika nyelvén íródott” kifejezés. Bevezette a „gondolatkísérlet” fogalmát .

Galilei fő érdeme, hogy elsőként alkalmazta a kísérleti módszert a természet tanulmányozására, a vizsgált mennyiségek mérésével és a mérési eredmények matematikai feldolgozásával együtt.

A legalapvetőbb probléma, amely összetettsége miatt évezredekig megoldhatatlan maradt, a mozgás problémája (A. Einstein).

Galilei előtt a mozgás tudományban általánosan elfogadott felfogását Arisztotelész dolgozta ki, és a következő elvre bontakozott ki: a test csak külső hatás jelenlétében mozog, és ha ez a hatás megszűnik, a test megáll . Galilei kimutatta, hogy ez az arisztotelészi elv téves. Ehelyett Galilei egy teljesen más elvet fogalmazott meg, amely később a tehetetlenségi elv (törvény) nevet kapta.

A tehetetlenségi törvény (Newton első mechanikai törvénye): egy anyagi pont, amikor nem hatnak rá erők (vagy kölcsönösen kiegyensúlyozott erők hatnak rá), nyugalmi állapotban vagy egyenletes lineáris mozgásban van.

Inerciarendszer- referenciarendszer, amelyben a tehetetlenség törvénye érvényes.

Galilei relativitás elve- Minden inerciarendszerben ugyanazok a mechanikai törvények érvényesek. Semmilyen inerciális vonatkoztatási rendszerben végzett mechanikai kísérlet nem tudja meghatározni, hogy egy adott rendszer nyugalomban van-e, vagy egyenletesen és egyenes vonalúan mozog.

Galilei ezt írta: „...egy egyenletesen és gördülés nélkül mozgó hajó kabinjában nem fogod észrevenni a környező jelenségek közül, vagy bármiből, ami veled történik, hogy a hajó mozog-e vagy áll-e.

Mai nyelvre lefordítva egyértelmű, hogy ha egy egyenletesen mozgó hintó 2. fekhelyén alszol, akkor nehezen tudod megérteni, hogy mozogsz-e vagy csak imbolyogsz. De... amint lelassul a vonat (egyenetlen mozgás negatív gyorsulással!) és lerepülsz a polcról...akkor egyértelműen kimondod - utaztunk.

A klasszikus mechanika alapjainak megteremtése I. Newton munkáival zárul, aki a „Természetfilozófia matematikai alapelvei” (1687) című művében megfogalmazta fő törvényeit és felfedezte az egyetemes gravitáció törvényét.

Newton felfedezései (1643-1727): a dinamika híres törvényei, az univerzális gravitáció törvénye, új matematikai módszerek létrehozása (Leibnizzel egyidejűleg) - differenciál- és integrálszámítás, amely a magasabb matematika alapja lett; a visszaverő távcső feltalálása, a fehér fény spektrális összetételének felfedezése stb.

I. Newton mechanikai törvényei

1. minden test nyugalmi állapotot vagy egyenes vonalú egyenletes mozgást tart fenn mindaddig, amíg bizonyos erők hatására megváltoztatni nem kényszerül.(ez a tehetetlenség elve, amelyet először Galilei fogalmazott meg);
2. gyorsulás (a), amelyet egy test valamilyen erő hatására ér el (f), egyenesen arányos ezzel az erővel és fordítottan arányos a test tömegével (m);

1. két test egymásra gyakorolt ​​hatása mindig egyenlő nagyságú és ellentétes irányba irányul. (ez a cselekvés és a reakció egyenlőségének törvénye).

f 1 =- f 2

Newton gravitációs elmélete nagy jelentőséggel bír a makrokozmosz jelenségeinek megértésében. Az egyetemes gravitáció törvényének végső megfogalmazása 1687-ben készült el.

Newton gravitációs törvénye:

bármely két anyagrészecske olyan erővel vonzódik egymáshoz, amely egyenesen arányos tömegük szorzatával és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével.

F=G.(m 1 .m 2 /r 2)

Minden test a Föld felszínére esik a gravitációs tere hatására, azonos szabadesési gyorsulással, g=9,8 m/s 2 .

Newton fizikájának kulcsfogalmai az abszolút tér és az abszolút idő fogalmai, amelyek olyanok, mint az anyagi testek és folyamatok tartályai, és nem csak ezektől a testektől és folyamatoktól függenek, hanem egymástól is.

Tehát a klasszikus mechanika fő gondolatai a következők:

1. vannak testek, amelyeket fel kell ruházni a tömeg tulajdonságával;
2. a tömegek vonzzák egymást (az egyetemes gravitáció törvénye);
3. a testek megtarthatják állapotukat - pihenhetnek vagy egyenletesen mozoghatnak anélkül, hogy mozgásirányukat megváltoztatnák (a tehetetlenség törvénye, más néven relativitáselv);
4. amikor erők hatnak a testekre, megváltoztatják állapotukat: vagy felgyorsulnak, vagy lelassulnak (Newton második dinamikatörvénye);
5. az erők hatása egyenlő és ellentétes reakciót vált ki (Newton harmadik törvénye).

A klasszikus mechanika fejlődésének eredményeként létrejött az egységes mechanikus világkép, amely a 17. század második felétől egészen a 19. és 20. század fordulóján bekövetkezett tudományos forradalomig dominált.

A mechanikát akkoriban a környező jelenségek megértésének univerzális módszerének tekintették, és általában bármely tudomány színvonalát. Ebben az időszakban a mechanika a természettudomány éllovasa.

A klasszikus mechanika a világot egy óriási mechanizmus formájában ábrázolta, amely egyértelműen örök és változatlan törvényei alapján működik.

Ez egy olyan teljes tudásrendszer iránti vágyhoz vezetett, amely az igazságot végső formájában rögzíti.

Ebben az abszolút kiszámítható világban az élő szervezetet mechanizmusként fogták fel.

A mechanisztikus világkép tudományos alapvetései:

1. Az anyag egyetlen formája véges térfogatú diszkrét részecskékből (testek) álló anyag, az egyetlen mozgásforma a mechanikus mozgás az üres háromdimenziós térben;

2. abszolút tér és abszolút idő;

3. Newton három dinamikatörvénye szabályozza a testek mozgását;

4. az események egyértelmű ok-okozati összefüggése (az ún. Laplace-determinizmus);

5. A dinamika egyenletei időben megfordíthatók, vagyis nem mindegy számukra, hogy a jelenből merre fejlődik a folyamat - a jövőbe vagy a múltba.

A klasszikus mechanika világos iránymutatásokat adott az alapvető kategóriák – a tér, az idő és az anyag mozgása – megértéséhez.

A világ elektromágneses képe ( EMKM)

A „Mathematical Principles of Natural Philosophy” című híres művének előszavában I. Newton a következő útmutatást adta ki a jövőre vonatkozóan: Kívánatos lenne más természeti jelenségeket is levezetni a mechanika alapelveiből...

Sok természettudós, Newtont követve, sokféle természeti jelenséget próbált megmagyarázni a mechanika elvei alapján. Az egyetemesnek és univerzálisnak tekintett Newton-törvények diadalából a csillagászat, a fizika és a kémia területén dolgozó tudósok hitet tettek a sikerben.

A fizikusok kezdetben egy francia hadmérnök felfedezését látták a világ szerkezetének kérdéséhez Newton megközelítésének újabb megerősítéseként. Charles Auguste medál(1736-1806). Kiderült, hogy a pozitív és negatív elektromos töltések a töltések nagyságával egyenes arányban, és fordítottan arányosak a köztük lévő távolság négyzetével vonzódnak egymáshoz.

Az elektromágnesesség területén végzett munka a világ mechanikus képének összeomlásának kezdetét jelentette.

A 19. században a fizikusok a világ mechanikus képét egy elektromágneses képpel egészítették ki. Az elektromos és mágneses jelenségeket régóta ismerték, de egymástól elkülönítve tanulmányozták őket. További kutatásaik kimutatták, hogy mély kapcsolat van köztük, ami arra kényszerítette a tudósokat, hogy ezt az összefüggést keressék, és egységes elektromágneses elméletet alkossanak.

angol kémikus és fizikus Michael Faraday(1791-1867) vezették be a tudományba 30-ban 19. században. koncepció fizikai mező(elektromágneses mező). Kísérletileg be tudta mutatni, hogy közvetlen dinamikus kapcsolat van a mágnesesség és az elektromosság között. Így ő volt az első, aki egyesítette az elektromosságot és a mágnesességet, és egy és ugyanazon természeti erőként ismerte fel őket. Ennek eredményeként a természettudomány elkezdte kialakítani azt a megértést, hogy az anyagon kívül a természetben van egy terület is.

Faraday szerint az aktív és folyamatosan mozgó anyag nem ábrázolható atomok és üresség formájában, az anyag folytonos, az atomok csak mezővonalak csomói.

Az elektromágneses mező az anyag egy speciális formája, amelyen keresztül az elektromosan töltött részecskék közötti kölcsönhatás létrejön.

Faraday elképzeléseinek matematikai kidolgozását egy kiváló angol tudós vállalta fel James Clerk Maxwell(1831-1879). A 19. század második felében jár. Faraday kísérletei alapján kidolgozta az elektromágneses tér elméletét.

Az "elektromágneses" mező fogalmának Faraday bevezetése és törvényeinek matematikai meghatározása, amelyet Maxwell egyenletei adnak meg, Galilei és Newton kora óta a fizika legnagyobb eseményei voltak.

De új eredményekre volt szükség ahhoz, hogy Maxwell elmélete a fizika tulajdonává váljon. A német fizikus döntő szerepet játszott Maxwell elméletének győzelmében Heinrich Rudolf Hertz(1857-1894). 1887-ben G. Hertz kísérleti úton felfedezte az elektromágneses hullámokat.

Az általa kapott elektromágneses változó mezők és fényhullámok alapvető azonosságát is be tudta bizonyítani.

Hertz kísérletei után a fizikában meghonosodott a mező mint objektíven létező fizikai valóság fogalma. Az anyag és a mező fizikai jellemzőiben különbözik: az anyagrészecskéknek van nyugalmi tömege, de a térrészecskéknek nincs. Az anyag és a mező a permeabilitás mértékében különbözik: az anyag enyhén, a mező teljesen áteresztő. A térterjedés sebessége megegyezik a fény sebességével, a részecskék mozgási sebessége pedig több nagyságrenddel kisebb.

Így, század végére. A fizika arra a következtetésre jutott, hogy az anyag két formában létezik: diszkrét anyag és folytonos tér.

Később a mikrovilág vizsgálata során megkérdőjeleződött az anyag és a mező, mint egymástól független anyagtípusok helyzete.

