Физика — основа естественных наук

Физика — основа естественных наук

Огромное ветвистое древо естествознания выросло не сразу – оно медленно произрастало из натурфилософии – философии природы, представляющей собой умозрительное истолкование природы, рассматриваемой в ее целостности. Ранняя древнегреческая натурфилософия досократовского периода активно развивалась в ионийской школе и явилась по существу первой исторической формой философии вообще. Ионийская школа древнегреческой философии, отличающаяся стихийно-материалистическими взглядами, возникла в VI–V вв. до н. э. в ионийских колониях Греции. Ее представители – крупные мыслители древности: Фалес, Анаксимандр, Анаксимен (Милетская школа), Гераклит Эфесский, Диоген Аполлонийский – руководствовались основной идеей о единстве сущего, происхождении всех вещей из некоторого первоначала (воды, воздуха, огня), а также о всеобщей одушевленности материи.

Интерес к природе как объекту познания вызвал новый расцвет натурфилософии в эпоху Возрождения. Этот расцвет связан с Дж. Бруно, Б. Телезио, Т. Кампанеллой и другими известными мыслителями. Особое развитие натурфилософия получила в немецкой классической философии Фридриха Шеллинга (1775 – 1854), взгляды которого основывались на принципах объективно-идеалистической диалектики природы как живого организма.

Наряду с умозрительными и в определенной степени фантастическими представлениями натурфилософия содержала глубокие идеи диалектической трактовки природных явлений. Поступательное развитие экспериментального естествознания, и прежде всего физики, привело к постепенному вытеснению натурфилософии естественно-научными знаниями, базирующимися на опытах, на экспериментальных данных. Так в недрах натурфилософии зарождаласьфизика – наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. Вследствие такой общности физика и ее законы лежат в основе всего естествознания. На стыке физики и других естественных наук возникли биофизика, астрофизика, геофизика, физическая химия и др. В соответствии с многообразием исследуемых форм материи и ее движения физика подразделяется на физику элементарных частиц, атомных ядер, атомов, молекул, твердого тела, плазмы и т. д.

Слово «физика» появилось еще в древние времена. В переводе с греческого оно означает «природа». Одно из основных сочинений древнегреческого философа и ученого Аристотеля (384–322 до н. э.), ученика Платона, так и называлось «физика». Физика тех времен, конечно, носила натурфилософский характер. Тем не менее, предвидя развитие физики, Аристотель писал: «Наука о природе изучает преимущественно тела и величины, их свойства и виды движений, а кроме того, начала такого рода бытия».

Разнообразные формы движения материи изучаются различными науками, в том числе и физикой. Предмет физики, как, впрочем, и любой науки, может быть раскрыт по мере его детального изложения. Дать строгое определение предмета физики довольно сложно: границы между физикой и смежными дисциплинами весьма условны. На современной стадии развития определение физики как науки о природе должно дополняться более конкретным содержанием. В частности, советский физик академик А.Ф. Иоффе (1880 – 1960) определил физику как науку, изучающую общие свойства и законы движения вещества и поля. Действительно, в настоящее время общепризнано, что все взаимодействия обусловливаются посредством полей, например гравитационных, электромагнитных, полей ядерных сил. Поле наряду с веществом – одна из форм существования материи.

«Высшая задача физики состоит в открытии наиболее общих элементарных законов, из которых можно было бы логически вывести картину мира», – так считал Эйнштейн.

Одна из задач физики – выявление самого простого и самого общего в природе. В современном представлении самое простое – так называемые первичные элементы: молекулы, атомы, элементарные частицы, поля и т. п. А наиболее общими свойствами материи принято считать движение, пространство и время, массу, энергию и др. Конечно, физика изучает и очень сложные явления и объекты. Однако при изучении сложное сводится к простому, конкретное – к общему. При этом устанавливаются универсальные законы, справедливость которых подтверждается не только в земных условиях и в околоземном пространстве, но и во всей Вселенной. В этом заключается один из существенных признаков физики как фундаментальной науки.

Учитывая определяющую роль физики и ее значение в науке, ее называют основой и лидером современного естествознания. Физика занимает особое место среди естественных наук.

Вопросами классификации и иерархии многочисленных естественных наук занимались ученые разных времен. Так, одна из первых попыток классификации естественных наук была сделана выдающимся французским физиком Андре Мари Ампером (1775–1836). Уже к тому времени общее число естественных наук превышало 200. Общую картину наук о природе Ампер представил в виде единой системы, состоящей из различных по характеру и глубине идей, а также из разных экспериментальных сведений. В такой классификации физика располагалась на первом уровне как наука наиболее фундаментальная, а химия – на втором, как бы вытекающая из физики.

