Концепция современного естествознания

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА МЕНЕДЖМЕНТА И МАРКЕТИНГА

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

КОНЦЕПЦИЯ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Выполнила студентка

Направление подготовки «Менеджмент организации»

Куриленко Ольга Ивановна

Проверил преподаватель:

Кротов Лев Николаевич

Пермь

2013

Так, как в задаче не сказано что автомобиль замедлялся рывками, то считаем, что он двигался равнозамедленно, то есть с постоянным ускорением а. Тогда зависимость скорости от времени выглядит так:

V(t) = V0 - at

Чтобы найти ускорение а надо подставить в эту формулу известные величины: Начальная скорость V0 = 20 м/с, время t = 4c, конечная скорость V(t=5) = 0. Получите уравнение, решив которое найдете а - ускорение. Зависимость пути от времени дается формулой:

S(t) = V0t - (at^2)/2

V0 = 72 км/ч = 20 м/с

5=20 - а*4, а = 15/4 = 3,75

S(t) = 20*4 - (3.75*16)/2 = 50 м

Строение материи интересует естествоиспытателей еще с античных времен. В Древней Греции обсуждались две противоположные гипотезы строения материальных тел. Одну из них предложил древнегреческий мыслитель Аристотель. Она заключается в том, что вещество делится на более мелкие частицы и нет предела его делимости. По существу, эта гипотеза означает непрерывность вещества. Другая гипотеза выдвинута древнегреческим философом Левкиппом (V в. до н.э.) в развита его учеником Демокритом, а затем его последователем философом-материалистом Эпикуром (ок. 341 - 270 до н.э.). В ней предполагалось, что вещество состоит из мельчайших частиц - атомов. Это и есть концепция атомизма - концепция дискретного квантового строения материи. По Демокриту, в природе существуют только атомы и пустота. Атомы - неделимые, вечные, неразрушимые элементы материи.

В целом, для понимания вопросов о смысле дискретности и континуальности и их взаимосвязи в контексте также теорий времени надо выделить три аспекта: 1) философский, 2) общенаучный и специальный научный а, затем уже, 3) собственно темпорологический. В истории философии и естествознания понимание дискретности и континуальности прошло (или совершает) четыре этапа развития: 1) натурфилософский, 2) механический, 3) химический и физический вместе, 4) современный. В последних двух все это происходило на основе развития электродинамики, теории относительности и квантовой механики, единой теории поля, термодинамики с синергетикой и открытия темной материи и энергии на рубеже XX и XXI вв. Отметим, что в физике и химии мы встретим дискретность прежде всего в научной атомистике как теории материи (atomos - по-греч., неделимый), и она представлена исторически в классической механике и оптике, в химической атомистике, в молекулярно-кинетической теории газов в физике, в квантовой механике и др. Кратко о них:

1. Согласно античному атомизму, если несколько утрировать, все в мире из атомов и между ними пустота, связь атомов возникает случайно, спонтанно. Противоречие дискретности и континуальности в эту эпоху было заострено Зеноном из Элеи (ок. 490 - 430 до н.э.) в знаменитых апориях (парадоксах) движения («Ахиллес», «дихотомия», «ристалище», «стрела»). Американский физик Р. Пенроуз пишет, что «стандартное разрешение парадоксов Зенона основывается больше на математическом понятии континуума, чем на природе самого пространства-времени», а решение их теперь происходит через предельный переход. Но «совсем не очевидно, - говорит он, - что непрерывное описание соответствует действительности в достаточно малых масштабах» размером с радиус элементарной частицы порядка 10-13 см»Пенроуз Р. Структура пространства - времени. М.: Мир, 1972, С.11-12. Посредством введения атома как гипотезы древние философы видимо пытались устранить «дурную бесконечность» при описании всего сущего, которая неизбежна, если роль Д. преувеличить.

2. В Новое время, Г. Лейбниц, идя вслед за Аристотелем (384/383-322/321 гг. до н.э.), считал время одним из типов отношений, а континуальность - универсальной характеристикой мира: так что, нигде в мире нет никаких перерывов, пробелов и «все связано со всем». Эта концепция Н. целиком вытекает из гипотезы абсолютной связности и слитности мира как целого, в том числе, в топологическом смысле. Связность при этом понимается как наличное взаимодействие, взаимная обусловленность и нерасторжимость любых двух моментов существования объектов любого рода.

