Роль вероятностных методов в классической физике и квантовой механике

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Методы научного познания

Методология классической физики

Квантовая механика

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Вероятность методов состоит в том, что поведение частиц неопределенно, а значит, каждый опыт имеет долю вероятности. Необходимо умение: предвидения, предсказания, уверенности.

Благодаря вероятностным методам механика обогатилась достоверными вычислениями, принципами прогноза, лунных и солнечных затмений.

Принцип неопределенности состоит в: нечетности расчетов, невыясненных параметрах открытия, не открытость многих недоступных явлений.

1. МЕТОДЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ

Структура физических исследований представляет собой в широком смысле способ научного познания, или научный метод как таковой.

Метод - это совокупность действий, призванных помочь достижению желаемого результата.

Современная физика и механика основывается на неопределенной методологии - совокупности используемых методов и учений о методе и обязана ей очень многим.

В методологии естественных наук обычно не учитывается индивидуальность предмета, поскольку его становление произошло давно и находится вне внимания исследователя. Замечают только изменения.

Научный метод как таковой подразделяется на методы, используемые на каждом уровне исследований. Выделяют таким образом, эмпирические и теоретические методы.

К эмпирическим методам относятся:

наблюдение - целенаправленное явление объективной действительности;

описание - фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах;

измерение - количественная характеристика свойств объектов;

сравнение - сопоставление объектов по каким-либо сходным свойствам или сторонам;

эксперимент - исследование в специально создаваемых и контролируемых условиях, что позволяет восстановить ход явления при повторении условий.

К теоретическим методам относятся:

формализация - построение абстрактно-математических моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов действительности;

аксиоматизация - построение теорий на основе аксиом (утверждение, доказательство истинности требуется);

гипотетико-дедуктивный метод - основан на выведении (дедукций) заключений из гипотез и других посылок, истинностное значение которых неизвестно.

Большое значение в современной науке приобрели статические методы, позволяющие определить средние значения, характеризующие всю совокупность изучаемых предметов.

Статистические методы назвали так потому, что они впервые стали применяться в статистике. В противоположность им все другие методы получили название динамических методов.

Характерной особенностью современного естествознания является также то, что методы исследования всё в большей степени влияют на его результат.

МЕТОДОЛОГИЯ КЛАССИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

Физика - главная из естественных наук, поскольку она открывает истины, о соотношении нескольких основных переменных, справедливые для всей вселенной. Её универсальность обратно пропорциональна количеству переменных, которые она вводит в свои формулы.

Как атома и кварки - кирпичики мироздания, так законы физики - кирпичики познания. Кирпичиками познания законы физики являются не только потому, что в них используются некоторые основные и универсальные переменные и постоянные, действующие во всей вселенной, но также и потому, что в науке сложные законы развития сложных уровней реальности должны быть сводимы к законам более простых уровней.

Два обстоятельства мешают понять современную физику:

применение сложнейшего математического аппарата, который надо предварительно изучить;

возможность создать наглядную модель современных физических представлений.

Прогресс физики (и науки в целом) связан с постепенным отказом от непосредственной наглядности. Как - будто такой вывод должен противоречить тому, что современная наука и физика, прежде всего, основывается на эксперименте, т.е. эмпирическом опыте, который проходит при контролируемых человеком условиях и может быть воспроизведён в любое время, любое число раз. Но всё дело в том, что некоторые стороны реальности незаметны для поверхностного наблюдения и наглядность может ввести в заблуждение. Механика Аристотеля покоилась на принципе: «Движущееся тело останавливается, если сила прекращает своё действие на него». Он казался соответствующим реальности просто потому, что не замечалось, что причиной остановки тела является трение. Для того чтобы сделать правильный вывод, потребовался эксперимент, который был не реальным, не возможным в данном случае, идеальным экспериментом.