A klasszikus mechanika fejlődési szakaszában azt feltételezték, hogy a testek kölcsönhatása (például gravitációs) történik azonnal. A hosszú távú cselekvés elvét alkalmazták.

Hosszú távú - testek kölcsönhatása a fizikában, amely azonnal végrehajtható közvetlenül az üres téren keresztül.

Közelség - fizikai testek kölcsönhatása bizonyos, a térben folyamatosan elosztott mezőkön keresztül.

A. Einstein relativitáselmélete (1879-1955).

Galilei transzformációiból az következik, hogy amikor az egyik inerciarendszerből a másikba lépünk, olyan mennyiségek, mint pl az idő, a tömeg, a gyorsulás, az erő változatlan marad, azok. invariáns, ami G. Galileo relativitáselméletében tükröződik.

Az elektromágneses tér elméletének megalkotása és valóságának kísérleti bizonyítása után a fizika azzal a feladattal állt szemben, hogy kiderítse, vajon a mozgás relativitáselmélete (amelyet egykor a Galilei fogalmazott meg) érvényes-e az elektromágneses térben rejlő jelenségekre.

Galilei relativitáselmélete érvényes volt a mechanikai jelenségekre. Minden inerciarendszerben (azaz egymáshoz képest egyenesen és egyenletesen mozogva) ugyanazok a mechanikai törvények érvényesek. De vajon érvényes-e ez az elv az anyagi tárgyak mechanikai mozgására a nem mechanikai jelenségekre, különösen azokra, amelyeket az anyag térformája, különösen az elektromágneses jelenségek képviselnek?

Ennek a kérdésnek a megoldásához nagyban hozzájárultak a fény természetének és terjedésének törvényszerűségeinek tanulmányozása. század végén Michelson kísérleteinek eredményeként. azt találták, hogy a fény sebessége vákuumban mindig azonos (300 000 km/sec) minden referenciarendszerbenés nem függ a fényforrás és a vevő mozgásától.

Speciális relativitáselmélet (STR).

Új tér és idő elmélet. A. Einstein fejlesztette ki 1905-ben.

A relativitáselmélet fő gondolata az „anyag, tér és idő” fogalmainak elválaszthatatlan kapcsolata.

Az SRT a testek nagyon nagy sebességű mozgását veszi figyelembe (közel a fénysebességhez, ami 300 000 km/sec)

Az SRT két alapelven vagy posztulátumon alapul.

1. Minden fizikai törvénynek ugyanúgy kell kinéznie minden inerciális koordinátarendszerben;

2. A fény sebessége vákuumban nem változik, ha a fényforrás mozgási állapota megváltozik.

A relativitáselmélet az SRT posztulátumaiból következik hossza, idő és tömege, azaz függőségüket a referenciarendszertől.

Az STO következményei

1. A tér egyik pontjából a másikba bármilyen kölcsönhatás és jel átvitelének maximális sebessége van. Ez egyenlő a fény sebességével vákuumban.

2. Lehetetlen a teret és az időt a fizikai világ egymástól független tulajdonságainak tekinteni.

A tér és az idő összekapcsolódik, és egyetlen négydimenziós világot alkot (Minkowski tér-idő kontinuum), ennek vetületei. A tér-idő kontinuum tulajdonságait (a Világ metrikáit, geometriáját) az anyag eloszlása ​​és mozgása határozza meg

3. Minden inerciarendszer egyenlő. Ezért nincs előnyben részesített vonatkoztatási rendszer, legyen az a Föld vagy az éter.

A testek fénysebességhez közeli sebességű mozgása oda vezet relativisztikus hatások: az idő múlásának lassítása és a gyorsan mozgó testek hosszának csökkentése; egy test maximális mozgási sebességének (a fénysebességnek) fennállása; az egyidejűség fogalmának relativitása (egy vonatkoztatási rendszerben az óra szerint két esemény egyidejűleg, egy másik vonatkoztatási rendszerben az óra szerint különböző időpillanatokban történik).

Általános relativitáselmélet (GR)

A tér és idő doktrínájában még radikálisabb változások következtek be az általános relativitáselmélet megalkotása kapcsán, amelyet gyakran neveznek új gravitációs elméletnek, amely alapvetően különbözik a klasszikus newtoni elmélettől.

Az általános relativitáselmélet szerint, amely 1915-ben A. Einstein munkáiban kapta teljes formáját, a téridő tulajdonságait a benne ható gravitációs mezők határozzák meg. Az általános relativitáselmélet a gravitációt úgy írja le, mint a fizikai anyag hatását a téridő geometriai tulajdonságaira, és ezek a tulajdonságok befolyásolják az anyag mozgását és az anyag egyéb tulajdonságait.

A GTR az SRT két posztulátumán alapul, és megfogalmazza a harmadik posztulátumot -

a tehetetlenségi és gravitációs tömegek egyenértékűségének elve- egy állítás, amely szerint a gravitációs tér a tér és idő egy kis régiójában megnyilvánulásában megegyezik egy gyorsított referenciakerettel.

Az általános relativitáselmélet legfontosabb következtetése az a tétel, hogy a geometriai (térbeli) és időbeli jellemzők a gravitációs mezőben változnak, és nem csak nagy sebességgel haladva.

Az általános relativitáselmélet szempontjából a térnek nincs állandó (nulla) görbülete. A tér görbületét a gravitációs tér határozza meg.

Einstein megtalálta a gravitációs tér általános egyenletét, amely a klasszikus közelítésben Newton gravitációs törvényévé változott.

Megfontolandó az általános relativitáselmélet kísérleti megerősítése: a Merkúr pályájának változása, a fénysugarak elhajlása a Nap közelében.

Einstein általános relativitáselméletének keretein belül úgy vélik, hogy a téridő szerkezetét az anyagtömegek eloszlása ​​határozza meg. Így a klasszikus mechanikában elfogadott, hogy ha minden anyagi dolog hirtelen eltűnne, akkor tér és idő maradna. A relativitáselmélet szerint a tér és az idő eltűnne az anyaggal együtt.

Az elektromágneses világkép alapfogalmai és elvei.

• Az anyag két formában létezik: szubsztancia és mező. Szigorúan elkülönülnek egymástól, és egymásba való átalakulásuk lehetetlen. A fő dolog a mező, ami azt jelenti, hogy az anyag fő tulajdonsága a kontinuitás (kontinuitás), szemben a diszkrétséggel.
• Az anyag és a mozgás fogalma elválaszthatatlan egymástól
• A tér és az idő összefügg egymással és a mozgó anyaggal.

A világ elektromágneses képének alapelvei az Einstein relativitáselve, rövid hatótávolságú hatás, a fénysebesség állandósága és határa, a tehetetlenségi és gravitációs tömegek ekvivalenciája, ok-okozati összefüggés. (A mechanikus világképhez képest az ok-okozati összefüggésnek nem volt új felfogása. A főbbnek az ok-okozati összefüggéseket és az ezeket kifejező dinamikus törvényszerűségeket tekintették.) A tömeg és az energia kapcsolatának megállapítása ( E = mc 2) nagy jelentősége volt. A tömeg nemcsak a tehetetlenség és a gravitáció mértéke lett, hanem az energiatartalom mértéke is. Ennek eredményeként két megmaradási törvényt - a tömeget és az energiát - egyesítették a tömeg és az energia megmaradásának egyetlen általános törvényévé.

A fizika további fejlődése azt mutatta, hogy az EMCM korlátozott. A fő nehézség itt az volt, hogy az anyag folyamatos megértése nem volt összhangban a kísérleti tényekkel, amelyek megerősítik számos tulajdonságának - töltés, sugárzás, cselekvés - diszkrétségét. Nem sikerült megmagyarázni a tér és a töltés kapcsolatát, az atomok stabilitását, spektrumait, a fotoelektromos hatás jelenségét és a fekete test sugárzását. Mindez az EMCM viszonylagos természetéről tanúskodott, és annak szükségességéről, hogy egy új világképpel helyettesítsék.

Hamarosan az EMKM-et egy új váltotta fel - a világ kvantumtérképe, amely egy új fizikai elméleten alapul - kvantummechanika, egyesíti az MCM diszkrétségét és az EMCM folytonosságát.

A kvantummechanika kialakulása. elemi részecskék

A 20. század elejére olyan kísérleti eredmények jelentek meg, amelyek a klasszikus fogalmak keretei között nehezen magyarázhatók. Ebben a tekintetben egy teljesen új megközelítést javasoltak - a kvantumot, amely egy diszkrét koncepción alapul.

Olyan fizikai mennyiségeket nevezünk, amelyek csak bizonyos diszkrét értékeket vehetnek fel kvantált.

Kvantummechanika (hullámmechanika)- a mikrorészecskék (elemi részecskék, atomok, molekulák, atommagok) és rendszereik leírásának módszerét és mozgástörvényeit megalapozó fizikai elmélet.

Lényeges különbség a kvantummechanika és a klasszikus mechanika között alapvetően valószínűségi jellege.

A klasszikus mechanikát a részecskék leírása jellemzi a térbeli helyzetük (koordináták) és az impulzus (mozgás mértéke m.v) megadásával. Ez a leírás nem vonatkozik a mikrorészecskékre.

A kvantumfogalmakat először M Planck német fizikus vezette be a fizikába 1900-ban.

Azt javasolta, hogy a fényt ne bocsátsák ki folyamatosan(a klasszikus sugárzáselméletből következően), és az energia bizonyos diszkrét részeit – kvantumokat.

1905-ben A. Einstein felvetette azt a hipotézist, hogy a fényt nemcsak kibocsátják és elnyelik, hanem kvantumok is terjednek.

A fénykvantumot fotonnak nevezzük. Ezt a kifejezést Lewis amerikai fizikai kémikus vezette be 1929-ben. Foton - olyan részecske, amelynek nincs nyugalmi tömege. A foton mindig a fénysebességgel megegyező sebességgel mozog.

Compton hatás. 1922-ben Compton amerikai fizikus felfedezett egy olyan hatást, amelyben az elektromágneses sugárzás (különösen a fény) korpuszkuláris tulajdonságait először teljes mértékben demonstrálták. Kísérletileg kimutatták, hogy a szabad elektronok általi fényszórás két részecske rugalmas ütközésének törvényei szerint megy végbe.

1913-ban N. Bohr alkalmazta a kvantumok gondolatát az atom bolygómodelljére.

A hullám-részecske kettősség egyetemességére vonatkozó hipotézist Louis de Broglie terjesztette elő. Az elemi részecskék egyszerre testtestek és hullámok, vagy inkább mindkettő tulajdonságainak dialektikus egysége. A mikrorészecskék térben és időben történő mozgása nem azonosítható a makroobjektum mechanikai mozgásával. A mikrorészecskék mozgása a kvantummechanika törvényeinek engedelmeskedik.

