Виконала учениця 33- ї групи Кулішова Інна

Світ, в якому ми живемо, складається з різномасштабних відкритих систем, розвиток яких підкоряється загальним закономірностям. При цьому він має свою довгу історію, в загальних рисах відому сучасній науці.

Науко́ва карти́на сві́ту особлива форма систематизації знань, якіснеузагальнення і світоглядний синтез різних наукових теорій. Будучи цілісною системою уявлень про загальні властивості і закономірностіоб'єктивного світу, наукова картина світу існує як складна структура, що включає в себе як складові частини загальнонаукову картину світу і картини світу окремих наук (фізична картина світу, біологічна картина світу, геологічна картина світу). Картини світу окремих наук, у свою чергу, включають в себе відповідні численні концепції певні способи розуміння і трактування будь-яких предметів, явищ і процесів об'єктивного світу, що існують у кожній окремій науці.

Історія науки свідчить, що природознавство, що виникло в ході наукової революції XVI - XVII ст., було пов ' язано з розвитком фізики. Саме фізика була і залишається сьогодні найбільш розвиненою та систематизованою природною наукою. Тому, коли виникло світогляд європейської цивілізації Нового часу, складалася класична картина світу, природним було звернення до фізики, її концепціям і аргументам.

Поняття " фізична картина світу " вживається давно, але лише останнім часом воно стало розглядатися не тільки як підсумок розвитку фізичного знання, але і як особливий самостійний вид знання - саме загальне теоретичне знання у фізиці ( система понять, принципів і гіпотез ), що служить вихідною основою для побудови теорій. Фізична картина світу : узагальнює всі раніше отримані знання про природу ; вводить у фізику нові філософські ідеї і обумовлені ними поняття, принципи і гіпотези ( яких до цього не було і які докорінно змінюють основи фізичного теоретичного знання : старі фізичні поняття і принципи ламаються, нові виникають, картина світу змінюється ).

Ключовим у фізичній картині світу служить поняття " матерія ", на яке виходять найважливіші проблеми фізичної науки. Тому зміна фізичної картини світу пов ' язана зі зміною уявлень про матерію. В історії фізики це відбувалося два рази. Спочатку був здійснений перехід від атомічних, корпускулярних ( перериваних, дискретних ) уявлень про матерію до континуальним ( безперервним ). Потім, в XX столітті, континуальні уявлення були замінені сучасними квантово - польовими. Тому можна говорити про три послідовно змінювали один одного фізичних картинах світу : 1) Механістична картина світу 2) Електромагнітна картина світу 3) Квантово - релятивістська фізична картина світу

Механістична картина світу складається в результаті наукової революції к. XVI- н. XVII ст., Оформляється на основі робіт Г. Галілея і П. Гассенді, які відновили атомізм древніх філософів, досліджень Р. Декарта і узагальнень І. Ньютона, які завершили побудову нової картини світу. Основу механічної картини світу склав атомізм, який весь світ, включаючи і людини, розумів як сукупність величезного числа неподільних частинок - атомів, що переміщаються в просторі і часі. Ключовим поняттям механістичної картини світу було поняття руху. Саме закони руху Ньютон вважав фундаментальними законами світобудови. Тіла мають внутрішнім вродженою властивістю рухатися рівномірно і прямолінійно, а відхилення від цього руху пов ' язані з дією на тіло зовнішньої сили ( інерції ). Таким чином, вперше МКМ дає наукове обгрунтування поняттю руху матерії.

П ' єр Гассенді Галілео Галілей

Життя і розум у механічній картині світу не володіли ніякої якісної специфікою. Тому присутність людини у світі не міняло нічого. Якби людина одного разу зник з лиця землі, світ продовжував би існувати, як ні в чому не бувало. На основі механістичної картини світу в XVIII - початку V1 Х ст. була розроблена земна, небесна і молекулярна механіка. Швидкими темпами йшов розвиток техніки. Це призвело до абсолютизації механічної картини світу, до того, що вона стала розглядатися в якості універсальної.