Гораздо позднее – в середине XIX в. – на основе тщательного изучения истории развития наук немецкий химик Фридрих Кекуле (1829–1896) предложил иерархию естественных наук в форме четырех ее последовательных основных ступеней: механика, физика, химия, биология. В такой иерархии можно рассматривать молекулярную физику, термодинамику (учение о теплоте) как механику молекул, химию – физикой атомов, а биологию – химией белков или белковых тел.

Вопросы классификации и взаимосвязи естественных наук обсуждаются и по сей день. При этом существуют разные точки зрения. Одна из них – все химические явления, строение вещества и его превращение можно объяснить на основании физических знаний; ничего специфического в химии нет. Другая точка зрения – каждый вид материи и каждая форма материальной организации (физическая, химическая, биологическая) настолько обособлены, что между ними нет прямых связей. Конечно, такие разные точки зрения далеки от истинного решения сложнейшего вопроса классификации и иерархии естественных наук. Вполне очевидно одно – несмотря на то, что физика – фундаментальная отрасль естествознания, каждая из естественных наук (при одной и той же общей задаче изучения природы) характеризуется своим предметом исследования, своей методикой исследования и базируется на своих законах, не сводимых к законам других отраслей науки. И серьезные достижения в современном естествознании наиболее вероятны при успешном сочетании всесторонних знаний, накопленных в течение продолжительного времени и в физике, и в химии, и в биологии, и во многих других естественных науках.

Возвращаясь к мысли, изложенной в начале этого параграфа, можно сказать: натурфилософия породила физику. Однако также определенно можно утверждать и другое: физика выросла из потребностей механики (развитие механики у древних греков, например, было вызвано запросами строительной и военной техники того времени). Техника в свою очередь определяет направление физических исследований (например, в свое время задача создания наиболее экономичных тепловых двигателей вызвала бурное развитие термодинамики). С другой стороны, от развития физики зависит технический уровень производства. Физика – база для создания новых отраслей техники (электронной техники, ядерной техники и др.).

Физика тесно связана и с философией, из недр которой она вышла. Такие крупные открытия в области физики, как закон сохранения и превращения энергии, второе начало термодинамики, соотношение неопределенностей и другие, являлись и являются ареной острой борьбы между сторонниками разных философских течений. Научные открытия служат реальной почвой для многих философских мыслей. Изучение открытий и их философское обобщение играют большую роль в формировании научного мировоззрения.

Читайте также  Какой фундамент лучше для бани из сруба: выбираем правильно

Источник:
http://studopedia.ru/5_57719_fizika—osnova-estestvennih-nauk.html

Физика как фундамент естествознания

Лингвистическая фундаментальность физики.

Эта черта характеризует прежде всего физический эксперимент (причем в сколько-нибудь сложных случаях предполагается использование соответствующих приборов). Большинство наблюдений как в физике, так и в других науках, носит «приборный» характер, и поэтому не только осознание экспериментальных фактов и их связи друг с другом предполагает наличие соответствующей теории, но и простое описание того, что наблюдается, опирается на теоретические представления об используемых приборах и позволяет истолковать, например, трек в камере Вильсона как след определенной элементарной частицы.

Центральным в развиваемом взгляде является утверждение преимущественно физического характера любых используемых приборов. Приборов биологических, физиологических, химических и т.д.

Эпистемологическая фундаментальность физики (доктрина моно- и полифундаментальности). Среди разнообразных значений слова «фундаментальность» можно выделить еще один аспект, связанный с отношением физики к эмпирическим данным. Как известно, слово «фундаментальность» применительно к науке означает различение наук теоретических, ориентированных на раскрытие законов, описывающих изучаемый объект безотносительно к его практическому использованию. В этом смысле справедливо говорить о фундаментальном характере самых различных научных концепций в физике, химии, биологии, геологии и т.д. На наш взгляд, целесообразно ввести понятие так называемой эпистемологической фундаментальности.