3. На базе диалектической логики возможен синтез этих подходов, и он характерен для современной науки.

Вообще, история атомизма - это повесть о великих открытиях физики и химии, о триумфах научной мысли в истории человечества. Истоки его - размышления древних о причинах таких явлений, как испарение жидкости и выпадение росы, разбавление жидкостей (например, вина) и растворение в них твердых веществ (например, солей), создание сплавов металлов и многих других явлений. Сам атомизм в своем развитии проделал ряд этапов: это - (1) атомизм натурфилософский, (2) механический атомизм XVII - XVIII вв., (3) химический атомизм XIX в., и (4) современный физический атомизм - ХХ в. Рассмотрим эти этапы. дискретность континуальность микрокосмос атом

1) В довольно правдоподобной форме обобщение этих фактов произошло сначала в древней индийской, китайской и греческой философии. В последней (именно, в натурфилософии греков), это обобщение связано с поисками простейших первоначал мира. У Демокрита, мы найдем идеи, точнее, - гипотезы о существовании амеров (мельчайших, точечных частей пространства), атомов (мельчайших частиц вещества, не делящихся дальше), как первоосновы мира. С этого момента начинается развитие и атомизма вообще, - как учения о дискретности строения мира. Идеи атомизма продолжили и развили в Греции Эпикур (342/41 - 271/70 гг. до н.э.), позднее, в Риме, - Лукреций Кар (96 г. до н.э. - 55 г. н.э.), и др. Кедров Б.М. Атомизм // Большая советская энциклопедия, т. 2. М, 1970, Т. 2, С.395-97 Основные идеи античного атомизма сочетаются с динамизмом. По Демокриту - и душа состоит из атомов. Древние атомисты считали континуальность материи кажущейся, приблизительной, условной. Современник Демокрита Платон (427-347 гг. до н.э.) был яростным противником атомизма, он всю жизнь собирал рукописи с работами Демокрита и их сжигал. Не случайно, что о взглядах Демокрита мы знаем лишь из позднейших пересказов, том числе и Аристотеля, который тоже был против атомистики.

Гипотеза о дискретности времени занимает важное место в атомистике древних. Об этом рассказывает Аристотель. По-видимому, время у них складывается из ничтожных по длительности и больше неделимых мгновений. Вместе они образуют моменты единого для всего мира «настоящего времени» или «теперь». События, происшедшие в одно и то же мгновение, - одновременны. Фактически, это была первая версия т.н. «абсолютного времени». Изначально, в основе этого атомизма лежала идея о тождестве строения макро- и микрокосмоса: природа, будучи единой, должна быть устроена и в малейшей своей части так же, как и в величайшей. Эта идея в ХХ веке воплотилась сначала в планетарной модели атома Э.Резерфорда (1871-1937). Она стала основой и системно-структурного фундаментализма ХХ века (как у А. А. Богданова в его тектологии и Л. фон Берталанфи и др. в общей теории систем, в органицизме). Однако научное открытие атомов вещества произошло раньше всего в химии.

2) Развитие механики в XVII - XVIII вв. сначала привело к созданию механических моделей атомов. Так, в «механике контактов» сцепление их друг с другом описывалось с помощью крючочков, зубчиков как в колесиках механизмов и т.п. В «механике сил» (в динамике) их сцепление объяснялось наподобие гравитации. Вводятся силы отталкивания. Здесь для атомов важна не их форма, а наличие веса. Особой ветвью этой механики было учение об атомах хорватского физика Р. Бошковича (1711-1787), сочетающее монадологию Лейбница и силовые идеи Ньютона (1643-1727). Здесь уже сочетаются идеи дискретности материи с движением. Лучевая оптика Ньютона - корпускулярная. В ней имеется представление об абсолютном времени, которое протекает безотносительно к чему-либо внешнему равномерно и иначе называется длительностью, т.е. время здесь субстанционально. Но Ньютон говорит и об относительном времени, как обыденном, постигаемом чувствами, которое безотносительно к истинному математическому по природе времени. О нем нельзя вообще говорить вне контекста отношений с какими-либо избранными естественными или специально выбранными местами пространства (точками, телами, системами, «началами отсчета», реперами, событиями или состояниями объектов разного рода). Время было метризовано с помощью часов, и подобно пространству получило в уравнениях движения математическое воплощение. Оно (как и пространство) суть вместилище самих себя и всего существующего. Механика с ее потребностями точного измерения времени вызвала к жизни не только концептуальное развитие теорий времени, но и практическое, измерительное и инструментально-ориентированное развитие всей науки, включая темпорологию. И если абсолютное время носит континуальный характер, то метризованное время в реальном измерении его за счет введения единиц времени: секунд, минут, часов, суток, лет и т.п. - дискретно. Вместе с тем, в оптике сложилось и континуальное направление - волновая теория света Гюйгенса-Френеля.

