Физика - наука о природе.

Семестр

Тема 1. (2 часа)

ФИЗИКА И МЕТОДЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ. Физика - наука о природе. Научные методы познания окружающего мира и их отличия от других методов познания. Роль эксперимента и теории в процессе познания природы. Моделирование физических явлений и процессов1 Научные гипотезы. Физические законы. Физические теории. Границы применимости физических законов и теорий. Принцип соответствия. Основные элементы физической картины мира.

Слово physis в буквальном переводе означает «природа», т.е. физика – наука о природе. Но многие современные науки изучают природу. Чем же физика отличается от них, каково место физики в ряду естественных наук?

Физика не изучает какие-то отдельные природные объекты и явления, как это делают такие науки как ботаника, биология, география. Физика изучает самые общие, внутренние закономерности явлений, старается объяснить сущность этих явлений. И эта сущность часто оказывается одинаковой для многих явлений. Например, атомистическая физическая теория (концепция) объясняет протекание химических реакций, механизм наследственности в биологии, фотосинтез в растениях, северное сияние, свечение нагретых сил. Точнее, специалисты в конкретной области, вооружившись законами физики, успешно объясняют явления и процессы, которые они изучают. Характерно, что на стыке многих естественных наук и физики возникают новые науки, сочетающие в себе физическую глубину, методологию физики и конкретику и скрупулезность в изучении объектов данной науки. Например: астрофизика, физическая химия, биофизика, физическая медицина. Вот почему, прежде чем приступить к профессиональной (тем более, научной) деятельности, специалист должен, в той или иной степени, овладеть физикой, сформировать свое физическое мировоззрение. Даже домохозяйке такое мировоззрение не помешает, она будет увереннее чувствовать себя в современном доме, напичканном достижениями технического прогресса.

Уточним, используя современную терминологию, предмет физики. Физика изучает простейшие и наиболее общие свойства и законы движения материи. Материя – это не только физическое, но и философское понятие, которое трактуется разными философскими школами по-разному. Остановимся на физической сущности материи.

Материя находится в постоянном движении, это ее основное свойство, форма существования. Движение понимается не только как механическое движение, а как изменение вообще, изменение состояния.

Движение материи происходит в пространстве и времени. Свойства пространства и времени зависят от характера движения материи.

Физика рассматривает два вида материи – вещество и поле. Вещество может находиться в разных агрегатных состояниях – в твердом, жидком, газообразном, в состоянии плазмы. Различают три структурных уровня материи – мегамир (звездные системы, галактики, Вселенная), макромир (большие, средние, маленькие тела, окружающие нас в повседневной жизни) и микромир (мир атомов, молекул, элементарных частиц). Сегодня в физике нет универсальных законов, которые использовались бы для описания процессов во всех трех мирах. У каждого мира своя специфика. В каждом мире разные объекты также со своей спецификой. Поэтому сегодня физика состоит из разных разделов и теорий, в рамках которых изучаются разные миры (классическая механика изучает и описывает макромир; квантовая механика и релятивистская механика изучают и описывают микромир; общая теория относительности хозяйничает в мегамире), разные объекты данного мира (механика твердого тела, гидродинамика, термодинамика, электродинамика – в макромире; атомная физика, ядерная физика, физика элементарных частиц, квантовая хромодинамика – в микромире). Конечно, строгих границ между теориями и разделами нет, например, в физике твердого тела используются законы квантовой механики, в молекулярной физике используются законы классической и квантовой механики.

Развитие физики рано или поздно приводит к техническим переворотам, созданию новых отраслей техники и развитию соответствующих технических наук, тесно связанных с физикой и основывающихся на ее законах. В истории человечества различают целые эпохи, связанные с определенным уровнем развития физики: эра механики, эра пара, эра электричества, эра атомной энергии, эра компьютерных информационных технологий. Со временем эры сменяют друг друга все чаще и чаще.