Понятие научной картины мира в физике, ее эволюция

Физика как фундамент естествознания. Основания фундаментальности физики.

1) Естественные науки - эмпирические => используют приборы, которые описываются физическими законами.

2) Физика - эпистемологически (эпистемология- «достоверное знание») фундаментальная наука (ее основные законы ни откуда не выводятся, а только из опыта). Химия - объясняется квантовой механикой; биология - ДНК, синергетика.

3) Онтологическая фундаментальность физики: любое явление можно свести к физике (редукционизм), правда при этом теряется цельность описания (антиредукционизм).

Онтоло́гия (новолат. ontologia от др.-греч. ὄν, род. п. ὄντος — сущее, то, что существует + λόγος — учение, наука) — учение о сущем; учение о бытии как таковом; раздел философии, изучающий фундаментальные принципы бытия, его наиболее общие сущности и категории, структуру и закономерности

Редукционизм (от лат. reductio — возвращение, приведение обратно) — методологический принцип, согласно которому сложные явления могут быть полностью объяснены с помощью законов, свойственных явлениям более простым (например, социологические явления объясняются биологическими или экономическими законами)..

Понятие научной картины мира в физике, ее эволюция.

НКМ - целостный образ мира (природа + общество), получается в науке на данном историческом этапе и системататической философией (науки).

Кун: развитие науки - смена парадигм:

1) Натурфилософия (Греция) (до 18 века)

Натурфилосо́фия (от лат. natura — природа) — исторический термин, обозначавший (примерно до XVIII века) философию природы, понимаемую как целостную систему самых общих законов естествознания. Впервые термин «philosophia naturalis» встречается у Сенеки(рожд. 4 г. до н.э.). Натурфилософия возникла в античную эпоху (8век до н.э. – 6век н.э.) как попытка найти «конечные причины» и фундаментальные закономерности природных явлений.

Метафизический (умопостигаемый) и физический (чувств., природа => натурфизиология) уровни философии.

Наивное созерцание (без эксперимента).

Первоэлемент (вода, земля,...).

Аристотель (385г до н.э.) ("Физика"): мир небес. (неизменный) и земной; земля - шар, центр мира; движение естественное (вертикальное) и насильственное (горизонтальное).

2) Механицизм (Возрождение) примерно до 19 века

Механици́зм — существовавшие в прошлом метод познания и миропонимание, рассматривающие мир как механизм.

Законы механики (Галилей, ньютон), астрономия (Коперник).

Принципы: принцип материального единства мира, принцип причинности, принцип экспериментальной обоснованности, принцип математического описания природных явлений.. Окончательно сформировалась она после создания классической механики И. Ньютона(род 1643г). Основные понятия классической механики: 1) материя – вещество, состоящее из неделимых частиц; 2) движение – механическое перемещение в пространстве; 3) пространство – пустое вместилище тел, описываемое геометрией Эвклида; 4) время – абсолютная категория, характеризующая длительность процессов; 5) масса – мера инертности и мера тяготения. Основные принципы механики: 1) принцип относительности Галилея (все тождественные механистические явления проистекают одинаковым образом в различных инерциальных системах отсчета; 2) принцип дальнодействия. Во времена Ньютона было известно только одно – гравитационное взаимодействие. Принцип дальнодействия заключается в том, что гравитационное взаимодействие осуществляется с бесконечно большой скоростью через пустое пространство без посредства чего-либо

- материальное единство мира (на небе и земле одни законы)

- опытная проверка (Ньютон: "гипотез не измышляю")

- математизация законов

- причинность (детерминизм)

Абсолютное пространство (вместилище тел) и вращение тела - совокупность материальных точек, мгновенное взаимодействие между ними по прямой.

3) ЭД и ТД Картина Мира (19 в.)

На смену механистической картине мира пришла электродинамическая. Основы электродинамической картины мира заложены трудами М. Фарадея и Дж. Максвелла. В отличие от механистической картины мира, где исходными философскими идеями были классический атомизм и механицизм, в электродинамической картине исходной идеей стал континуализм. В частности, Фарадей положил в основу истолкования физических явлений континуальные, непрерывные представления о материи. Передача взаимодействия в этой новой картине мира осуществляется материальным электромагнитным полем. Таким образом, материя в электродинамической картине мира представляется в двух формах – вещество и поле. Основные понятия: 1) материальность физического поля; 2) относительность пространства и времени, единое пространство-время; 3) масса – мера инертности, тяготения и полной энергии (Е=мс – формула Эйнштейна взаимосвязи массы и энергии); 4) непрерывность материи. Основные принципы: 1) принцип относительности Эйнштейна; 2) принцип близкодействия, заключающийся в передаче взаимодействия с конечной скоростью света; 3) принцип эквивалентности инертной и гравитационной масс; 4) принцип постоянства скорости света во всех инерциальных системах отсчета; 5) принцип причинности.

Полное завершение электродинамическая картина мира получила после создания в 1915 г. Эйнштейном общей теории относительности. Дальнейшее развитие физики показало ограниченный характер электродинамической картины мира.

Открытие закона => электричество и магнетизм.

Фарадей: объединение их в ЭМ на основе концепции поля (особая субстанция - переносчик взаимодействий).

Максвелл: система дифференциальных уравнений.

4) Квантово-релятивистская Картина Мира

Переход от электродинамической картины мира к новой квантово-полевой.

Основополагающей гипотезой, давшей только толчок квантовой теории была гипотеза квантов света М. Планка (1900 г.). Основные понятия: 1) единство корпускулярно-волновых свойств материи; 2) дискретность излучения и дискретность физических состояний; 3) волновое уравнение для частиц; 4) обменный характер взаимодействия; 5) виртуальные частицы; 6) материя и антиматерия. Основные принципы: 1) принцип неопределенностей Гейзенберга; 2) принцип дополнительности Н. Бора; 3) принцип Паули.

Принцип относительности Галилея: законы механики не меняются при переходе к другой ИСО (ковариантны).

Уравнения Максвелла - меняются => существует ИСО, где скор. света = с (там распространяются ЭМ волны - эфир <-> абсолютное пространство).

Опыт Майкельсона-Морли: с=const.

=> принцип относительности Эйнштейна: все физические процессы в инерциальных системах отсчёта протекают одинаково, независимо от того, неподвижна ли система или она находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения,

отсюда следует, что все законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчёта; СТО => нет абсолютного пространства и времени (это не субстанции), 4-D, E=mc^2.

ОТО: все Системы Отсчета (в т.ч. неинерциальные) - равноправны; геометрические пространства-время - неевклидовы, определяются материей (гравитацией). В ОТО: гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве-времени, а деформацией самого́ пространства-времени, которая связана, в частности, с присутствием массы-энергии.

Квантовая механика: корпускулярно-волновой дуализм (частице соответствует квантовое поле; E=hw); принцип неопределенности Гейзенберга; волновые функции; наблюдение - результат неконтролируемого воздействия прибора.