3) Химический атомизм, опираясь на взгляды Ньютона, создал впервые в Англии Дж. Дальтон (1766-1844). Он ввел представление об атомном весе, специфическом для каждого сорта атомов вещества. Атом в химии - самая маленькая порция вещества определенного вида. Появилось представление о молекулах как сочетании атомов, образующих все многообразие вещества в природе. Единицей атомного веса стал атом водорода. Впоследствии эти результаты привели русского химика Д. И. Менделеева (1834-1907) к созданию знаменитой химической периодической «системы Менделеева», обладавшей большими эвристическими возможностями для открытия новых и новых элементов. В XIX веке усилиями А. Купера и Ф. Кекуле была развита идея валентности, объяснение которой, как и химизма вообще, осуществила уже физика в атомной теории Н. Бора (1885-1962). Между тем, происходит познание новых видов движений и соответствующих им законов. Мы сегодня уже хотим узнать верхние и нижние границы химизма (например, есть ли т.н. “остров стабильности” в районе 120 номера таблицы Менделеева). Сейчас возникли вопросы о влиянии на наш мир темной материи и движения, роли нейтрино в рамках этой материи и др. вопросы.

4) Современный физический атомизм начинается с открытия в 1897 г. английским физиком Дж. Томсоном (1856-1940) электрона - «атома электричества». В 1900 появилась гипотеза квантов М. Планка (1885-1962). В 1905 г. последовало введение понятия фотона как электромагнитного по природе «атома» света в теории фотоэффекта А. Эйнштейна (1879-1955). Затем был открыт дуализма волн и частиц, а в 1913 г. великим датским физиком Н. Бором создана квантовая модель строения атома. Теперь само понятие «атом» как «неделимый» утратило свой смысл. Дело в том, что в космических лучах и на ускорителях в ХХ в. были открыты десятки т.н. «элементарных частиц» и античастиц (антивещество вообще), а также их взаимопревращения. Все частицы делят на фермионы (они составляют вещество) и бозоны (переносчики взаимодействия). Первые делятся на лептоны (греч. leptos - легкий) и кварки, которые входят в состав протонов, нейтронов и др. - адронов (от греч. adros - сильный). Считается, что всего существует 12 фундаментальных частиц и столько же античастиц. Шесть из них кварки, остальные - это ряд частиц, таких как электрон, мюон, тау-частица и соответствующие им нейтрино и др. Они считаются в рамках обычного вещества и полей простейшими (несоставными). Их группируют в три поколения. Обычное вещество состоит из частиц первого поколения. Но мы еще не знаем до конца мир элементарных частиц.

В современной физике синтез дискретности и континуальности происходит в теориях поля, где частицы отображаются как сингулярности (от лат. singularis - отдельный, особый) соответствующих полей. В теориях т.н. «великого объединения» пытаются синтезировать четыре типа взаимодействий - гравитационное, сильное, слабое и электромагнитное и создать единую теорию поля. Усилился также интерес к теории струн, где частицы представляют в виде крохотных струн, имеющих собственную частоту колебаний. Взаимопревращение противоречивых характеристик вещества и полей отображалось сначала в электродинамике К. Максвелла, позднее - в теории электрона Лоренца-Пуанкаре в преобразованиях Г. Лоренца и в теории относительности Эйнштейна. Новое его понимание возникло в формах универсальных для микромира взаимодействий вещества и антивещества, частиц и античастиц, частиц и волн (т.е. дискретность и континуальность). Все это содержится в основных принципах квантовой механики. Но теперь появились вопросы о влиянии на наш мир темной материи и движения, о роли нейтрино в мироздании и др. вопросы, хотя разделение энергетического состояния электронов на тонкие подуровни в условиях т.н. “вакуума” было установлено еще в 60-е гг. ХХ века. Открытие темной материи и энергии, как кажется, не привело к отказу от идей дискретности и квантов. Они фундаментальны. Об их роли для науки на рубеже XX и XXI вв. очень ёмко и точно сказал известный американский физик Р. Фейнман. Когда журналисты его попросили выразить итоги физики ХХ века как можно короче, предполагая, что это будет завещано будущим ученым и сказано в условиях, когда все физики вдруг умерли, он ответил всего одним словом - «атом», и что остальное умные физики додумают сами. Но в какой-то «вакуум» наверно погружены и кванты темной материи и энергии. Тогда, не выполняется ли и здесь «принцип матрешки»?

