Морозова Елена Германовна , кандидат химических наук Введение в естествознание (учебное пособие) Рецензент: кандидат геолого-минералогических наук, священник Константин Буфеев Учебное пособие представляет собой курс естествознания, который может быть использован в системе высшего гуманитарного и среднего общего образования.
Материальная точка — тело лишённое всяких размеров. Это абстрактный объект, размерами которого пренебрегают, удобен при описании движения. Абсолютно черное тело — наделяется несуществующим в природе свойством поглощать абсолютно всю попадающую на него лучистую энергию, ничего не отражая и не пропуская сквозь себя. Спектр излучения абсолютно черного тела является идеальным случаем, поскольку на него не оказывает влияния природа вещества излучателя или состояние его поверхности. Идеализацию применяют когда: 1.
Реальные объекты слишком сложны для имеющихся средств теоретического и, в частности, математического анализа; 2. Необходимо исключить влияние побочных свойств и процессов, скрывающих сущность явления, например, идеальная паровая машина Карно; 3. Исключаемые из рассмотрения свойства, стороны объекта в рамках данного исследования не влияют на его сущность.
Например, в ряде случаев атомы можно рассматривать в качестве материальной точки, но не в случае изучения самого атома. При использовании идеализации следует учитывать их ограниченность в ряде случаев: · Развитие научного познания заставляет иногда отказываться от принятых ранее идеализированных представлений.
Например, Эйнштейн отказался от ньютоновских идеализации «абсолютного пространства» и «абсолютного времени». · Идеализация ограничена изучаемой областью явлений и служит для решения только определённых проблем. Например, «абсолютно черное тело».
· Эвристическая ценность идеализации определяется исходными теоретическими предпосылками. Например, удачная идеализация Сади Карно тепловой машины подводила к открытию механического эквивалента теплоты, однако он этого не сделал, т. к. верил в «теплород».
Мысленный эксперимент Мысленный эксперимент — это метод теоретического познания, который предполагает оперирование идеальным объектом. Это мысленный подбор положений, ситуаций, которые позволяют обнаружить важные особенности исследуемого объекта. В этом он имеет сходство с реальным экспериментом. Кроме того, он предваряет реальный эксперимент в виде процедуры планирования.
Необходимо отметить следующие отличия мысленного эксперимента от реального: 1. Исследователь оперирует не с реальными, а с идеализированными объектами. Оперирование производится в сознании. Он не требует материального обеспечения. 2. Позволяет устранить мешающие физические ограничения. Примером служат мысленные эксперименты Галилея с исключением трения, которые привели к открытию закона инерции. 3.
Мысленный эксперимент имеет эвристическую ценность. Например, мысленный эксперимент В. Гейзенберга. «В этом мысленном эксперименте соотношение неопределенности было найдено благодаря абстрагированию, разделившему целостную структуру электрона на две противоположности: волну и корпускулу. Тем самым совпадение результата мысленного эксперимента с результатом, полученным математическим путем, означало доказательство объективно существующей противоречивости электрона как цельного материального образования и дало возможность понять это классически» [21].
Формализация Формализация — это метод теоретического познания, который заключается в использовании специальной символики, позволяющей отвлечься от изучения реальных объектов, от содержания описывающих их теоретических положений и оперировать вместо этого некоторым множеством символов, знаков. Примером формализации могут служить математические описания объектов и явлений, основанные на соответствующих теориях.
При этом используемая математическая символика не только помогает закрепить уже имеющиеся знания об исследуемых объектах, явлениях, но и выступает своего рода инструментом в процессе их дальнейшего познания. Для построения любой формальной системы необходимо: ► задание алфавита, т. е. определенного набора знаков; ► задание правил, по которым из исходных знаков этого алфавита могут быть получены «слова», «формулы»; ► задание правил, по которым от одних слов, формул данной системы можно переходить к другим словам и формулам.
В результате создается формальная знаковая система в виде определенного искусственного языка. Важным достоинством этой системы является возможность проведения в ее рамках исследования какого-либо объекта чисто формальным путем (оперирование знаками) без непосредственного обращения к этому объекту. Другое достоинство формализации состоит в обеспечении краткости и четкости записи научной информации, что открывает большие возможности для оперирования ею.
Вряд ли удалось бы успешно пользоваться, например, теоретическими выводами Максвелла, если бы они не были компактно выражены в виде математических уравнений, а описывались бы с помощью обычного, естественного языка. Разумеется, формализованные искусственные языки не обладают гибкостью и богатством языка естественного. Зато в них отсутствует многозначность терминов (полисемия), свойственная естественным языкам.
Они характеризуются точно построенным синтаксисом, устанавливающим правила связи между знаками безотносительно их содержания, и однозначной семантикой (семантические правила формализованного языка вполне однозначно определяют соотнесенность знаковой системы с определенной предметной областью). Таким образом, формализованный язык обладает свойством моносемичности.
Возможность представить те или иные теоретические положения науки в виде формализованной знаковой системы имеет большое значение для познания. Но при этом следует иметь в виду, что формализация той или иной теории возможна только при учете ее содержательной стороны. Только в этом случае могут быть правильно применены те или иные формализмы.