Как уже отмечалось, естественные науки опираются на эмпирические данные. На первых этапах развития естествознания в методологии естест- венных наук доминировал так называемый индуктивистский подход, согласно которому наиболее общие положения естественных наук непосредственно выводятся из опытных данных путем прямых индуктивных обобщений. Этот упрощенный взгляд отвергнут в современной философии науки. Данное обстоятельство нашло отражение в четко сформулированном и ставшем, по существу, афоризмом тезисе А. Эйнштейна: «Нет логического пути, ведущего от опытных данных к теории». По выражению Эйнштейна, наиболее важные фундаментальные законы науки не выводятся из опытных данных, а в лучшем случае лишь «навеваются» ими.

Рассматривая систему естественно-научных дисциплин, правомерно поставить вопрос: выводятся ли наиболее важные положения данной дисциплины из каких-либо других научных концепций или их единственным оправданием является ссылка на опытные данные? (Как сказали бы в XVII! в.: выводятся ли положения данной дисциплины из другой дисциплины или выводятся непосредственно из опыта?)

Теперь в связи со сказанным можно ввести понятия «монофундаментальность» и «полифундаментальность».

В реальной истории естественных наук на фундаментальный статут претендовали (точнее сказать, не претендовали, а им реально обладали) физика, химия, биология. Это означает, что основные положения этих наук оправдывались ссылкой на опыт и ниоткуда не могли быть выведены. Явно упрощая реальную историю науки, можно сказать, что первой лишилась фундаментального статута химия. На сегодня основные особенности химии объясняются на базе квантовой физики. То, что в XIX в. рассматривалось как сугубо специфическая особенность химии (особая сила «химического сродства», валентность, периодический закон Менделеева), сегодня получает точное квантово-механическое обоснование, если угодно, выводится из квантовой физики.

Резюмировать изложенное можно так: химия лишилась фундаментального статута (разумеется, только в указанном здесь смысле), но приобрела глубокое теоретическое обоснование. В этом смысле можно сказать, что физика обречена на фундаментальный статут. Даже если допустить, что в будущем появится некая наука, из которой можно будет теоретически вывести современную физику, то эта гипотетическая наука и будет называться новой физикой.

Следует заметить, что изложенное здесь решение вопроса о статуте химии является дискуссионным, хотя возражения, на наш взгляд, и не носят достаточно убедительный характер.

Сложнее обстоит дело со статусом биологии. На сегодня судьба биологии становится похожей на судьбу химии. В XX в. произошли радикальные сдвиги в биологии: открытие двойной спирали ДНК, создание молекулярной генетики, развитие неравновесной термодинамики и синергетики — все это позволяет не просто говорить о важнейших жизненных феноменах на языке простого описания, а раскрывать их глубокую физико-химическую основу. Тем не менее вопрос о фундаментальности биологии на сегодня не может считаться решенным на уровне, сопоставимом с химией. Грубо говоря, признание фундаментальности биологии означает признание особого класса биологических законов, в принципе пе могущем быть объясненным на базе физико-химических законов. На наш взгляд, признание таких (их иногда называют биотоническими) законов представляется не очень вероятным.

Подытоживая все изложенное, правомерно сказать, что физика обладает особой фундаментальностью, которую можно назвать эпистемологической. Следует, правда, отметить экзотическую возможность — признать тезис монофундаментальности и наделить такой фундаментальностью не физику, а некую другую дисциплину. Скажем, можно настаивать на тех или иных вариантах аргони т и нес к их концепций и приписывать монофундаментальный статус биологии. Можно утверждать, что основные особенности любых наук выводятся из неких философских установок. Подобные построения, конечно, возможны, но они явно находятся за пределами науки.

Онтологическая фундаментальность физики (оппозиция редукционизма и антиредукционизма). Концепция монофундаментальности, о которой речь шла выше, может быть названа и концепцией редукционизма — различие здесь в ракурсе, в котором рассматривается проблема. В предыдущем разделе она изучалась под эпистемологическим углом зрения, а здесь будет рассматриваться как проблема онтологическая, т.е. как проблема, касающаяся строения реальности, устройства окружающего нас мира.

Прежде всего разберемся, что следует понимать под редукционизмом. В советской философии эта проблема часто обсуждалась в связи с развитой Ф. Энгельсом концепцией форм движения материи. В этой концепции Энгельса, на наш взгляд, были как верные моменты, так и неверные. Безусловно верным представляется тезис о движении как способе существования материи и выделении различных структурных уровней организации материи (названных Энгельсом формами движения материи). В диалектическом материализме советских времен основное внимание акцентировалось на подчеркивании качественной специфичности высших форм движения (биологической по сравнению с химической, химической по сравнению с физической). Например, утверждалось, что в химической форме движения физическая форма играет побочную роль, а основное содержание поставляется химией. Стремление объяснить главные особенно- сти химических процессов на базе физических законов клеймилось как редукционизм, т.е. сведение высшего к низшему, сложного — к простому, целого — к элементам и т.д. Для большей убедительности редукционизм критиковался как механицизм, как сведение всего и вся к механике.