A kvantummechanika, mint konzisztens elmélet végső kialakulása Heisenberg 1927-es munkájához köthető, amelyben megfogalmazták a bizonytalansági elvet, amely kimondja, hogy egyetlen fizikai rendszer sem lehet olyan állapotban, amelyben a tehetetlenségi középpontjának és az impulzusnak a koordinátái egyszerre vannak. jól meghatározott pontos értékeket vesz fel.

Az elemi részecskék és kölcsönhatásaik felfedezése előtt a tudomány kétféle anyagot különböztetett meg - az anyagot és a mezőt. A kvantumfizika fejlődése azonban feltárta az anyag és a mező közötti választóvonalak relativitását.

A modern fizikában a mezők és a részecskék a mikrovilág két elválaszthatatlanul összekapcsolódó oldalaként működnek, a mikroobjektumok korpuszkuláris (diszkrét) és hullámos (folyamatos, folytonos) tulajdonságainak egységének kifejeződéseként. A térfogalmak az interakciós folyamatok magyarázatának alapjául is szolgálnak, megtestesítve a rövid távú cselekvés elvét.

A 19. század végén és a 20. század elején a mezőt folytonos anyagi környezetként, az anyagot pedig diszkrét részecskékből álló nem folytonosként határozták meg.

Elemi részecskék, e fogalom pontos értelmében ezek az elsődleges, tovább bomlhatatlan részecskék, amelyekből feltételezés szerint minden anyag áll. A modern fizika elemi részecskéi nem elégítik ki az elemiség szigorú meghatározását, mivel többségük a modern fogalmak szerint összetett rendszer.

Az első elemi részecskét, az elektront J.J. Thomson 1897-ben

Az elektron után a létezése foton(1900) – fénykvantum.

Ezt követi számos további részecske felfedezése: a neutron, a mezonok, a hiperonok stb.

1928-ban Dirac megjósolta egy olyan részecske létezését, amelynek tömege megegyezik az elektronéval, de ellentétes töltéssel. Ezt a részecskét pozitronnak nevezték. És tényleg

megtalálták 1932-ben Anderson amerikai fizikus kozmikus sugarainak részeként.

A modern fizika több mint 400 elemi részecskét ismer, többnyire instabil, és számuk folyamatosan növekszik.

Az alapvető fizikai kölcsönhatásoknak négy típusa van:

1. gravitációs - minden anyagi tárgyra jellemző, természetüktől függetlenül.
2. elektromágneses oh - felelős az elektronok és az atommagok összekapcsolásáért az atomokban és az atomok összekapcsolásáért a molekulákban.
3. erős - összetartja a nukleonokat (protonokat és neutronokat) az atommagban és a kvarkokat a nukleonok belsejében.,
4. gyenge - szabályozza a részecskék radioaktív bomlásának folyamatait.

A kölcsönhatás típusai szerint az elemi részecskéket felosztjuk

1. Hadronok(nehéz részecskék - protonok, neutronok, mezonok stb.) minden kölcsönhatásban részt vesznek.
2. Leptonok(a görög leptoszból - fény; például elektron, neutrínó stb.) nem vesznek részt erős kölcsönhatásokban, csak elektromágneses, gyenge és gravitációs kölcsönhatásokban.

Amikor elemi részecskék ütköznek, mindenféle átalakulás történik közöttük (többek között sok további részecske születése is), amit a természetvédelmi törvények nem tiltanak.

Az objektumok között uralkodó alapvető kölcsönhatások:

Mikrovilág (erős, gyenge és elektromágneses)

Macroworld (elektromágneses)

Megavilág (gravitációs)

A modern fizika még nem alkotta meg az elemi részecskék egységes elméletét, csak az első, de jelentős lépések történtek felé.

Grand Unification – ezt a nevet az erős, gyenge és elektromágneses kölcsönhatások egységes természetére vonatkozó elképzeléseken alapuló elméleti modellekre használják.

1. felfedezés a 17. században. a mechanika törvényei lehetővé tették a civilizáció teljes géptechnológiájának megteremtését;
2. századi felfedezés. elektromágneses tér, az elektrotechnika, a rádiótechnika, majd a rádióelektronika fejlődéséhez vezetett;
3. az atommag elméletének a huszadik századi megalkotása az atomenergia alkalmazásához vezetett;

Ezen a világképen belül minden Esemény és Változás összekapcsolódott és kölcsönösen függött egymástól a mechanikus mozgás által.

A világ elektromágneses képének megjelenése a tudomány fejlődésének minőségileg új szakaszát jellemzi.

Ennek a világképnek a mechanikus képpel való összehasonlítása feltár néhány fontos jellemzőt.

Például,

A festmények ilyen komplementaritása nem véletlen. Ez szigorúan evolúciós.

A világ kvantumtérképe a világ elektromágneses képének továbbfejlesztésének eredménye.

Ez a világkép már tükrözi az előző két világkép egységét a komplementaritás elvén alapuló egységben. . A kísérlet elrendezésétől függően egy mikroobjektum vagy korpuszkuláris, vagy hullámjellegét mutatja, de nem mindkettőt egyszerre. A mikroobjektum e két természete kölcsönösen kizárja egymást, ugyanakkor egymást kiegészítőnek kell tekinteni.

A VILÁG CSILLAGÁSKÉPE

Hely(a görög Kozmosz - világ szóból), az ókori görög filozófiából származó kifejezés, amely a világot szerkezetileg szervezett és rendezett egészként jelöli, ellentétben a káosszal.

Napjainkban az űr mindenre vonatkozik, ami a Föld légkörén kívül esik. Egyébként az űrt Univerzumnak hívják.

Az Univerzum az a hely, ahol az ember lakik, az egész létező anyagi világ . Egy rokon fogalom (latin nyelven) „Universum”

Az Univerzum a legnagyobb anyagi rendszer, egy megavilág.

Kozmológia(csillagászati ​​részleg) az Univerzum, mint egységes rendezett egész tulajdonságainak, szerkezetének, eredetének és fejlődésének tudománya.

A metagalaxis az Univerzum része, amely a modern csillagászati ​​kutatási módszerek számára hozzáférhető.

A modern kozmológia az általános relativitáselméletre és a kozmológiai posztulátumra (az Univerzum homogenitására és izotrópiájára vonatkozó elképzelésekre) épül. Az Univerzumban minden pont és irány egyenlő.

A csillagászati ​​ismeretek megszerzésének fő módja a megfigyelés, mivel ritka kivételektől eltekintve a kísérletezés lehetetlen az Univerzum tanulmányozása során.

Az Univerzum kialakulása és fejlődése. Big Bang modell

Az Univerzum evolúciójának problémája központi kérdés a természettudományban.

A klasszikus tudományban (Newton kozmológiája) létezett az Univerzum úgynevezett steady-state elmélete, amely szerint az Univerzum mindig is majdnem ugyanaz volt, mint most.

A csillagászat statikus volt: bolygók és üstökösök mozgását tanulmányozták, csillagokat írtak le, osztályozásukat alkották meg. Az Univerzum evolúciójának kérdése nem merült fel.

A modern kozmológia megjelenése a gravitáció relativisztikus elméletének – Einstein (1916) általános relativitáselméletének – megalkotásához kapcsolódik. Az általános relativitáselmélet egyenleteiből következik a téridő görbülete, valamint a görbület és a tömeg (energia) sűrűség kapcsolata.
1917-ben Einstein levezette azokat az alapvető egyenleteket, amelyek az anyag eloszlását összekapcsolják a tér geometriai tulajdonságaival, és ezek alapján kidolgozta az Univerzum modelljét.

Az A. Einstein kozmológiai modelljében szereplő Univerzum stacioner, időben végtelen és határtalan, de ugyanakkor térben zárva, mint bármely gömb felülete.

Az általános relativitáselméletből azonban az következett, hogy a görbe tér nem lehet stacionárius, ki kell tágulnia vagy össze kell húzódnia. Ezért Einstein egy további tagot vezetett be az eredményül kapott egyenletekbe, biztosítva az Univerzum stacionaritását.
1922-ben a szovjet matematikus, A. A. Friedman oldotta meg az általános relativitáselmélet egyenleteit elsőként stacionaritási feltételek előírása nélkül. Megalkotta a nem álló, táguló Univerzum modelljét.

Ez a következtetés az akkori világkép radikális átalakításának szükségességét jelentette.

Friedman Univerzum-modellje evolúciós jellegű volt. Világossá vált, hogy az Univerzumnak van kezdete, és ma megfigyelt tulajdonságait a fejlődés korábbi időszakával lehet és kell magyarázni.

A táguló Univerzum modelljének megfigyelési megerősítése a vöröseltolódási hatás felfedezése volt 1929-ben E. Hubble amerikai csillagász által..

A Doppler-effektus szerint a távolodó objektumok emissziós spektrumát a vörös tartományba, a közeledő objektumok spektrumát az ibolya tartományba kell eltolni.

E. Hubble azt találta, hogy minden távoli galaxis távolodik tőlünk, és ez a távolság növekedésével egyre gyorsabban történik.

A recesszió törvénye a Hubble-törvény V=H 0 r, ahol H 0 egy állandó, amelyet most Hubble-állandónak neveznek.

Ha az Univerzum tágul, akkor egy bizonyos időpontban keletkezett.

Mikor történt?

Az Univerzum korát a Hubble-állandó értéke határozza meg. A mai adatok szerint 13-15 milliárd év.

Hogy történt ez?

Szintén A.A. Friedman arra a következtetésre jutott, hogy néhány eddig tisztázatlan ok miatt az Univerzum hirtelen keletkezett egy nagyon kicsi, szinte pontszerű, szörnyű sűrűségű és hőmérsékletű térfogatban, és gyorsan tágulni kezdett.

A modern kozmológiában az Univerzum legáltalánosabban elfogadott modellje a homogén izotróp, forró, nem stacionárius táguló Univerzum modellje.

Jelenleg a legtöbb kozmológus az Ősrobbanás-modellből indul ki, annak módosított változatában, inflációs kezdettel.

1946-ban lefektette a modern kozmológia egyik alapfogalmának, a „forró Univerzum” modellnek az alapjait. ("Nagy durranás") Ő volt az első, aki felvetette, hogy az evolúció kezdeti szakaszában az Univerzum „forró” volt, és termonukleáris folyamatok mehettek végbe benne. .

Ez a modell megmagyarázza az Univerzum viselkedését élete első három percében, amelyek kulcsfontosságúak az Univerzum jelenlegi szerkezetének megértéséhez.

Az ősrobbanás modellje szerint az univerzum térben és időben korlátozott, legalábbis a múltból. A robbanás előtt nem létezett sem anyag, sem idő, sem tér.

