Контрольная работа по дисциплине "Концепции современного естествознания"

     Содержание

Эмпирический  и теоретический уровни научного познания…….	3
Электромагнитная  теория М.Фарадея и  Дж. К. Максвелла……..	5
Электромагнитная  теория света……………………………………	12
Физиология  основных систем человека……………………………	14
Список  использованной литературы………………………………..	17

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Эмпирический  и теоретический  уровни научного познания

     В структуре научного знания выделяют два уровня знания - эмпирический и  теоретический. Им соответствуют два  специфических вида познавательной деятельности: эмпирическое и теоретическое исследование. Эмпирическое познание предполагает формирование на основе данных наблюдения - научного факта. Научный факт возникает как результат очень сложной обработки данных наблюдений: их осмысления, понимания, интерпретации. В теоретическом познании доминируют формы рационального познания (понятия, суждения, умозаключения). Однако теория всегда содержит чувственно-наглядные компоненты. Можно говорить лишь о том, что на низших уровнях эмпирического познания доминирует чувственное, а на теоретическом уровне - рациональное.

     Основные  критерии, по которым различаются  эти уровни, следующие:

     1) характер предмета исследования  эмпирического и теоретического исследования могут познавать одну объективную реальность, но ее видение, ее представление в знаниях будут даваться по-разному. Эмпирическое  исследование в основе своей ориентировано на изучение явлений и зависимостей между ними. На уровне эмпирического познания сущностные связи не выделяются еще в чистом виде, но они как бы высвечиваются в явлениях. На уровне же теоретического познания происходит выделение сущностных связей в чистом виде. Задача теории - воссоздать все эти отношения между законами и раскрыть сущность объекта. Следует различать эмпирическую зависимость и теоретический закон. Первая является результатом индуктивного обобщения опыта и представляет собой вероятностно-истинное знание. Второе-это всегда знание истинное. Теория эмпирического исследования изучает явления и их корреляции. В этих корреляциях оно может уловить проявление закона, но в чистом виде он дается только в результате теоретического исследования

     2) тип применяемых средств исследования. Эмпирическое исследование базируется на непосредственном практическом взаимодействии исследователя с изучаемым объектом. Поэтому средства эмпирического исследования непосредственно включают в себя приборы, приборные установки и другие средства реального наблюдения. В теории исследования отсутствует непосредственное практическое взаимодействие с объектами. На этом уровне объект может изучаться только опосредованно, в мысленном эксперименте. Кроме средств связанных с экспериментами применяются и понятийные средства, в которых взаимодействуют эмпирические средства и термины теоретического языка. Смыслом эмпирических терминов являются особые абстракции, которые можно было бы назвать эмпирическими объектами (реальные объекты с жестко фиксированными признаками). Основные средства теоретического исследования - теоретические идеальные объекты. Это особые абстракции, в которых заключен смысл теоретических терминов (идеальный товар).

     На  эмпирическом уровне познания используются такие методы, как наблюдение, сравнение, измерение, эксперимент.

       Наблюдение - это целенаправленное, систематическое восприятие действительности, которое всегда предполагает постановку задачи и необходимую активность, а также определенный опыт, знания познающего субъекта. В ходе наблюдения обычно используются различные приборы.

     Сравнение, которое предполагает выявление  сходства и различия в изучаемых  объектах, что позволяет делать определенные выводы по аналогии.

       Метод измерения является дальнейшим  логическим развитием метода  сравнения и означает процедуру  определения численного значения  величины посредством единицы измерения.

     Эксперимент, когда исследователь изучает объект путем создания для него искусственных условий, которые необходимы для получения нужной информации о свойствах этого объекта

     На  уровне теоретического познания —  исторический и логический, идеализация, математизация, логическая формализация и др.

     В реальной действительности эмпирический и теоретический уровни познания всегда взаимодействуют. (№ 1, С. 500 – 521) 

     Электромагнитная  теория М.Фарадея и  Дж. К. Максвелла 

     Примерно  к 1860 г. благодаря работам Неймана, Вебера, Гельмгольца и Фелич электродинамика считалась уже наукой окончательно систематизированной, с четко определенными границами. Основные исследования теперь уже, казалось, должны были идти по пути нахождения и вывода всех следствий из установленных принципов и их практического применения, к которому уже и приступили изобретательные техники.

     

     Джемс Кларк Максвелл 

     Однако  перспективу такой спокойной  работы нарушил молодой шотландский  физик Джемс Кларк Максвелл (1831-1879), указав на гораздо более широкую  область применений электродинамики. С полным основанием Дюэм писал:

     «Никакая  логическая необходимость не толкала  Максвелла придумывать новую  электродинамику; он руководствовался лишь некоторыми аналогиями и желанием завершить работу Фарадея в таком  же духе, как труды Кулона и Пуассона были завершены электродинамикой Ампера, а также, возможно, интуитивным ощущением электромагнитной природы света»

       Быть может, основным побуждением,  которое заставило Максвелла  заняться работой, вовсе не  требовавшейся наукой тех лет,  было восхищение новыми идеями Фарадея, столь оригинальными, что ученые того времени не способны были воспринять их и усвоить. Поколению физиков-теоретиков, воспитанных на понятиях и математическом изяществе работ Лапласа, Пуассона и Ампера, мысли Фарадея казались слишком расплывчатыми, а физикам-экспериментаторам - слишком мудреными и абстрактными. Произошла странная вещь: Фарадей, который по своему образованию не был математиком (он начал свою карьеру разносчиком в книжной лавке, а затем поступил в лабораторию Дэви на положение полуассистента-полуслуги), чувствовал настоятельную необходимость в разработке некоего теоретического метода, столь же действенного, как и математические уравнения. Максвелл угадал это.