Разумеется, термин «редукционизм» имеет множество разнообразных оттенков. Редукционизмом, например, объявлялось объяснение феномена сознания материальными процессами головного мозга. Ряд авторов вообще ставил знак равенства между редукционизмом и материализмом. Мы не будем касаться всего многообразия оттенков, связываемых в разных контекстах со словом «редукционизм», а подчеркнем лишь следующее: под редукционизмом здесь не будет пониматься отрицание качественного своеобразия более высоких уровней материальной организации по сравнению с нижележащими (и в этом смысле более фундаментальными) уровнями. Вместе с тем редукционизм не довольствуется лишь описанием этого качественного своеобразия, а ставит задачу его объяснения на основе законов нижележащего уровня. Разумеется, объект химии (атом и молекула) сложнее элементарных частиц, но его функционирование объясняется на основе законов, описывающих поведение элементарных частиц. Поэтому редукционизм — это не отрицание качественного своеобразия, а требование его объяснения. В основе так понятого редукционизма лежит, конечно, определенная онтологическая предпосылка, а именно — иерархическая структура реальности. Предельно упрощенно формулируя основной тезис редукционизма, можно сказать словами Р. Фейнмана, что все в мире состоит из атомов, все может быть описано на языке движений, колебаний, этих атомов.

Читайте также  Вязка арматуры монолитной плиты

В заключение несколько слов об оппозиции редукционизма и антиредукционизма (в частности, так называемого холизма). На наш взгляд (безусловно, дискуссионный и спорный), антиредукционизм фиксирует некую целостность, некий качественно своеобразный феномен и дает его первоначальное описание. В этом его продуктивная роль. Редукционизм всегда требует идти глубже, попытаться понять целое на основе познания его элементов, т.е. объяснить целостность, а не просто констатировать ее наличие.

Источник:
http://scicenter.online/filosofiya-nauki-scicenter/fizika-kak-fundament-53125.html

Что изучает физика.
презентация к уроку по физике (7 класс) по теме

Презентацию и рабочую тетрадь можно использовать на первых уроках физики.

Предварительный просмотр:

Рабочая тетрадь учащегося 7________ класса для изучения темы «Введение».

Урок № 1 «Что изучает физика. Наблюдения и опыты».

Физика – наука _________________________________________________

биология _______________ ______________ _____________

Тел, имеющих разный объем, но одинаковую форму.

Тел, имеющих разную форму, но одинаковый объем.

Из каких веществ состоят следующие физические тела:

Линейка _________________, капля росы ____________________,

Назовите слово, обозначающее физическое тело.

А. Тетрадь. Б. Бумага. В. Воздух. Г. Вода .

Назовите слово, обозначающее физическое явление.

А. Алюминий. Б. Ложка. В. Секунда. Г. Кипение

Как изучают явления?

Измерения гипотеза выводы

Перенос жидкости из одного сосуда в другой.

Цель опыта : найти способ переноса жидкости из одного сосуда в другой, не касаясь этих сосудов.

Приборы и материалы : сосуд с водой, пустой сосуд ( вместимостью меньше) и стеклянная трубка.

Задание : перенести воду из одного сосуда в другой, не касаясь их.

Урок № 2 «Физические величины. Измерение физических величин. Точность и погрешность измерений».

Что значит измерить физическую величину?________________________

высота масса ____________ ______________

Международная система единиц СИ

Длина- __________ ( 1 м)

Время -_____________ (1 с)

Масса- ______________ (1 кг)

Для того чтобы определить цену деления, необходимо:

Определите цену деления следующих приборов:

ЦД=_____________________ ЦД= ______________________________

Определите цену деления:

1. 2. ___________________________

В физике допускаемую при измерении неточность называют ________________________________________________________________

Чем __________ цена деления, тем ___________ точность измерения.

Запишите длину стороны с учетом погрешности измерений._____________________________________

Урок № 3 Лабораторная работа № 1«Определение цены деления измерительного прибора».

Цели : научиться обращаться с физическим оборудованием, производить измерения объёма жидкости.