Tehát a modern nézetek szerint az Univerzum a gyors tágulás eredményeként keletkezett, a szupersűrű, forró anyag rendkívül magas hőmérsékletű robbanása következtében. A tudomány magát ezt a robbanást a fizikai vákuum szerkezetében bekövetkezett átrendeződésekkel, annak egyik állapotból a másikba történő fázisátalakulásával hozza összefüggésbe, amely óriási energiák felszabadulásával járt.

Az elmúlt évtizedekben a kozmológia és az elemi részecskefizika fejlődése lehetővé tette az Univerzum fizikai paramétereiben a tágulási folyamat során bekövetkező változások elméleti figyelembevételét és leírását.

Az Univerzum kialakulásának főbb állomásai.

Az Univerzum fejlődésének rövid története

Az Univerzum idő fejlődésének rövid története	Hőfok	Az Univerzum állapota
10 -45 - 10 -37 mp	> 10 26 K	Inflációs expanzió ( Inflációs szakasz)
10-6 mp	> 10 13 K	A kvarkok és elektronok megjelenése
10-5 mp	10 12 K	Protonok és neutronok előállítása
10 -4 mp - 3 perc	10 11 -10 9 K	A deutérium, hélium és lítium atommagok megjelenése a nukleoszintézis korszaka)
400 ezer év	4000 K	Atomok képződése ( a rekombináció korszaka)
15 millió év	300 K	A gázfelhő folyamatos terjeszkedése
1 milliárd év	20K	Az első csillagok és galaxisok születése
3 milliárd év	10 K	Nehéz atommagok kialakulása csillagrobbanások során
10-15 milliárd év	3K	A bolygók és az intelligens élet megjelenése

Szingularitás- az Univerzum egy speciális kezdeti állapota, amelyben a sűrűség, a térgörbület és a hőmérséklet végtelen értéket vesz fel.

Inflációs szakasz- az Univerzum tágulásának kezdeti szupersűrű szakasza, 10-36 mp alatt fejeződött be.

A nukleoszintézis korszaka. Néhány másodperccel az Univerzum tágulásának kezdete után egy korszak kezdődött, amikor a deutérium, a hélium, a lítium és a berillium magjai kialakultak.

Ez a korszak körülbelül 3 percig tartott.

A folyamat végére az Univerzum anyaga 75%-ban protonokból (hidrogénmagokból) állt, körülbelül 25%-a héliummag, és századszázaléka deutérium-, lítium- és berilliummag volt.

Aztán közel 500 ezer évig nem történt minőségi változás - az Univerzum lassú lehűlése és tágulása következett be. Az Univerzum, bár homogén maradt, egyre ritkább lett.

A rekombináció korszaka a semleges atomok képződése.

Körülbelül egymillió évvel a terjeszkedés megkezdése után történt. Amikor az Univerzum 3000 K-re hűlt, a hidrogén- és hélium atommagok már képesek voltak felfogni a szabad elektronokat, és átalakulni semleges hidrogén- és héliumatomokká.

A rekombináció korszaka után az Univerzumban az anyag szinte egyenletesen oszlott el, és főleg atomokból állt. hidrogén 75% és hélium 25%, az Univerzum legnagyobb mennyiségben előforduló elemei.

A rekombináció korszaka óta a sugárzás és az anyag kölcsönhatása gyakorlatilag megszűnt, a tér szinte átlátszóvá vált a sugárzás számára. Az evolúció kezdeti pillanataitól megőrzött sugárzás (reliktum sugárzás) egyenletesen kitölti az egész Univerzumot. Az Univerzum tágulása miatt ennek a sugárzásnak a hőmérséklete tovább csökken. Jelenleg 2,7 K fok van.

A forró Univerzum (Big Bang) modelljét megerősíti az általa megjósolt kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás felfedezése, amely betölti az Univerzumot (1965 amerikai tudósok, Penzias és Wilson). Felfedezésükért 1978-ban Nobel-díjat kaptak.

A legidősebb csillagok és a fiatal galaxisok csillagközi közegének kémiai összetételének (különösen hélium-, deutérium- és lítium-tartalmának) meghatározása is megerősítette a forró Univerzum modelljét.

A hidrogén és a hélium fő mennyisége nem a csillagokban található, hanem a csillagközi és intergalaktikus térben oszlik el.

Az atomok rekombinációja után az Univerzumot kitöltő anyag egy gáz volt, amely a gravitációs instabilitás miatt kondenzációkká kezdett összegyűlni.

Ennek a folyamatnak az eredményeit galaxisokból, galaxisokból és csillagokból álló halmazok formájában látjuk. Az Univerzum szerkezete nagyon összetett, kialakulásának mechanizmusának tanulmányozása napjaink egyik legérdekesebb problémája. Furcsa módon ez még messze van a megoldástól – tisztább elképzelésünk van arról, hogy mi történt az „ősrobbanás” utáni első másodpercekben, mint az időszámításunk előtti egymillió évvel ezelőtti időszakban.

Vannak alternatív modellek az Univerzum keletkezésére.

Az ember mindennapi és megszokott életében nem mindig veszi észre, hogy az emberi társadalom információs mezőjét alkotó adatok és információk mögött milyen világos és jól kidolgozott struktúrák rejlenek. A mindennapi információk és adatok kaotikus áramlásának is megvannak a gyökerei, a feldolgozási tere és a hatóköre.

A világ természetéről, amelyben az ember él, ismeretek megszerzésének terjedelmét és sajátosságait pedig egyszerűen szigorúan szabályozni kell. Az egyik ilyen szabályozás a természettudományi ismeretek szerkezete.

A természettudományos ismeretek csak a természettudományok keretein belül lehetségesek. E tudományok tárgyain és módszerein túlmutató kutatások tudományos hipotézisek alapjául szolgálhatnak. De nem kapják meg a tudományos közösség által elismert független fejlesztések státuszát.

Az elsajátított ismeretek racionalizálása érdekében a 17. század eleje óta minden tudományt természet- és bölcsészettudományra osztanak. A természettudományos ismeretek ezen szintjei mind a tanulmányi tárgyban, mind a megszerzett ismeretek alkalmazási módjaiban és alkalmazási körében különböznek. A felosztás a tudó (tudomány) tárgyhoz (természethez) és szubjektumhoz (emberhez) való viszonyán alapul.

A természettudományi ismeretek a természet jelenségeit, tárgyait, dolgait, a bölcsészettudományok pedig a tárgyhoz (személyhez) kapcsolódó eseményeket vizsgálják.

A modern tudomány felépítése

Mint ismeretes, a tudomány fő feladata a valósággal kapcsolatos emberi ismeretek fejlesztése és rendszerezése. Ezen ismeretek pontosságát empirikus teszteléssel és matematikai bizonyítással tesztelik.

A rendszerezés fogalma egy bizonyos rendszer, struktúra jelenlétét feltételezi, amely alapján az emberi megismerés teljes tömbje kialakul.

Minden tudomány két fő kategóriába sorolható:

• alapvető;
• alkalmazott.

Előadás: "A modern természettudomány fogalmai"

Alkalmazott tudomány

Más tudományterületek fejlődése eredményeként megszerzett ismeretek gyakorlati emberi tevékenységbe való beépítésével foglalkoznak. Az alkalmazott tudományok fő területei az orvostudomány, a technológia és a társadalom.

Alapvető tudományok

Ezek olyan tudományterületek, amelyek elméleti koncepciókat dolgoznak ki és mintákat keresnek. Ezek a minták felelősek az univerzum olyan alapvető jellemzőiért, mint szerkezete, összetétele, formája és a benne végbemenő folyamatok feltételei. Az alaptudományok nagyon változatosak. Az egyes tanulmányok tanulmányi tárgyaiban való tájékozódás egyszerűsítése érdekében az alaptudományokat három fő alkategóriára osztják:

• Bölcsészettudományok;
• természetes;
• matematikai.

A bölcsészettudományokat is két típusra osztják: a társadalomra és az emberre. Míg a matematikai és a természettudományok mindegyike teljesen lefedi a saját tantárgyi spektrumát.

A tudomány egyik fő feladata egy adott, tudományos kutatás tárgyát képező folyamat matematikai bizonyításának kidolgozása. Ebben a tekintetben maguk a matematikai tudományok nem tanulmányozzák a környező valóságot. Olyan matematikai eszközöket fejlesztenek, amelyek lehetővé teszik az összes többi tudomány számára, hogy a matematikusok munkáját felhasználja hipotézisek és elméletek tudományos érvényességének megerősítésére.

A természettudományos ismeretek alapvonásai

Hogyan tudja az ember megkülönböztetni a tudományt a nem tudománytól, mi a természettudományos tudás sajátossága? Könnyű megválaszolni ezeket a kérdéseket, ha a meglévő ismeretanyagban meg lehet vizsgálni azokat a főbb jellemzőket, amelyekkel a természettudományos tudásnak rendelkeznie kell:

A rendszer elérhetősége

Elég nehéz ellenőrizni a meglévő tudásanyag konzisztenciáját. A belső struktúra azonban mindig nyilvánvalóvá válik, amint megpróbálja megérteni azokat az alapelveket, amelyeken ezek a fejlesztések által bemutatott információk alapulnak. A teljes szerkezetnek a tanulmányi tárgyak rendszerén kell alapulnia. Vagyis olyan részek jelenléte, amelyek valami egész összetevői. A biológia az organizmusok egészét, a kémia a kémiai elemek egészének kölcsönhatásának folyamatait stb.

Kritikusság

Teóriák tesztelése kétségre. Mindegyik, még az elmélet legalapvetőbb koncepcióját is megkérdőjelezheti az ember más elméletek más rendelkezéseinek való megfelelés miatt.

Folytonosság

Függetlenül attól, hogy milyen szintet ér el az új tudás, szerkezetének mindig kapcsolatot kell tartania az ember által korábban megszerzett tudással. Igen, az új tudás elveheti, megváltoztathatja vagy bővítheti a régieket, de az új tudás nem lehet a régi tudáson kívül.

Jóslatok készítésének képessége

A tudományos ismereteknek tartalmazniuk kell az előrelátás elemét. Minden tudományos tanulmány rendelkezik előrejelzéssel arról, hogy a tudományos fejlődéshez kapcsolódó események hogyan fognak bekövetkezni. Például minden vegyész meg tudja jósolni, milyen termékek keletkeznek a kémiai oxidációs reakció eredményeként, a fizikusok tudják, milyen nyomáson forr fel a víz, ha 50 Celsius-fokra melegítik fel. És mindezek az előrejelzések nagy megbízhatósággal válnak valóra.

Ha egy személy nem kapja meg a várt eredményeket, akkor elkezdődik a feltáratlan területekre való belépés vagy a kísérleti eljárás megsértése.

Determinizmus

Ennek a tulajdonságnak az az oka, hogy az objektív valóság minden megnyilvánulását okok kapcsolják össze. Egyes vizsgált objektumok másokkal való kapcsolata kizárólag ok-okozati összefüggéssel jellemezhető (még a hiánya is, nem csak a jelenléte). A modern tudomány úgy véli, hogy most, amikor sok kérdésben zsákutcába jutott, el kell vetni a determinizmust. Legalábbis abban a formában, ahogy ma a tudományos kutatás területén létezik. Az ok-okozati összefüggések új megközelítéseinek kidolgozása a modern ismeretelmélet fő problémája.

Sokoldalúság

Az egyik tudomány keretein belül megszerzett tudást egy másik tudomány felhasználhatja tárgyának tanulmányozása szempontjából.

A különböző tudományok rendelkezései egyike sem okozhat zavart, vagy nem vezethet beláthatatlan következményeihez az alapvető vagy alkalmazott fejlesztések tudományos kutatásában.

Az algebrai technikák ugyanazon törvények szerint működnek a fizikában, a matematikában, a biológiában és a szociológiában. Ugyanígy a kémiai kölcsönhatás törvényei ugyanazokkal a jellemzőkkel bírnak, ha mind a kémiában és a fizikában, mind a biológiában, az orvostudományban és a technológiai fejlesztésekben alkalmazzák.

Számos egyéb jel is van, mint például:

• érzékiség (az érzékszervek által kapott információkon alapuló tudás megszerzése),
• személytelenség (függetlenül attól, hogy az adott tudás felfedezőjévé váló tudós milyen személyiséggel rendelkezik, a származtatott törvények ugyanolyan kiszámítható módon működnek),
• hiányosság (a tudósok nem feltételezik, hogy valahol vannak olyan elvek, elméletek vagy törvények, amelyek sikeres tanulmányozása véget vet a kognitív tevékenységnek, mivel nem lesz többé mit tudni).

A megismerés szerkezete és összetétele

Mi tehát a természettudományos tudás szerkezete? A természettudományok területén az ember tudásának megszerzése két, egymással szorosan összefüggő irányban lehetséges:

• elméleti tudás;
• empirikus tudás.

A természettudomány ezen területei mindegyike egy tudományos tény megszerzésén dolgozik. A köztük lévő különbség kizárólag azokban a módszerekben rejlik, amelyekkel ezeket a tudományos tényeket megszerezzük.

A természettudományos ismeretek módszere több technikából áll. Attól függően, hogy az ember melyik irányba - elméleti vagy empirikus - tervezi a tudományos tény megszerzését, alapvetően eltérő természettudományi ismereteket alkalmaz.

Az igazság emberi megismerésének módszereit tudományos módszerekként határozzák meg - eszközökként új ismeretek megszerzésére és bármely tudomány problémáinak megoldására.

A tudományos és technológiai forradalom kezdete és fejlődése óta a társadalom mindig is kritikus volt a tudományos módszerekkel szemben. Ez az érdeklődés azzal a problémával függ össze, hogy egyes népszerű filozófusok szerint éppen a megismerési módszerek kötöttsége és konzervativizmusa akadályozza a tudomány fejlődését. Ha azt elemezzük, hogy egy személy hogyan használja a tudományos módszert, akkor annak használata önmagában nem garantálja új tudományos ismeretek kialakulását. A tudósok csak anomáliákkal és megmagyarázhatatlan jelenségekkel találkozva tudnak előrelépni.

Az empirikus tudás módszerei

Az empirikus megismerés módszerei magukban foglalják azokat a módokat, amelyek segítségével az ember tudást szerezhet az emberi érzékszervek által közvetlenül megfigyelt és feldolgozott jelenségekből. Csak két fő módja van az ilyen ismeretek megszerzésének:

• megfigyelés (információ megszerzése a vizsgált tárgyak érzékszervi észlelésével, miközben a tárgyakat természetes körülményeikben figyelik meg, természettudós beavatkozása nélkül);
• kísérlet (kísérletek reprodukálása ellenőrzött körülmények között).

Az elkülönült tudományos módszerek közé tartozik az emberek számára a megfigyelések és kísérletek előkészítése, végrehajtása és tanulmányozása során szerzett információk feldolgozásának két módja is:

• tanulmány;
• mérés.

Tudományos kísérlet felépítése

A kísérletezés az egyik legizgalmasabb tevékenység az ember számára. Bizonyos eredmények elérését célzó kísérletek végzése - ez a tevékenység önmagában is progresszív kognitív töltést hordoz.

Ahhoz, hogy a kísérleteket tudományosnak nevezzék, az embernek egy bizonyos elv szerint kell felépítenie őket:

• Először is a természettudós információkat gyűjt egy adott jelenségről, amelynek tanulmányozása egy adott tudományos probléma mérlegeléséhez szükséges.
• A tudományos ismeretek rendszerében rendelkezésre álló jelenségről (jellemzőiről, előfordulási körülményeiről, lehetséges eredményeiről stb.) kapott információt a személynek meg kell szerveznie az érdeklődésre számot tartó jelenségek megfigyelését természetes szaporodási körülményei között. Ha egy tudós egy módosított növényt akar kísérleti körülmények között nevelni, többször is meg kell figyelnie, hogyan nőnek és fejlődnek hasonló növények normál körülmények között.
• A kapott információk és adatok elemzése. A megfigyelés során szerzett empirikus tapasztalatok birtokában és a jelenségről a tudományos tudásbázisban már meglévő információk birtokában az ember képes elemezni, hogy milyen premisszális ítéletek képezhetik egy jövőbeli kísérlet alapját, hogy bizonyos vizsgált jelenségekre vonatkozó következtetéseket lehessen levonni.

• Hipotézis felállítása. A kísérleti terv ezen részében a megismerés elméleti módszerei szerepelnek, mivel az ismeretelmélet a hipotézisek felépítését kifejezetten az elméleti módszerhez kapcsolja. A kidolgozás alatt álló hipotézis olyan feltételezéseket fogalmaz meg, amelyek megmagyarázzák a vizsgált jelenség szükséges aspektusait.
• Az elmélet fejlesztése. Egy másik kísérleti kutatásban használt módszer. Az elméletek a kísérlet közvetlen megvalósítása után épülnek fel, amikor az összes korábbi szakaszban kapott adatokat összehasonlítják, és megmagyarázzák az adott jelenség hátterében álló jelenséget. Például a fotoszintézis jelensége, amely a szén-dioxidot fogyasztó növények jelenségének hátterében áll. És ezt egy személy kísérletileg meg tudja erősíteni.

Elméleti módszerek

Az elméleti tudományos módszer minden tudományos kutatás alapja. Enélkül lehetetlen legalább bizonyos ismereteket szerezni az empirikus úton szerzett információkból.

Elméleti feldolgozás nélkül az empirikus adatok csak a tulajdonságokról és folyamatokról szóló statisztikai információk halmazát jelentik.

Az elméleti módszer a természettudományos ismeretek racionális összetevőjét tartalmazza. Az elméleti módszer a kutatás tárgyával kapcsolatos érvelés felépítésének módja.

Az ember által használt főbb elméleti tudományos módszerek a következők:

1. Formalizálás (a vizsgált jelenségre vonatkozó gondolatok közvetítése a tudományos közösség által meghatározott és elismert fogalmak és fogalmak szerint). A formalizálás eredményeként nem az ember szubjektív tapasztalata tükröződik, hanem a vizsgált jelenség egy bizonyos absztrakt modellje épül fel.
2. Axiomatizálás. Alkalmazása a priori igazságnak tekintett állítások hipotéziseinek és elméleteinek felépítésében. Olyanok, amelyek nem igényelnek további bizonyítékokat a folyamatban lévő kutatás keretein belül. Például tudományos kísérletek végzése során az ember nem bizonyítja, hogy a víz forráspontja a nyomástól függ, még akkor sem, ha ezt a két jelenséget felhasználják a folyó kutatásban.
3. Absztrakció. A kutatás során el kell vetni egy tárgynak vagy jelenségnek mindazon tulajdonságait, amelyek egy adott vizsgálatban nem fontosak, és nem befolyásolhatják annak eredményeit. Az ember mindig nagyon óvatosan közelíti meg ezt a tudományos módszert, mivel a nagyon finom területeken végzett modern kutatások során minden elfogadhatatlan eltérés jelentős tudományos kihagyást okozhat.
4. Elemzés. A kutatás tárgyának felosztása kisebb komponensekre (jelek, formák, tulajdonságok, összefüggések stb.). Egy-egy jelenség minden egyes aspektusának tanulmányozásával a személy részletes információkat kap a vizsgált jelenségről, és a vizsgálat során megszerzett ismereteit egyesítve hasznos következtetésekre jut. Ez a kombináció tulajdonképpen a következő tudományos módszerbe – a szintézisbe – áramlik.
5. Az indukció, a dedukció és az analógia a következtetések levonásának három módszere, amelyeket a tudomány a logikából vett át. Ezen módszerek mindegyike jellemzi a szükséges következtetések levonásához szükséges érvelési premisszák közötti kapcsolatot. Így a dedukciót az a tény jellemzi, hogy az általános tudományos ismeretekkel kapcsolatos érvelési premisszákból az ember bizonyos esetekre bizonyos következtetéseket von le. Az indukció éppen ellenkezőleg, általános mintákat vezet le bizonyos esetekből. Az analógia magában foglalja a következtetések levonását bizonyos jelenségek hasonlóságainak és különbségeinek vizsgálatából. Tehát, ha a vizsgált jelenség egyes jelei bizonyos hasonlóságokat mutatnak, akkor ezek a jelenségek ellenőrizhetők más hasonlóságok megléte szempontjából.

1. előadás Természettudomány.

Természettudományi alapismeretek (fizika, kémia, biológia), ezek hasonlóságai és különbségei. Természettudományos megismerési módszer és összetevői: megfigyelés, mérés, kísérlet, hipotézis, elmélet

Az ember ősidők óta figyelte az őt körülvevő világot, amelytől az élete függött, és megpróbálta megérteni a természeti jelenségeket. A nap meleget adott az embereknek és hervadó meleget hozott, az esők éltető nedvességgel öntözték be a mezőket, árvizeket, hurrikánokat és földrengéseket hoztak számtalan katasztrófát. Nem tudva előfordulásuk okait, az emberek ezeket a cselekedeteket természetfeletti erőknek tulajdonították, de fokozatosan elkezdték megérteni a természeti jelenségek valódi okait, és egy bizonyos rendszerbe hozták őket. Így születtek a természettudományok.