Такой эксперимент провёл великий итальянский учёный Галилео Галилей. Для того чтобы данный эксперимент стал возможным, потребовалось представление об идеально гладком теле и идеально гладкой поверхности, исключающей трение. Эксперимент Галилея, позволивший сделать вывод, что если ничто не будет влиять на движение тела, оно сможет продолжать бесконечно долго, стал основой классической механики Ньютона. Так благодаря мыслительным экспериментам стала возможной новая механическая картина мира.

Прогресс науки нового времени определили идеализированные представления, порывающие с непосредственной реальностью. Однако физика ХХ века заставляет отказаться не только от непосредственной наглядности, но и от наглядности как таковой.

Это препятствует представлению физической реальности, но позволяет лучше осознать справедливость слов Эйнштейна:

«Физические понятия суть свободные творения человеческого разума и не однозначно определены внешним миром… В нашем стремлении понять реальность мы отчасти подобны человеку, который хочет понять механизм закрытых часов. Он видит циферблат и движущиеся стрелки, даже слышит тиканье, но не имеет средств открыть их корпус. Если он остроумен, он может нарисовать себе некую картину механизма, которая отвечала бы всему, что он наблюдает, но он никогда не сможет быть вполне уверен в том, что его картина единственная, которая могла бы объяснить его наблюдения»

Отказ от наглядности научных представлений, оказывается неизбежной платой за переход к исследованию более глубоких уровней реальности, не соответствующих эволюционно выработанным механизмам человеческого восприятия.

КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА

Квантовая механика - это физическая теория, устанавливающая способ описания и законы движения на микроуровне.

Для классической механики характерно описание частиц путём задания их положения и скоростей и зависимости этих величин от времени. В квантовой механике одинаковые частицы в одинаковых условиях могут вести себя по-разному.

Статистические законы можно применять только к большим совокупностям, но не к отдельным индивидуумам. Квантовая механика отказывается от поиска индивидуальных законов элементарных частиц и устанавливает статистические законы. На базе квантовой механики невозможно описать положение и скорость элементарной частицы или предсказать её будущий путь. Волны вероятности говорят нам о вероятности встретить электрон в том или ином месте.

Значение эксперимента возросло в квантовой механике до такой степени, что, как пишет Гейзенберг, «наблюдение играет решающую роль в атомном событии и что реальность различается в зависимости от того, наблюдаем мы её или нет».

Из данного обстоятельства, заключающегося в том, что сам измерительный прибор влияет на результаты измерения и участвует в формировании изучаемого явления, следовало, во-первых, представление об особой «физической реальности», которой присущ данный феномен, а во-вторых, представление о субъективном и объективном единстве как единстве измерительного прибора и изучаемой реальности. «Квантовая теория уже не допускает вполне объективного описания природы». Человек перешёл на тот уровень исследования, где его влияние оказывается неустранимым в ходе эксперимента и фиксируемым результатом является взаимодействие изучаемого объекта и измерительного прибора.

По существу, относительность восторжествовала и в квантовой механике, так как учёные признали, что нельзя, во-первых, найти объективную истину безотносительно от измерительного прибора; во-вторых, знать одновременно и положение и скорость частиц; в-третьих, установить, имеем ли мы дело с частицами или волнами. это и есть торжество относительности в физике в ХХ века.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Как видно из приведенной выше классификации познаний, знания в области физики и механики, формируют блок естественных знаний человечества о природе и в силу этого играют решающую роль в формировании мировоззрения, с учетом конечно развития других отраслей знания, в совокупности формируя идеологическую надстройку общества, которая формирует "современное" видение картины мира. Изучение становления и развития физической картины мира имеет не только мировоззренческое значение, но познавательное, а синтез современных концепций физической картины мироздания, закладывает базис для качественных шагов в познании.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Борщов А. С. Концепции современного естествознания. М.: «Экзамен», 2000.

Горелов А. А. Концепции современного естествознания. М.: №Высшая школа», 2005.

Самыгин С. И. Концепции современного естествознания. Ростов-на-Дону, «Феникс», 2001.

Садохин А. П. Концепции современного естествознания. М.: «Эксмо», 2005.

Солопов Е. В. Концепции современного естествознания. М.: «Владос», 2001.