Физика как фундаментальная наука

Рассмотрим следующие вопросы:
Место физики в системе естествознания.
Понятие физической реальности.
Основные концептуальные модели природы.

Понятие «физика»
Физика – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи, а также законы ее движения.
В ее состав входят: классическая механика, молекулярная физика, термодинамика, электродинамика, оптика, атомная и ядерная физика, квантовая механика, астрофизика, биофизика и др.

Главная задача физики
Главная задача физики – выявление самого простого и самого общего в природе.
Под самым простым обычно понимают первичные объекты: молекулы, атомы, элементарные частицы, поля и т.д.
Под самым общим принято понимать движение, пространство, время, энергию и т.п.

Главный признак физики
как фундаментальной науки
Физика изучает самые разнообразные явления и объекты природы, и при этом сложное сводит к простому, конкретное – к общему. Так устанавливаются универсальные законы и принципы, справедливость которых подтверждается не только в земных условиях и околоземном пространстве, но и во всей Вселенной.

Физика как экспериментальная наука
Законы физики базируются на фактах, установленных опытным путем, и представляют собой количественные соотношения (как правило, достаточно простые) и формулируются на том или ином математическом языке.

Структурные уровни организации материи в неживой природе
физический вакуум;
элементарные частицы;
атомы;
молекулы;
поля;
макроскопические тела;
планеты и планетные системы;
звезды и звездные системы – галактики;
система галактик – Метагалактика.

Уровни строения материи
Макромир – мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта;
Микромир – мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов;
Мегамир – мир огромных космических масштабов и скоростей.

Понятие «взаимодействие»
Взаимодействие – развертывающийся во времени и пространстве процесс воздействия одних объектов на другие путем обмена материей, энергией и информацией.

Фундаментальные типы физических взаимодействий
гравитационное;
электромагнитное;
сильное ядерное;
слабое ядерное.

Концептуальные модели природы
Континуальная (от «континуальный» – непрерывный, без разрывов и неоднородностей);
Корпускулярная (от «корпускула» – частица).

Континуальная модель природы
Исходит из представления о том, что основой вещей является некая непрерывная бесконечно делимая субстанция, не имеющая определенных границ и заполняющая Вселенную без пустот.

Корпускулярная модель природы
Основана на представлении о том, что все на свете состоит из мельчайших частиц, атомов, движущихся в пустоте.

Исход спора между сторонниками разных моделей природы
Спор между сторонниками этих моделей природы стали одной из основных движущих сил развития естествознания.
В конце концов оказалось, что дискретность (дискретный – прерывный, состоящий из отдельных частей) и непрерывность являются не взаимоисключающими, а взаимодополняющими атрибутами материи.

Концепции близкодействия
и дальнодействия
Концепции близко- и дальнодействия – это взаимно противоположные подходы к объяснению взаимодействия материальных структур.
Эти концепции по-разному отвечают на вопросы:
1) как передается взаимодействие и
2) какова его скорость.

Концепция близкодействия
Согласно концепции близкодействия, передача взаимодействия:
а) осуществляется с помощью физических посредников (от тела к телу, от точки к точки);
б) происходит с конечной скоростью.

Концепция дальнодействия
Согласно концепции дальнодействия, передача взаимодействия:
а) осуществляется без посредников, через пустоту на сколь угодно большие расстояния;
б) происходит мгновенно.

Понятие «закономерность»
Закономерность является более широким, чем «закон», понятием. Если закон проявляет себя строго в конкретных условиях, то закономерность проявляется как взаимосвязь ряда законов.
Выделяют динамические и статистические закономерности.

Динамические закономерности
Динамические закономерности – объективные, необходимые, существенные связи и зависимости, характеризующие поведение относительно изолированных объектов (состоящих из небольшого числа элементов), при исследовании которых можно абстрагироваться от многих случайных факторов.
Предсказания на основе динамических закономерностей имеют точно определенный, однозначный характер.

Статистические закономерности
Статистические закономерности – форма проявления взаимосвязи явлений, при которой данное состояние системы определяет все ее последующие состояния не однозначно, а лишь с определенной вероятностью.

Учебная литература
Горелов А.А. Концепции современного естествознания. М., 2008. Главы 10-11.
Концепции современного естествознания / Под ред. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. 4-е изд., перераб. и доп. М., 2008. глава 5, §§ 5.1-5.2; глава 6.
Концепции современного естествознания / Под ред. С.И. Самыгина. 4-е изд., перераб. и доп. Ростов н/Д., 2003. Раздел III.
Свиридов В.В. Концепции современного естествознания. 2-е изд. СПб., 2005. С. 66-119, 145-155, 165-170, 202-219.