Mivel a természet rendkívül változatos, megértése során különféle természettudományok alakultak ki: fizika, kémia, biológia, csillagászat, földrajz, geológia és még sok más. Így alakult ki a természettudományok egész halmaza. A kutatás tárgyai alapján két nagy csoportra oszthatók: az élő és az élettelen természetről szóló tudományokra. Az élő és élettelen természettel kapcsolatos legfontosabb természettudományok: fizika, kémia, biológia.

Fizika – az anyag legáltalánosabb tulajdonságait és mozgásformáit (mechanikai, termikus, elektromágneses, atomi, nukleáris) vizsgáló tudomány. A fizikának sok fajtája és része van (általános fizika, elméleti fizika, kísérleti fizika, mechanika, molekuláris fizika, atomfizika, magfizika, elektromágneses jelenségek fizikája stb.).

Kémia – az anyagok tudománya, összetételük, szerkezetük, tulajdonságaik és kölcsönös átalakulásaik. A kémia az anyagmozgások kémiai formáját vizsgálja, és szervetlen és szerves kémiára, fizikai és analitikai kémiára, kolloidkémiára stb.

Biológia– az élő természet tudománya. A biológia tárgya az élet, mint az anyag sajátos mozgási formája, az élő természet fejlődési törvényszerűségei. A biológia tűnik a legelágazóbb tudománynak (zoológia, növénytan, morfológia, citológia, szövettan, anatómia és élettan, mikrobiológia, virológia, embriológia, ökológia, genetika stb.). A tudományok metszéspontjában olyan rokon tudományok keletkeznek, mint a fizikai kémia, fizikai biológia, kémiai fizika, biofizika, asztrofizika stb.

Természettudomány – a természettudomány, mint egyetlen integritás vagy a természettudományok összessége, egyetlen egésznek tekintve.

A fizika a természet tudománya.

Ősidők óta az emberek elkezdték a természeti jelenségek szisztematikus megfigyelését, igyekeztek észrevenni a jelenségek sorrendjét, és megtanulták előre látni a természetben zajló számos esemény lefolyását. például az évszakok váltakozása, a folyami árvizek ideje és még sok más. Ezzel a tudással határozták meg a vetés idejét, a betakarítást stb. Fokozatosan az emberek meggyőződtek arról, hogy a természeti jelenségek tanulmányozása felbecsülhetetlen hasznot hoz.

Az orosz nyelvben a „fizika” szó a 18. században jelent meg Mihail Vasziljevics Lomonoszov enciklopédista tudósnak, az orosz tudomány megalapítójának, az oktatás kiemelkedő alakjának köszönhetően, aki az első német fizikatankönyvből fordított. Ekkor kezdték el az emberek Oroszországban komolyan tanulmányozni ezt a tudományt.

Fizikai test– ez minden körülöttünk lévő tárgy. Milyen fizikai testeket ismersz? (toll, könyv, íróasztal)

Anyag- ez minden, amiből a fizikai testek állnak. (Különböző anyagokból álló fizikai testek megjelenítése)

Ügy- ez minden, ami tudatunktól függetlenül létezik az Univerzumban (égitestek, növények, állatok stb.)

Fizikai jelenségek- ezek a fizikai testekkel fellépő változások.

A fő fizikai jelenségek a következők:

Mechanikai jelenségek

Elektromos jelenségek

Mágneses jelenségek

Fényjelenségek

Hőjelenségek

A tudományos ismeretek módszerei:

Általános tudományos módszerek összefüggései

Elemzés- egy tárgy gondolati vagy valós felbomlása alkotórészeire.

Szintézis- az elemzés eredményeként tanult elemek egységes egésszé összevonása.

Általánosítás- a mentális átmenet folyamata az egyénitől az általános felé, a kevésbé általánostól az általánosabb felé, például: átmenet az „ez a fém elektromosságot vezet” ítéletből az „minden fém vezet elektromosságot” ítéletbe, az ítéletből: „az energia mechanikai formája hővé alakul” a „Minden energiaforma hővé alakul” ítélet szerint.

Absztrakció(eszményítés)- bizonyos változások mentális bevezetése a vizsgált tárgyban a vizsgálat céljainak megfelelően. Az idealizálás eredményeként az objektumok néhány olyan tulajdonsága és attribútuma, amelyek nem elengedhetetlenek ehhez a vizsgálathoz, kizárhatók a vizsgálatból. Az ilyen idealizálásra példa a mechanikában az anyagi pont, azaz egy pont tömeggel, de méretek nélkül. Ugyanaz az absztrakt (ideális) tárgy az teljesen merev test.

Indukció - az a folyamat, amely során számos konkrét egyedi tény megfigyeléséből levezetünk egy általános álláspontot, pl. tudás a konkréttól az általánosig. A gyakorlatban leggyakrabban a hiányos indukciót használják, amely magában foglalja a halmaz összes objektumára vonatkozó következtetés levonását az objektumok csak egy részének ismerete alapján. A kísérleti kutatáson alapuló, elméleti indoklást is magában foglaló nem teljes indukciót tudományos indukciónak nevezzük. Az ilyen indukció következtetései gyakran valószínűségi jellegűek. Ez egy kockázatos, de kreatív módszer. A kísérlet szigorú felépítésével, a logikai következetességgel és a következtetések szigorával megbízható következtetést tud levonni. A híres francia fizikus, Louis de Broglie szerint a tudományos indukció a valódi tudományos haladás igazi forrása.

Levonás I - az analitikus érvelés folyamata az általánostól a konkrétig vagy kevésbé általánosig. Szorosan összefügg az általánosítással. Ha a kezdeti általános rendelkezések megalapozott tudományos igazság, akkor a dedukciós módszer mindig igaz következtetést von le. A deduktív módszer különösen fontos a matematikában. A matematikusok matematikai absztrakciókkal dolgoznak, és érvelésüket általános elvekre alapozzák. Ezek az általános rendelkezések a magánjellegű, konkrét problémák megoldására vonatkoznak.

Analógia - valószínűsíthető, elfogadható következtetés két tárgy vagy jelenség hasonlóságáról valamely jellemzőben, más jellemzőkben megállapított hasonlóságuk alapján. Az egyszerűvel való analógia lehetővé teszi, hogy megértsük a bonyolultabbat. Így Charles Darwin a háziállatok legjobb fajtáinak mesterséges kiválasztásával analógia alapján felfedezte a természetes szelekció törvényét az állat- és növényvilágban.

Modellezés - a megismerési tárgy tulajdonságainak reprodukálása annak speciálisan kialakított analógján - modellen. A modellek lehetnek valós (anyagi), például repülőgépmodellek, épületmodellek. fényképek, protézisek, babák stb. és a nyelv segítségével létrehozott ideális (absztrakt) (mind a természetes emberi nyelv, mind a speciális nyelvek, például a matematika nyelve). matematikai modell. Ez tipikusan egy egyenletrendszer, amely leírja a vizsgált rendszer összefüggéseit.

A történeti módszer magában foglalja a vizsgált tárgy történetének reprodukálását annak sokoldalúságában, minden részletet és balesetet figyelembe véve.

Boole-módszer - ez lényegében a vizsgált tárgy történetének logikus reprodukciója. Ugyanakkor ez a történelem megszabadul minden véletlentől és lényegtelentől, i.e. olyan, mint ugyanaz a történelmi módszer, de megszabadítva a történelmitől formák.

Osztályozás - egyes objektumok osztályokba (osztályokba, kategóriákba) való felosztása általános jellemzőik függvényében, természetes kapcsolatok rögzítése az objektumok osztályai között egy meghatározott tudáság egységes rendszerében. Az egyes tudományok kialakulása a vizsgált tárgyak és jelenségek osztályozásának létrehozásához kapcsolódik.

Az empirikus tudás módszerei

Észrevételek(bemutatás) : nézhetjük a fákat, megtudhatjuk, hogy némelyikük hullatja a levelét, hogy egy rönk lebeg a vízben, hogy az iránytű észak felé mutat. A megfigyelés során nem avatkozunk bele a megfigyelt folyamatba.

Miután a megfigyelések során bizonyos adatokat felhalmoztunk a jelenségekről, megpróbáljuk kideríteni, hogyan és miért fordulnak elő ezek a jelenségek. Az ilyen reflexiók során különféle feltételezések születnek ill hipotéziseket. A hipotézis tesztelésére speciális kísérletek – kísérletek. Kísérlet aktív emberi interakciót foglal magában a megfigyelt jelenséggel. A kísérletek során általában méréseket végeznek. Egy kísérlet konkrét célt és előre átgondolt cselekvési tervet feltételez. Egyik vagy másik hipotézis felállításával egy kísérlet segítségével megerősíthetjük vagy cáfolhatjuk hipotézisünket.

Megfigyelés- a jelenségek szervezett, céltudatos, rögzített észlelése bizonyos feltételek melletti tanulmányozás céljából.

Hipotézis- ez a szó görög eredetű, szó szerinti fordításban „alap”, „feltevés”. Modern értelemben nem bizonyított elmélet vagy feltételezés. Megfigyeléseken vagy kísérleteken alapuló hipotézist állítanak fel.

Tapasztalat- egy bizonyos jelenség ellenőrzött körülmények közötti vizsgálatának módszere. A megfigyeléstől a vizsgált tárggyal való aktív interakcióban különbözik

Néha az ismert természeti jelenségek tanulmányozására irányuló kísérletek során új fizikai jelenséget fedeznek fel. Ez így van megcsinálva tudományos felfedezés.

Fizikai mennyiség- ez egy olyan tulajdonság, amely minőségi értelemben több anyagi tárgyra vagy jelenségre jellemző, de mindegyiknél egyedi értékeket vehet fel.

Egy fizikai mennyiség mérése azt jelenti, hogy összehasonlítjuk egy egységnek vett homogén mennyiséggel.

Példák a fizikai mennyiségekre: út, idő, tömeg, sűrűség, erő, hőmérséklet, nyomás, feszültség, megvilágítás stb.

Fizikai mennyiségek Vannak skaláris és vektorosak. A skaláris fizikai mennyiségeket csak numerikus érték jellemzi, míg a vektorosokat szám (modulus) és irány is meghatározza. A skaláris fizikai mennyiségek az idő, a hőmérséklet, a tömeg, a vektorosok a sebesség, a gyorsulás, az erő.