Електромагнітна картина світу Явища електрики і магнетизму були відомі людям давно. Стародавні греки цікавилися природою електрики, натираючи бурштинову паличку котячим хутром (« електрон » - у перекладі з грецької « бурштин »). У стародавньому Китаї був винайдений компас, хоча використовувалися шматки руди магнітного залізняку в магічних містерії. Наукове осмислення цих природних явищ почалося в класичному природознавстві. Одним з чудових фізиків - самоучок, був Майкл Фарадей ( ), він не мав систематичної університетської освіти, але був добре знайомий з математикою. М. Фарадей намітив ескіз майбутньої теорії електромагнітного поля Він зробив висновок, що не тільки тіла повинні бути піддані дослідженню, а й середовище, яка їх оточує. Середа у Фарадея стає спеціальним предметом вивчення, як носій принципово важливих процесів, що передають взаємодія між предметами. Спочатку Фарадей пропонує поняття магнітних силових ліній, але з 1852 року вводить поняття поля. Не змінювалося в електромагнітній картині світу уявлення про місце і роль людини у Всесвіті.

Майкл Фарадей

До кінця 19 в. погляди на матерію змінювалися кардинально : - сукупність неподільних атомів переставала бути кінцевим межею подільності матерії, в якості такого приймалося єдине абсолютно безперервне нескінченне поле з силовими точковими центрами - електричними зарядами і хвильовими рухами в ньому. - рух розумілося не тільки як просте механічне переміщення ; первинним по відношенню до цієї форми руху ставало поширення коливань у поле, яке описувалося не законами механіки, а законами електродинаміки. - ньютонівська концепція абсолютного простору і часу не підходила до польових уявленням, тому що поле є абсолютно неперервної матерією, порожнього простору просто немає. - час нерозривно пов ' язане з процесами, що відбуваються в полі. - простір і час перестали бути самостійними, незалежними від матерії. Розуміння простору і часу як абсолютних поступилося місце реляційної ( відносної ) концепції простору і часу.

Квантово - релятивістська фізична картина світу Приймаючи закони електродинаміки в якості основних законів фізичної реальності, А. Ейнштейн ( ) ввів в електромагнітну картину світу ідею відносності простору і часу і тим самим усунув протиріччя між розумінням матерії як певного виду поля і ньютонівськими уявленнями про простір і час. Введення в електромагнітну картину світу релятивістських уявлень про простір і час відкрило нові можливості для її розвитку. Саме так з ' явилася загальна теорія відносності, яка стала останньою великою теорією, створеної в рамках електромагнітної картини світу. У цій теорії, створеної в 1916 р., А. Ейнштейн вперше дав глибоке пояснення природи тяжіння, для чого ввів поняття про відносність простору і часу і про кривизну єдиного чотиривимірного просторово - часового континууму, що залежить від розподілу мас. Теорія відносності подолала обмеженість механістичної трактування таких базових понять як простір, час, рух, енергія, маса, але не можна стверджувати, що вона заперечує ( спростовує ) класичну фізику. Теорія відносності показує, що не можна абсолютизувати поняття, принципи і закони класичної механіки, вони вірні лише для певних умов і включаються в спеціальну теорію відносності як її окремий випадок. У цьому сенсі говорять, що релятивістська фізика знаходиться у відношенні відповідності з класичною фізикою.

А. Ейнштейн

З кінця XIX в. виявлялося все більше непримиренних протиріч між електромагнітної теорією і фактами. У 1897 р. було відкрито явище радіоактивності і встановлено, що воно пов ' язане з перетворенням одних хімічних елементів в інші і супроводжується випусканням альфа - і бета - променів ( А. Беккерель, подружжя Кюрі,). На цій основі з ' явилися різні моделі атома, суперечать електромагнітної картині світу ( Е. Резерфорд, Н. Бор ). Дж. Томсон в 1897 р. відкриває електрон і вимірює величину його електричного заряду і масу. А в 1900 р. М. Планк в процесі численних спроб побудувати теорію випромінювання був змушений висловити припущення про переривчастості процесів випромінювання. Планк показав, що тіла випромінюють світло не безперервно, а найдрібнішими енергетичними порціями, тобто квантами, пізніше були відкриті фотони, які і є квантами електромагнітних хвиль у світловому діапазоні.

Макс Планк

На початку XX в. виникли два несумісних уявлення про матерію : - або вона абсолютно неперервна ; - або складається з дискретних частинок ( квантів ). Фізики робили численні спроби поєднати ці дві точки зору, але довгий час вони залишалися безрезультатними. Багатьом здавалося, що фізика зайшла в глухий кут, з якого немає виходу. Це сум ' яття погіршилося, коли в 1913 р. Н. Бор запропонував свою модель атома. Він припустив, що електрон, що обертається навколо ядра, всупереч законам електродинаміки не випромінює енергії. Він випромінює її порціями лише при перескакуванні з однієї орбіти на іншу. І хоча таке припущення здавалося дивним і незрозумілим, саме модель атома Бора в значній мірі сприяла формуванню нових фізичних уявлень про матерію і рух.

Нільс Бор

У 1924 р. Луї де Бройль висловив гіпотезу про відповідність кожній частинці певної хвилі. Іншими словами, кожній частці матерії властиві й властивість хвилі ( безперервність ), і дискретність ( квантованность ). Ці уявлення знайшли підтвердження в роботах Е. Шредінгера і В. Гейзенберга рр.., Творців нового напряму фізики - квантової механіки. Так склалися нові, квантово - польові уявлення про матерію, які визначаються як корпускулярно - хвильовий дуалізм - наявність у кожного елемента матерії властивостей хвилі і частинки.

У сучасній фізиці основним матеріальним об ' єктом є квантове поле, перехід його з одного стану в інший змінює число частинок. Класична фізика, виробляючи цілісний погляд на матеріальність світу, стверджувала, що матерія представлена в двох станах : речовина і поле. В даний час все ще доводиться стикатися з принциповою неточністю термінологічного плану : поняття " речовина " ототожнюють з поняттям " матерія ". Така неточність веде до серйозних помилкових висновків. Матерія - поняття найзагальніше, тоді як речовина - це лише одна з форм її існування. Сучасні наукові знання дозволяють зробити висновок, що у відомому нам світі матерія реалізується в тісно взаємопов ' язаних формах : речовина, поле і фізичний вакуум. Речовина складається з дискретних частинок, що проявляють хвильові властивості ( речовинно - польової континуум ). Природа фізичного вакууму, його будова поки пізнані набагато гірше речовини. За сучасним визначенням, вакуум - це нульові коливні поля, з якими пов ' язані віртуальні частинки. Тут проявляється дуалізм хвильових і корпускулярних властивостей. Вакуум виявляється у взаємодіях з речовиною на його глибинних рівнях. Вакуум і речовина нероздільні і жодна речовинна частинка не може бути ізольована від його присутності і його впливу.

Новизна сучасної фізичної картини світу полягає в наступному : - показана глибока диалектичність природи, неможливість звести матерію до переривчастості або до безперервного, до матеріального або нематеріального, тому що матерія переривана і неперервна, і речовинна і нематеріальна, і якісними і кількісними одночасно. - Значно розширюється розуміння руху, який включає універсальні типи фізичної взаємодії. Відомо чотири види фундаментальних фізичних взаємодій : 1. Гравітаціонное ; 2. Електромагнітное ; 3. Ядерное сильне ; 4. Ядерное слабке. Вони описуються на основі принципу близкодействия : взаємодії передаються відповідними полями від точки до точки, швидкість передачі взаємодії завжди скінченна і не може перевищувати швидкості світла у вакуумі ( приблизно км / с ). - Остаточно затверджуються уявлення про відносність простору і часу, залежність їх від характеру руху матерії. Простір і час перестають бути незалежними один від одного і, відповідно до теорії відносності, зливаються в єдиному чотиривимірному просторово - часовому континуумі. - Важливим є теза про рівність ваговій ( важкого ) та інертною мас. Звідси випливає висновок про еквівалентність маси і енергії : енергія має масу, а маса перетворюється на енергію - ( Е = mc 2)

Квантово - польова ( квантово - релятивістська ) картина світу і в даний час знаходиться в стані становлення, і з кожним роком до неї додаються нові елементи, висуваються нові гіпотези, створюються і розвиваються нові теорії. В кінці 60- х років висунута ідея кварків, як гіпотетичних проточастинок, з яких формуються елементарні частинки ( Г. Цвейг, М. Гелл - Ман ). Заповітна мрія всіх фізиків - виявити універсальність всіх фундаментальних сил, об ' єднати всі фізичні взаємодії в одній теорії. Об ' єднання електромагнітного і слабкої взаємодії в єдине електрослабку взаємодія стала першим успіхом на цьому шляху. Є спроби створити теорію Великого об ' єднання ( так називається теорія об ' єднання електромагнітного, слабкого і сильного взаємодій ). Ще більш грандіозна ідея об ' єднання всіх чотирьох фундаментальних взаємодій, включаючи гравітацію. Відповідні теоретичні побудови називають супероб ' едіненіем або теорією супервзаімодействія. Сьогодні фізики вважають, що вони зможуть створити цю теорію на основі з ' явилася недавно теорії суперструн. Піонерами у створенні цієї теорії з ' явилися М. Грін ( Великобританія ) і Дж. Шварц ( США ). Ця теорія має об ' єднати всі фундаментальні взаємодії при надвисоких енергіях.