Преемственность в развитии научных теорий

Интеграция фундаментальных и прикладных исследований

Необходимым звеном, связывающим естествознание с техникой и производством, являются прикладные исследования и технологические разработки. Их назначение состоит в нахождении кратчайших и наиболее рациональных путей и способов использования познанных фундаментальной наукой законов объективного мира. Именно в них закладываются фундамент и общие контуры техники будущего. В этих исследованиях объединяется информация, идущая от фундаментальных наук и от производства и техники. Вся она трансформируется, перерабатывается в прикладные знания. А они становятся непосредственной основой для разработок новых технологий и технических решений.

В современных условиях усиливается интеграция фундаментальных и прикладных исследований в естествознании. Установление оптимального соотношения между ними является одной из важнейших задач планирования в области естествознания.

На основе прикладных знаний создаются и отрабатываются образцы техники и технологии. Отсюда начинается их внедрение в производство. На стадия этих разработок наука непосредственно соединяется с техникой и воплощается в ней. А новая техника и технология включаются в производство.

Необходимо учитывать, что прикладные исследования - это не только технологические, но и теоретические разработки. А фундаментальные исследования выражаются не только в построении теорий, но и в выработке новых технологий. Сейчас это четко прослеживается, например, в квантовой оптике. Вместе с тем прикладные исследования могут давать фундаментальные результаты. Об этом, например, свидетельствует история радиотехники. Фундаментальные разработки могут переходить в разряд прикладных, о чем свидетельствует развитие физики твердого тела.

Каждая более высокая ступень в развитии естествознания возникает на основе предшествующей ступени, с удержанием всего ценного, что было накоплено раньше. В естествознании действует так называемый принцип соответствия.

В широком смысле под принципом соответствия понимают логически необходимое требование, чтобы новая теория, описывающая более широкий круг явлений, включала в себя как частный случай старую теорию, имеющую более ограниченную область применимости. При этом обязательным требованием является экспериментальное подтверждение старой теории и нахождение для нее сферы приложения на практике.

Принцип соответствия первоначально появился как физический постулат, требующий совпадения результатов квантовой и классической теории в предельном случае, когда квантовые эффекты малы. Принцип соответствия как эвристический принцип был выдвинут Н. Бором в 1913 году на заре создания квантовой механики. Идея Н. Бора состояла в следующем: поскольку законы классической физики подтверждаются экспериментом в широкой области явлений, следует принять как необходимый постулат, что новая, более точная теория в применении к этим явлениям должна давать тот же результат, что и классическая теория.

Принцип соответствия вместе с постулатом Н. Бора позволил количественно рассчитать интенсивности спектральных линий излучения атома водорода. Для этого частного случая принцип соответствия утверждает, что спектральное распределение энергии излучения атома в длинноволновой части спектра должно совпадать со спектральным распределением энергии, полученным на основе классической электродинамики.

С математической точки зрения, предельный переход от квантовой механики к классической аналогичен переходу от волновой оптики к геометрической. Геометрическая оптика, которая не учитывает явлений дифракции (явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении у края преграды называется дифракцией света), справедлива, если на пути световых лучей не встречаются неоднородности размеров порядка длины волны l. Формально переход к лучевой оптике реализуется при l®0. Аналогично квантовая механика переходит в классическую в случае, когда длина волны де Бройля частиц мала по сравнению с размерами системы. Этот предельный переход соответствует формальному устремлению постоянной Планка и к нулю.

Релятивистская механика переходит в классическую при V<<C.

Принцип соответствия до математического уровня разработан только для определенных теорий физики. В общем виде, как закономерность развития естествознания, он работает только на качественном уровне.