A tudományos tudás egy olyan rendszer, amely több tudásszinttel rendelkezik, amelyek számos paraméterben különböznek egymástól. A megszerzett tudás tárgyától, jellegétől, típusától, módszerétől és módszerétől függően empirikus és elméleti tudásszinteket különböztetnek meg. Mindegyikük meghatározott funkciókat lát el, és sajátos kutatási módszerekkel rendelkezik. A szintek a kognitív tevékenység egymással összefüggő, de egyben sajátos típusainak felelnek meg: empirikus és elméleti kutatásoknak. A tudományos tudás empirikus és elméleti szintjének megkülönböztetésével a modern kutató tisztában van azzal, hogy ha a hétköznapi tudásban jogos különbséget tenni az érzékszervi és a racionális szint között, akkor a tudományos kutatásban a kutatás empirikus szintje soha nem korlátozódik a tisztán érzékszervi tudásra. az elméleti tudás nem a tiszta racionalitást képviseli. Még a megfigyeléssel szerzett kezdeti empirikus ismereteket is tudományos kifejezésekkel rögzítik. Az elméleti tudás sem tiszta racionalitás. Az elmélet felépítésénél vizuális reprezentációkat alkalmaznak, amelyek az érzékszervi észlelés alapját képezik. Elmondhatjuk tehát, hogy az empirikus kutatás kezdetén az érzéki, az elméleti kutatásban pedig a racionális. Az empirikus kutatás szintjén lehetőség nyílik a jelenségek és bizonyos minták közötti függőségek, összefüggések azonosítására. De ha az empirikus szint csak a külső megnyilvánulást tudja megragadni, akkor az elméleti szint jön a vizsgált tárgy lényeges összefüggéseinek magyarázatára.

Az empirikus tudás a kutatónak a valósággal való közvetlen interakciójának eredménye a megfigyelés vagy kísérlet során. Empirikus szinten nemcsak a tények halmozódása történik, hanem azok elsődleges rendszerezése és osztályozása is, amely lehetővé teszi a megfigyelhető jelenségekké átalakuló empirikus szabályok, elvek, törvények azonosítását. Ezen a szinten a vizsgált tárgy elsősorban külső összefüggésekben, megnyilvánulásokban tükröződik. A tudományos ismeretek összetettségét nemcsak a megismerési szintek és módszerek jelenléte határozza meg, hanem az is, hogy milyen formában rögzítik és fejlesztik. A tudományos ismeretek fő formái a tények, problémák, hipotézisekÉs elméletek. Jelentésük az, hogy feltárják a megismerési folyamat dinamikáját bármely tárgy kutatása és tanulmányozása során. A tények megállapítása elengedhetetlen feltétele a természettudományi kutatás sikerének. Egy elmélet felépítéséhez a tényeket nemcsak megbízhatóan megállapítani, rendszerezni és általánosítani kell, hanem összefüggésben is kell mérlegelni. A hipotézis olyan feltételezett tudás, amely valószínűségi jellegű, és ellenőrzést igényel. Ha a tesztelés során a hipotézis tartalma nem egyezik az empirikus adatokkal, akkor azt elutasítjuk. Ha a hipotézis beigazolódik, akkor változó valószínűséggel beszélhetünk róla. A tesztelés és bizonyítás eredményeként egyes hipotézisek elméletekké válnak, mások tisztázódnak, pontosulnak, másokat pedig elvetnek, ha tesztelésük negatív eredményt ad. Egy hipotézis igazságának fő kritériuma a gyakorlat különböző formáiban.

A tudományos elmélet egy általánosított tudásrendszer, amely az objektív valóság egy bizonyos területén a természetes és jelentős összefüggések holisztikus tükrözését biztosítja. Az elmélet fő feladata az empirikus tények teljes halmazának leírása, rendszerezése és magyarázata. Az elméletek besorolása a leíró, tudományosÉs deduktív. A leíró elméletekben a kutatók empirikus adatok alapján fogalmaznak meg általános mintákat. A leíró elméletekhez nincs szükség logikai elemzésre és konkrét bizonyítékokra (I. Pavlov fiziológiai elmélete, Charles Darwin evolúciós elmélete stb.). A tudományos elméletekben olyan modellt konstruálnak, amely helyettesíti a valós tárgyat. Az elmélet következményeit kísérletekkel igazoljuk (fizikai elméletek stb.). A deduktív elméletekben egy speciális formalizált nyelvet fejlesztettek ki, amelynek minden kifejezése értelmezés tárgya. Ezek közül az első Eukleidész „Elemei” (a fő axióma megfogalmazásra kerül, majd az abból logikusan levezetett rendelkezéseket egészítik ki, és minden bizonyítást ez alapján hajtanak végre).

A tudományos elmélet fő elemei az elvek és a törvények. Az alapelvek általános és fontos megerősítést adnak az elméletnek. Elméletileg az elvek az alapját képező elsődleges előfeltételek szerepét töltik be. Az egyes elvek tartalma viszont törvények segítségével derül ki. Meghatározzák az elveket, feltárják hatásmechanizmusukat, a kapcsolat logikáját, az ezekből fakadó következményeket. A törvények az elméleti állítások egy formája, amely felfedi a vizsgált jelenségek, tárgyak és folyamatok általános összefüggéseit. Az alapelvek, törvényszerűségek megfogalmazásakor a kutatónak meglehetősen nehéz meglátnia számos, sokszor egymástól teljesen eltérő külső tény mögé, a vizsgált tárgyak, jelenségek tulajdonságainak lényeges tulajdonságait, jellemzőit. A nehézség abban rejlik, hogy a vizsgált tárgy lényeges jellemzőit nehéz közvetlen megfigyelés közben rögzíteni. Ezért lehetetlen közvetlenül az empirikus tudásszintről az elméleti szintre lépni. Az elméletet nem közvetlenül általánosító tapasztalat építi fel, ezért a következő lépés a probléma megfogalmazása. Olyan tudásformaként definiálják, amelynek tartalma tudatos kérdés, amelynek megválaszolásához a meglévő tudás nem elegendő. A kutatás, a problémák megfogalmazása és megoldása a tudományos tevékenység fő jellemzői. A megmagyarázhatatlan tények megértésében felmerülő probléma jelenléte viszont olyan előzetes következtetést von maga után, amely kísérleti, elméleti és logikai megerősítést igényel. A környező világ megismerésének folyamata az emberi gyakorlati tevékenység során felmerülő különféle problémák megoldása. Ezeket a problémákat speciális technikák - módszerek alkalmazásával oldják meg.

A tudomány módszerei– technikák és műveletek összessége a valóság gyakorlati és elméleti megismeréséhez.

A kutatási módszerek optimalizálják az emberi tevékenységeket, és a tevékenységszervezés legracionálisabb módjaival látják el. A.P. Sadokhin amellett, hogy a tudományos módszerek osztályozása során kiemeli a tudásszinteket, figyelembe veszi a módszer alkalmazhatóságának kritériumát, és azonosítja a tudományos ismeretek általános, speciális és sajátos módszereit. A kiválasztott módszereket gyakran kombinálják és kombinálják a kutatási folyamat során.

Általános módszerek A tudás minden tudományágat érint, és lehetővé teszi a tudásfolyamat valamennyi szakaszának összekapcsolását. Ezeket a módszereket a kutatás bármely területén alkalmazzák, és lehetővé teszik a vizsgált objektumok összefüggéseinek és jellemzőinek azonosítását. A tudománytörténetben a kutatók a metafizikai és a dialektikus módszereket is az ilyen módszerek közé sorolják. Privát módszerek A tudományos ismeretek olyan módszerek, amelyeket csak egy adott tudományágban használnak. A különböző természettudományi módszerek (fizika, kémia, biológia, ökológia stb.) sajátosak az általános dialektikus megismerési módszerrel kapcsolatban. Néha a magán módszerek a természettudomány azon ágain kívül is alkalmazhatók, amelyekből származtak. Például fizikai és kémiai módszereket használnak a csillagászatban, a biológiában és az ökológiában. A kutatók gyakran egymáshoz kapcsolódó privát módszereket alkalmaznak egy-egy téma vizsgálatára. Például az ökológia egyszerre használja a fizika, a matematika, a kémia és a biológia módszereit. A megismerés sajátos módszereihez speciális módszerek kapcsolódnak. Speciális módszerek fedezze fel a vizsgált tárgy bizonyos jellemzőit. Megnyilvánulhatnak a tudás empirikus és elméleti szintjén, és egyetemesek lehetnek.

Között speciális empirikus megismerési módszerek különbséget tenni megfigyelés, mérés és kísérlet között.

Megfigyelés a valóság tárgyainak észlelésének céltudatos folyamata, a tárgyak és jelenségek érzékszervi tükrözése, amelynek során az ember elsődleges információkat kap az őt körülvevő világról. Ezért a kutatás legtöbbször megfigyeléssel kezdődik, és csak ezután térnek át a kutatók más módszerekre. A megfigyelések nem kapcsolódnak egyetlen elmélethez sem, de a megfigyelés célja mindig valamilyen problémahelyzethez kapcsolódik. A megfigyelés feltételezi egy konkrét kutatási terv meglétét, egy olyan feltételezést, amely elemzésnek és ellenőrzésnek van alávetve. A megfigyeléseket ott alkalmazzák, ahol közvetlen kísérletek nem végezhetők (vulkanológiában, kozmológiában). A megfigyelés eredményeit leírásban rögzítjük, megjelölve a vizsgált objektum azon jeleit és tulajdonságait, amelyek a vizsgálat tárgyát képezik. A leírásnak a lehető legteljesebbnek, pontosabbnak és tárgyilagosabbnak kell lennie. A megfigyelési eredmények leírásai képezik a tudomány empirikus alapját, ezek alapján jönnek létre az empirikus általánosítások, rendszerezések és osztályozások.

Mérés– ez egy tárgy vizsgált szempontjainak vagy tulajdonságainak mennyiségi értékeinek (jellemzőinek) meghatározása speciális műszaki eszközökkel. A vizsgálatban fontos szerepet játszanak azok a mértékegységek, amelyekkel a kapott adatokat összehasonlítják.

Kísérlet – az empirikus tudásnak a megfigyeléshez képest összetettebb módszere. A kutató célirányos és szigorúan ellenőrzött befolyását jelenti egy érdeklődésre számot tartó tárgyra vagy jelenségre, hogy tanulmányozza annak különböző aspektusait, összefüggéseit és kapcsolatait. A kísérleti kutatás során a tudós beavatkozik a folyamatok természetes menetébe, és átalakítja a kutatás tárgyát. A kísérlet sajátossága az is, hogy lehetővé teszi a tárgy vagy folyamat tiszta formájában való megtekintését. Ez a külső tényezőknek való kitettség maximális kizárása miatt következik be. A kísérletező elválasztja a lényeges tényeket a lényegtelenektől, és ezzel nagyban leegyszerűsíti a helyzetet. Az ilyen egyszerűsítés hozzájárul a jelenségek és folyamatok lényegének mély megértéséhez, és lehetőséget teremt számos, egy adott kísérlet szempontjából fontos tényező és mennyiség ellenőrzésére. A modern kísérletet a következő jellemzők jellemzik: az elmélet megnövekedett szerepe a kísérlet előkészítő szakaszában; a technikai eszközök összetettsége; a kísérlet léptéke. A kísérlet fő célja alapvető és alkalmazott jelentőségű hipotézisek és elméletek következtetéseinek tesztelése. A kísérleti munka során a vizsgált objektumra gyakorolt ​​​​aktív befolyással bizonyos tulajdonságait mesterségesen izolálják, amelyeket természetes vagy speciálisan létrehozott körülmények között vizsgálnak. A természettudományos kísérletek során gyakran folyamodnak a vizsgált objektum fizikai modellezéséhez, és különféle ellenőrzött feltételeket teremtenek számára. S. X. Karpenkov a kísérleti eszközöket tartalmuk szerint a következő rendszerekre osztja:

♦ a vizsgált objektumot meghatározott tulajdonságokkal tartalmazó rendszer;

♦ olyan rendszer, amely hatást gyakorol a vizsgált objektumra;

♦ mérőrendszer.

S. Kh. Karpenkov rámutat, hogy az adott feladattól függően ezek a rendszerek eltérő szerepet játszanak. Például egy anyag mágneses tulajdonságainak meghatározásakor egy kísérlet eredménye nagyban függ a műszerek érzékenységétől. Ugyanakkor egy olyan anyag tulajdonságainak tanulmányozásakor, amelyek nem fordulnak elő a természetben normál körülmények között, sőt alacsony hőmérsékleten is, minden kísérleti eszközrendszer fontos.

Minden természettudományos kísérletben a következő szakaszokat különböztetjük meg:

♦ előkészítő szakasz;

♦ a kísérleti adatok gyűjtésének szakasza;

♦ az eredmények feldolgozásának szakasza.

Az előkészítő szakasz a kísérlet elméleti indoklását, tervezését, a vizsgált objektum mintájának elkészítését, a kutatás feltételeinek és technikai eszközeinek kiválasztását jelenti. A jól előkészített kísérleti alapon kapott eredmények általában könnyebben alkalmazhatók összetett matematikai feldolgozásra. A kísérleti eredmények elemzése lehetővé teszi a vizsgált objektum egyes jellemzőinek értékelését és a kapott eredmények összehasonlítását a hipotézissel, ami nagyon fontos a végső kutatási eredmények helyességének és megbízhatóságának meghatározásában.

A kapott kísérleti eredmények megbízhatóságának növelése érdekében szükséges:

♦ a mérések többszöri megismétlése;

♦ technikai eszközök és műszerek fejlesztése;

♦ a vizsgált objektumot befolyásoló tényezők szigorú figyelembevétele;

♦ a kísérlet világos tervezése, amely lehetővé teszi a vizsgált objektum sajátosságainak figyelembevételét.

Között a tudományos ismeretek speciális elméleti módszerei megkülönböztetni az absztrakció és az idealizálás eljárásait. Az absztrakció és az idealizálás folyamataiban kialakulnak az összes elméletben használt fogalmak és kifejezések. A fogalmak a jelenségek lényegi oldalát tükrözik, amely a vizsgálat általánosítása során megjelenik. Ebben az esetben egy tárgynak vagy jelenségnek csak egy-egy aspektusa kerül kiemelésre. Így a „hőmérséklet” fogalma operatív definíciót adhat (a test felmelegedésének fokát jelző mutató egy bizonyos hőmérő skálán), és a molekuláris kinetikai elmélet szempontjából a hőmérséklet az átlagos kinetikával arányos érték. a testet alkotó részecskék mozgási energiája. Absztrakció – mentális figyelemelterelés a vizsgált tárgy minden olyan tulajdonságától, kapcsolatától és kapcsolatától, amelyeket lényegtelennek tartanak. Ezek egy pont, egy egyenes, egy kör, egy sík modelljei. Az absztrakciós folyamat eredményét absztrakciónak nevezzük. Ezekkel az absztrakciókkal bizonyos problémákban a valós objektumok helyettesíthetők (a Föld a Nap körüli mozgásakor anyagi pontnak tekinthető, de a felszíne mentén nem).

Eszményítés egy adott elmélet szempontjából fontos tulajdonság vagy kapcsolat mentális azonosításának és egy ezzel a tulajdonsággal felruházott tárgynak (kapcsolatnak) mentális felépítésének művelete. Ennek eredményeként az ideális tárgynak csak ez a tulajdonsága (relációja) van. A tudomány a valóságban olyan általános mintákat azonosít, amelyek jelentősek és különböző témákban ismétlődnek, ezért absztrakciókat kell végeznünk a valós tárgyaktól. Így keletkeznek olyan fogalmak, mint az „atom”, „halmaz”, „abszolút fekete test”, „ideális gáz”, „folyamatos közeg”. Az így kapott ideális tárgyak valójában nem léteznek, hiszen a természetben nem létezhetnek olyan tárgyak és jelenségek, amelyeknek csak egy tulajdonságuk vagy minőségük van. Az elmélet alkalmazása során ismételten össze kell hasonlítani a kapott és felhasznált ideális és absztrakt modelleket a valósággal. Ezért fontos, hogy az absztrakciókat az adott elméletnek való megfelelőségüknek megfelelően válasszuk ki, majd zárjuk ki őket.

Között speciális univerzális kutatási módszerek azonosítani elemzés, szintézis, összehasonlítás, osztályozás, analógia, modellezés. A természettudományos megismerés folyamata úgy történik, hogy először a vizsgált tárgy általános képét figyeljük meg, amelyben a részletek az árnyékban maradnak. Ilyen megfigyeléssel lehetetlen megismerni az objektum belső szerkezetét. A tanulmányozáshoz el kell különítenünk a vizsgált objektumokat.

Elemzés– a kutatás egyik kezdeti szakasza, amikor egy tárgy teljes leírásától eljutunk annak szerkezetére, összetételére, jellemzőire és tulajdonságaira. Az analízis a tudományos ismeretek olyan módszere, amely egy tárgy gondolati vagy valós felosztásán és alkotórészeire való felosztásán és azok külön vizsgálatán alapul. Egy tárgy lényegét nem lehet csak úgy megismerni, ha kiemeljük azokat az elemeket, amelyekből áll. Ha a vizsgált tárgy adatait elemzéssel tanulmányozzuk, azt szintézis egészíti ki.

Szintézis – a tudományos ismeretek módszere, amely az elemzéssel azonosított elemek kombinációján alapul. A szintézis nem az egész megalkotásának módszereként működik, hanem az egészet az egyetlen, elemzéssel megszerzett tudás formájában ábrázolja. Megmutatja az egyes elemek helyét, szerepét a rendszerben, kapcsolatukat más komponensekkel. Az elemzés elsősorban azt a konkrét dolgot ragadja meg, amely megkülönbözteti a részeket egymástól, a szintézist – általánosítja egy objektum analitikusan azonosított és vizsgált jellemzőit. Az elemzés és a szintézis az ember gyakorlati tevékenységéből ered. Az ember csak a gyakorlati elválasztás alapján tanult meg mentálisan elemezni és szintetizálni, fokozatosan megérteni, mi történik egy tárggyal, amikor gyakorlati műveleteket hajt végre vele. Az elemzés és a szintézis az analitikus-szintetikus megismerési módszer összetevői.

A vizsgált tulajdonságok, tárgyak vagy jelenségek paramétereinek mennyiségi összehasonlításakor összehasonlítási módszerről beszélünk. Összehasonlítás– a tudományos ismeretek olyan módszere, amely lehetővé teszi a vizsgált tárgyak hasonlóságának és különbségének megállapítását. Az összehasonlítás sok természettudományos mérés alapját képezi, amelyek bármely kísérlet szerves részét képezik. A tárgyak egymással való összehasonlításával az ember lehetőséget kap arra, hogy helyesen felismerje őket, és ezáltal helyesen navigáljon a körülötte lévő világban, és célirányosan befolyásolja azt. Az összehasonlítás akkor számít, ha valóban homogén és lényegükben hasonló tárgyakat hasonlítunk össze. Az összehasonlító módszer rávilágít a vizsgált objektumok közötti különbségekre, és bármilyen mérés, azaz kísérleti kutatás alapját képezi.

Osztályozás– a tudományos ismeretek olyan módszere, amely egy osztályba egyesíti azokat az objektumokat, amelyek lényeges jellemzőikben a lehető leghasonlóbbak egymáshoz. Az osztályozás lehetővé teszi a felhalmozott változatos anyag viszonylag kis számú osztályra, típusra és formára való redukálását és a kezdeti elemzési egységek azonosítását, a stabil jellemzők és kapcsolatok feltárását. Az osztályozásokat jellemzően természetes nyelvű szövegek, diagramok és táblázatok formájában fejezik ki.

Analógia – olyan megismerési módszer, amelyben a tárgy vizsgálata során szerzett ismereteket átviszik egy másik, kevésbé tanulmányozott, de néhány lényeges tulajdonságában az elsőhöz hasonlóra. Az analógiás módszer az objektumok számos jellemző szerinti hasonlóságán alapul, és a hasonlóság az objektumok egymással való összehasonlítása eredményeként jön létre. Így az analógiás módszer alapja az összehasonlító módszer.

Az analógiás módszer szorosan összefügg a módszerrel modellezés, amely bármely objektum tanulmányozása modellek segítségével a kapott adatok további átvitelével az eredetihez. Ez a módszer az eredeti objektum és modelljének jelentős hasonlóságán alapul. A modern kutatásban többféle modellezést alkalmaznak: alanyi, mentális, szimbolikus, számítógépes. Tantárgy A modellezés olyan modellek használata, amelyek egy objektum bizonyos jellemzőit reprodukálják. Szellemi A modellezés különféle mentális reprezentációk alkalmazása képzeletbeli modellek formájában. Szimbolikus a modellezés rajzokat, diagramokat és képleteket használ modellként. Az eredeti bizonyos tulajdonságait szimbolikus formában tükrözik. A szimbolikus modellezés egyik fajtája a matematikai és logikai eszközökkel előállított matematikai modellezés. Magában foglalja a vizsgált természeti jelenséget leíró egyenletrendszerek felállítását, és ezek megoldását különféle feltételek mellett. Számítógép a modellezés az utóbbi időben széles körben elterjedt (Sadokhin A.P., 2007).

A tudományos ismeretek módszereinek sokfélesége megnehezíti alkalmazásukat és szerepük megértését. Ezeket a problémákat egy speciális tudásterület - módszertan - oldja meg. A módszertan fő célja a megismerési módszerek eredetének, lényegének, hatékonyságának és fejlődésének vizsgálata.