По определению, континуальность - неразрывная связь в бытии или переход в его становлении. Здесь действует закон, установленный Г. Лейбницем: «природа не делает скачков», ибо в ней все процессы сплошь состоят из скачков, и что в ней нет никаких пробелов и все связано благодаря переходам Непрерывность // Краткая философская энциклопедия. М., 1994, С. 299-300. Вряд ли можно считать, что квантовая теория, где квант - атом энергии, оправдывает абсолютность квантования для всего микромира: каждый кантовый скачок в состояния электронов в атоме все-таки не происходит с бесконечно большой скоростью. Это вроде бы запрещено принципами релятивистской физики, кроме того, мы не знаем, что в это же время происходит с темной энергией и в её «среде».

В биологии мы видим, что Ч. Дарвин в своей эволюционной теории в основном придерживается везде принципа континуальности, но позже Г. де Фриз объясняя мутации генов, абсолютизирует дискретность Непрерывность // Краткая философская энциклопедия. М., 1994, С. 299-300. Она, конечно, играет большую роль в учениях о структуре и эволюции живого (в биологии, начиная с таксономии и кончая генетикой), в социологии, в экономике, в частных теориях строения и развития знания и познания, языка и мышления, в стандартной логике и др. Но мы найдем в континуальных по смыслу теориях поля и др. Единства в науке насчет сути дискретности и континуальности не заметно.

Основной вид материи - вещество, находящееся в твердом и жидком состояниях, - воспринимается обычно как непрерывная, сплошная среда. Для анализа и описания свойств такого вещества в большинстве случаев учитывается только его непрерывность. Однако то же вещество при объяснении тепловых явлений, химических связей, электромагнитного излучения и т. п., рассматривается как дискретная среда, состоящая из взаимодействующих между собой атомов и молекул.

Дискретность и непрерывность присущи и для другого вида материи - физического поля. Гравитационное, электрическое, магнитное и другие поля при решении многих физических задач принято считать непрерывными. Однако в квантовой теории поля предполагается, что физические поля дискретны.

Дискретность как свойство живого. Жизнь на Земле проявляется в дискретных формах, причем все формы и части образуют структурно-функциональное единство. Дискретность живых систем, в отличие от неживой природы существует не только на организменном уровне, но и на молекулярно-генетическом. Это означает, что каждый организм обладает индивидуальным генетическим кодом. Проблема индивидуальности живых систем не решается с точки зрения вещественного субстрата - нуклеиновых кислот. Сам субстрат не обладает индивидуальностью, она зафиксирована в генетическом коде. Это говорит о том, что жизнь есть параллельная материи субстанция, обладающая индивидуальностью и эта индивидуальность затем закрепляется в генетическом коде.

Для одних и тех же видов материи характерна и непрерывность, и дискретность. Для классического описания природных явлений и свойств материальных объектов достаточно учитывать непрерывные свойства материи, а для характеристики различных микропроцессов - ее дискретные свойства. Непрерывность и дискретность - неотъемлемые свойства материи.

Литература

1. Кедров Б.М. Атомизм // Большая советская энциклопедия, т. 2. М, 1970., с. 395-97

2. Непрерывность // Краткая философская энциклопедия. М., 1994, с. 299-300

3. Пенроуз Р. Структура пространства - времени. М.: Мир, 1972

4. Спиркин А.Г. Непрерывность и прерывность // Философский энциклопедический словарь. М., 1983

Размещено на Allbest.ru