Приборы и материалы : мензурка, стакан, колба, окрашенная вода

  1. рассчитать цену деления мензурки ____________________________
  2. вычислить абсолютную погрешность измерения ( она равна половине цены деления)_________________________________________
  3. определить вместимость мензурки V опыт_ ___________________________________________________________ _________________________________________________________________
  4. с помощью воды и мензурки определить вместимости стакана и колбы V опыт
  5. результаты записать с учётом погрешности измерения V = V опыт , результаты занести в таблицу.

Объем жидкости, см 3

Вместимость сосуда, см 3

  1. Какой множитель означают приставки мега-, санти-, деци-?
  1. Запишите в стандартном виде : 100; 6400000; 0,00032.

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Что изучает физика урок физики в 7 классе МБОУ Сухо-Сарматская СОШ Гребенюк Л.И. учитель первой категории ‘’

Для чего мы изучаем физику

Немного истории… Слово «физика» происходит от греческого слова physis , что значит «природа». Таким образом, физика является наукой о природе. В русском языке слово «физика» появилось благодаря великому русскому ученому Михаилу Васильевичу Ломоносову. Первыми физиками были древнегреческие философы, жившие еще до нашей эры. Самым известным из них был Аристотель (384 – 322 до н.э.), именно он ввел в научный обиход термин «физика».

специальные слова, которыми пользуются в физике для краткости, определенности и удобства. Физическое тело Вещество Материя Физические явления Физическая величина Физический прибор Физические термины

Материя — это всё то, что существует во Вселенной независимо от нашего сознания (небесные тела, растения, животные и др.) Физические явления – это изменения, происходящие с физическими телами. Физическое тело — это каждый окружающий нас предмет. Вещество — это всё то, из чего состоят физические тела. Физические величины — это измеряемые свойства тел или явлений. Физические приборы – это специальные устройства, которые предназначены для измерения физических величин и проведения опытов.

МАТЕРИЯ означает все то, что существует во Вселенной Вещество- то, из чего состоят окружающие тела Поле — особый вид материи , отличный от вещества

Механические явления Электрические явления Магнитные явления Оптические явления Акустические явления Тепловые явления Атомные явления Физические явления

Физическим телом называют любое из окружающих тел: каплю воды, тетрадь, школу, птицу, песчинку и др. Физические тела могут иметь определенную форму и занимать некоторый объем тела одинаковой формы, но разного объема Тела разной формы, но одинакового объема

Источники физических знаний наблюдения опыты

Установите соответствие явление вещество тело движение Звук телефона Горение свечи стекло Ель Железо игрушка Планета

1. Что изучает физика? 2. Почему физика помогает человеку занять главенствующее положение среди живых организмов? 3. Как взаимодействуют физика и техника? 4. Верно ли утверждение: «Физика является фундаментом, основой всех естественных наук?» 5. С какими наиболее общими физическими понятиями вы познакомились на этом уроке? Ответь на вопросы:

Домашнее задание §§ 1–3 Л: №12 принести тетради 12 или 18 листов: для контрольных работ по физике для лабораторных работ по физике

1 . А.В.Перышкин «Физика 7 класс» Дрофа, 2010 2. Лукашик В.И. Сборник вопросов и задач М.Просвещение 2009г . Картинки http://www.google.ru/search?h Портреты ученых http://www.google.ru/search?hl=ru&newwindow=1&biw Видео http://www.youtube.ru Литература и интернет ресурсы

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Презентация раскрывает основы физических явлений и физики в целом.

Данную презентацию использовать на уроках вводного курса по физике в 7 классе. Хорошее применение презентация получит при концентрированном обучении в школе, когда используется метод недельного погруж.

Презентация к первому уроку физики в 7 классе.

Урок «Что изучает физика. Наблюдения и опыты» является одним из уроков рабочей программы по физике, составленной на основе обязательного минимума в соответствии с Базисным уч.

Определяется место физики как науки в системе школьных дисциплин; вводятся физические термины: физическое тело, вещество, материя, физические явления, физичес.

Первй урок физики — особенный урок. Нужно решить много дидактических задач: объяснить детям, чем отличается физика от других наук; дать понять, какое место занимает физика среди других наук; ввести те.

Тест по физике для 7 класса по теме: «Что изучает физика. Физические термины. Наблюдения и опыты.» содержит 4 варианта по 8 заданий в каждом. На выполнение теста отводится 8-10 минут.

Источник:
http://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2013/04/26/chto-izuchaet-fizika