       «Приступив к изучению труда Фарадея, - писал Максвелл в предисловии к своему знаменитому «Трактату», - я установил, что его метод понимания явлений был также математическим, хотя и не представленным в форме обычных математических символов. Я также нашел, что этот метод можно выразить в обычной математической форме и, таким образом, сравнить с методами профессиональных математиков. Так, например, Фарадей видел силовые линии, пронизывающие все пространство, там, где математики видели центры сил, притягивающих на расстоянии; Фарадей видел среду там, где они не видели ничего, кроме расстояния; Фарадей предполагал источник и причину явлений в реальных действиях, протекающих в среде, они же были удовлетворены тем, что нашли их в силе действия на расстоянии, приписанной электрическим флюидам.  

     

     Майкл Фараде́й

       Когда я переводил то, что я считал идеями Фарадея, в математическую форму, я нашел, что в большинстве случаев результаты обоих методов совпадали, так что ими объяснялись одни и те же явления и выводились одни и те же законы действия, но что методы Фарадея походили на те, при которых мы начинаем с целого и приходим к частному путем анализа, в то время как обычные математические методы основаны на принципе движения от частностей и построения целого путем синтеза.

       Я также нашел, что многие  из открытых математиками плодотворных методов исследования могли быть значительно лучше выражены с помощью идей, вытекающих из работ Фарадея, чем в их оригинальной форме»

     Что же касается математического метода Фарадея, Максвелл в другом месте  замечает, что математики, которые  считали метод Фарадея лишенным научной точности, сами не придумали ничего лучшего, как использование гипотез о взаимодействии вещей, не обладающих физической реальностью, как, например, элементов тока, «которые возникают из ничего, проходят участок провода и затем снова превращаются «ни во что».

       Чтобы придать идеям Фарадея  математическую форму, Максвелл  начал с того, что создал электродинамику  диэлектриков. Теория Максвелла  непосредственно связана с теорией  Моссотти. В то время как Фарадей  в своей теории диэлектрической поляризации намеренно оставил открытым вопрос о природе электричества, Моссотти, сторонник идей Франклина, представляет себе электричество как единый флюид, который он называет эфиром и который, по его мнению, присутствует с определенной степенью плотности во всех молекулах. Когда молекула находится под действием силы индукции, эфир концентрируется на одном конце молекулы и разрежается на другом; из-за этого возникает положительная сила на первом конце и равная ей отрицательная - на втором. Максвелл целиком принимает эту концепцию. В своем «Трактате» он пишет:

     «Электрическая  поляризация диэлектрика представляет собой состояние деформации, в  которое тело приходит под действием  электродвижущей силы и которое  исчезает одновременно с прекращением этой силы. Мы можем представить себе ее как нечто такое, что можно назвать электрическим смещением, производимым электродвижущей силой. Когда электродвижущая сила действует в проводящей среде, она вызывает там ток, но если среда непроводящая или диэлектрическая, то ток не может проходить через эту среду. Электричество, однако, смещено в ней в направлении действия электродвижущей силы, и величина этого смещения зависит от величины электродвижущей силы. Если электродвижущая сила увеличивается или уменьшается, то в той же пропорции соответственно увеличивается или уменьшается и электрическое смещение.

       Величина смещения измеряется  количеством электричества, пересекающего  единицу поверхности при возрастании  смещения от нуля до максимальной  величины. Такова, следовательно, мера электрической поляризации».

       Если поляризованный диэлектрик  состоит из совокупности рассеянных  в изолирующей среде проводящих  частиц, на которых электричество  распределено определенным образом,  то всякое изменение состояния  поляризации должно сопровождаться изменением распределения электричества в каждой частице, т. е. настоящим электрическим током, правда ограниченным лишь объемом проводящей частицы. Иначе говоря, каждое изменение состояния поляризации сопровождается током смещения. В том же «Трактате» Максвелл говорит:

     «Изменения  электрического смещения, очевидно, вызывают электрические токи. Но эти токи могут существовать лишь во время  изменения смещения, а поскольку  смещение не может превысить некоторой  величины, не вызывая разрушительного  разряда, то эти токи не могут продолжаться бесконечно в одном и том же направлении, подобно токам в проводниках».

       После того как Максвелл вводит  понятие напряженности поля, представляющее  собой математическое истолкование Фарадеевского понятия поля сил, он записывает математическое соотношение для упомянутых понятий электрического смещения и тока смещения. Он приходит к выводу, что так называемый заряд проводника является поверхностным зарядом окружающего диэлектрика, что энергия накапливается в диэлектрике в виде состояния напряжения, что движение электричества подчиняется тем же условиям, что и движение несжимаемой жидкости. Сам Максвелл так резюмирует свою теорию:

     «Энергия  электризации сосредоточена в диэлектрической  среде, будь то твердое тело, жидкость или газ, плотная среда, или разреженная, или же совершенно лишенная весомой материи, лишь бы она была в состоянии передавать электрическое действие.  

       Энергия заключена в каждой  точке среды в виде состояния  деформации, называемого электрической  поляризацией, величина которой зависит от электродвижущей силы, действующей в этой точке...

       В диэлектрических жидкостях  электрическая поляризация сопровождается  натяжением в направлении линий  индукции и равным ему давлением  по всем направлениям, перпендикулярным  линиям индукции; величина этого натяжения или давления на единицу поверхности численно равна энергии в единице объема в данной точке».

       Трудно более ясно выразить  основную идею такого подхода,  являющуюся идеей Фарадея: местом, в котором совершаются электрические явления, является среда. Как бы желая подчеркнуть, что это и есть главное в его трактате, Максвелл заканчивает его следующими словами: