Вопрос №1 Роль эксперимента и теории в процессе познания природы

Познание окружающего мира характерно для всех живых существ, в том числе и человека, который научился эффективно приобретать новые знания, использовать их в своей жизни и накапливать для передачи последующим поколениям. По мере изучения какого-либо явления, перед человеком все больше открываются его свойства и связи с другими явлениями. Такой процесс познания называют постижением истины. Истина – это верное отражение свойств изучаемых предметов или явлений, которые не зависят ни от конкретного человека, ни от всего человечества. Истина всегда относительна. Однако в ней содержится частичка такого знания, которое не может быть отвергнуто дальнейшим развитием познания – знания абсолютного. Каждый последующий шаг в познании прибавляет новые зерна в эту сумму абсолютной истины. Исходя из целей познания, можно сформулировать критерий истинности наших знаний. Он определяется практикой, т.е. тем, насколько успешно их может применять человечество. Истинно то, что прямо или косвенно подтверждено практической деятельностью человека. В настоящее время главенствующую роль в процессе познания занимает научное познание. Наука занимается выработкой и теоретической систематизацией объективных, т.е. не зависящих от конкретного исследователя, знаний о действительности. В основе научного метода познания лежит подход, состоящий в сопоставлении наблюдаемых объектов или явлений природы с моделями – такими объектами, которые воспроизводят только основные, наиболее существенные в данных условиях, черты изучаемых объектов, называемых прототипами. Так простейшие игрушки являются моделями формы, более сложные игрушки – например, радиоуправляемые модели автомобилей – моделями функции. В физике можно выделить модели объектов, модели явлений (процессов) и математические модели для их описания. Примерами моделей объектов являются материальная точка, твердое тело, невесомая нерастяжимая нить, идеальный газ, точечный заряд. Примером модели, отражающей основные функции природного явления – молнии, может служить искровой разряд между электродами источника высокого напряжения. Математические модели используются для описания явлений, характеризуемых измеряемыми физическими величинами. Этот способ описания называется моделью потому, что описывает только основные черты реального явления, а математической называется потому, что использует специальный язык математических символов, в той или иной степени разработанный и формализованный. Примером математической модели является равномерное или равноускоренное движение. Для ее создания необходимо описать способы измерения расстояний, времени, скорости и лишь затем воспользоваться формализмом линейной и квадратичной функций, разработанным в математике. Среди реальных явлений не существует истинно равномерного или равноускоренного движения; описываются с определенной точностью лишь некоторые участки движения тела, движущегося в определенных условиях. Для того чтобы научиться правильно использовать физические законы, необходимо знать области их применения, а также характерные физические ситуации, для которых эти законы сформулированы. Поэтому усвоение основных законов физики неизбежно связано с их использованием для решения задач. Физические законы, как и любые другие, различаются по степени общности. Существуют три основные группы законов: частные, или феноменологические (закон Архимеда, закон сухого трения, закон Гука), общие для больших групп явлений (закон сохранения и превращения энергии, второй закон Ньютона) и всеобщие или универсальные, выполнение которых не ограничено никакими дополнительными условиями. Всеобщие законы часто называют физическими принципами. К универсальным законам физики относится, например, закон всемирного тяготения, точнее его часть – принцип эквивалентности, – в которой утверждается, что все тела, независимо от их химического состава и других свойств, имеют одинаковое ускорение в поле тяжести. Одним из фундаментальных принципов любой теории является принцип причинности: все события в мире можно разделить на события-причины и события-следствия, при этом первое всегда по времени опережает второе. Например, изменение скорости тела всегда происходит в результате воздействия на него другого тела и всегда только после такого воздействия. Феноменологические законы выявляют связи между физическими величинами, проявляющиеся только в частных ситуациях и справедливые лишь для конкретных условий. Например, закон Архимеда относится только к взаимодействию твердых тел с жидкостями или газами и выполняется только в тех случаях, когда погруженное в жидкость тело неподвижно относительно этой жидкости. Для построения теории более интересными являются общие законы, справедливые для больших групп явлений. Такие законы называются фундаментальными. Фундаментальные законы устанавливаются для простейших физических объектов, полностью характеризующихся небольшим числом параметров, что определяет очень широкую область применимости. В формулах для фундаментальных законов константы либо вовсе не содержатся (например, в законе сохранения электрического заряда), либо появляются только такие константы, которые сохраняют свои значения для любых условий опыта, например, гравитационная постоянная, масса и заряд электрона, скорость света в вакууме и др. В физической литературе такие константы называются фундаментальными.