В.И.ПОПКОВ
ФИЗИКА
В СИСТЕМЕ НАУК
Утверждено редакционно-издательским советом
в качестве учебного пособия
Брянск
2010
2
УДК 53
Попков, В.И. Физика в системе наук [Текст] +
[Электронный ресурс]: учеб. пособие для студентов очной формы обучения всех специальностей / <...> Научный редактор: к. ф.-м. наук доцент М.Ю.Некрасова
Рецензенты: кафедра физики Брянской государственной
инженерно-технологической академии;
д-р техн. наук профессор В.А.Погонышев
ISBN 978-5-89838-542-2
© Брянский государственный
технический университет, 2010
© Попков В.И., 2010
3
Per aspera ad astra
Предисловие
В настоящее время наука и ее влияние на технику и технологию являются основными факторами
развития общества. <...> Квантовая механика и теория относительности, которые в
период их создания казались слишком абстрактными и далекими от практики, стали обычными рабочими теориями, широко применяемыми в инженерной практике. <...> Физика – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие
свойства и формы движения материи и их взаимные превращения. <...> В последнее время в отдельный
вид материи стали выделять физический вакуум. <...> Вещество – вид материи, обладающей, в отличие
от физического поля, массой покоя. <...> Поле как физическая реальность (т.е. как вид
материи) в науку было введено М.Фарадеем <...> В классической физике вещество и
поле противопоставляются друг другу как два вида
материи, у первого из которых структура дискретна, а у второго – непрерывна. <...> О сложной связи между веществом и
полем А.Эйнштейн <...> Раньше, когда
мы не знали теории относительности, мы
пытались бы ответить на этот вопрос следующим образом: вещество имеет массу, в
то время как поле ее не имеет. <...> В классической физике вещество и поле противопоставлялись друг другу как два разных вида
материи, у первого из которых структура дискретна, а у второго – непрерывна. <...> А элементарные частицы выступают как кванты соответствующих полей. <...> Физический вакуум в квантовой теории поля─
это наинизшее энергетическое
состояние <...>
Физика_в_системе_наук__учебное_пособие.pdf
_____________________________________________
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Брянский государственный технический университет
_____________________________________________________________
В.И.ПОПКОВ
ФИЗИКА
В СИСТЕМЕ НАУК
Утверждено редакционно-издательским советом
в качестве учебного пособия
Брянск
2010
Стр.1
3
Per aspera ad astra
Предисловие
В настоящее время наука и ее влияние на технику
и технологию являются основными факторами
развития общества. Достижения науки привели к
созданию атомной энергетики, аэрокосмической
техники, микроэлектроники, компьютерных технологий
и многого другого. Наука стала производительной
силой, определяющей развитие цивилизации,
переход к постиндустриальному обществу. В
этом процессе, называемом научно-техническим
прогрессом, ведущую роль, несомненно, играет
физика.
В последние годы особую актуальность приобрели
физические явления и процессы, связанные с
получением, передачей, преобразованием и использованием
различных видов энергии, созданием
новых материалов. Физические методы исследования
широко применяются в биофизике, молекулярной
биологии, химии, медицине, геологии. Квантовая
механика и теория относительности, которые в
период их создания казались слишком абстрактными
и далекими от практики, стали обычными рабочими
теориями, широко применяемыми в инженерной
практике.
Подчеркивая ведущую роль физики в ХХ веке,
член-корреспондент РАН Н.В.Карлов писал:
«Вне всяких сомнений, ХХ век был веком
физики, люди именно этой науки создали
ХХ век таким, каким он, как некая
цельность, вошел в историю человечества
и занял в ней свое славное место… Ни один
мало-мальски серьезный культурологиче
Стр.3
4
ский дискурс, претендующий на выявление
культурной, в широком смысле слова
«культура», доминанты ХХ века, не обходится
без совершенно справедливых рассуждений
о роли фундаментальной науки
вообще и физики в особенности в создании
того облика этого века, который мы
наблюдаем как в философской отстраненности,
так и в жизненной повседневности.
Физика в ХХ веке – это не только основополагающая
наука, формирующая мировосприятие
деятельного человека. Она не
только снабдила человечество знанием
природы вещей и умением это знание использовать.
Она построила надежное
научное основание развитию инженерного
искусства, химии и биологии, материаловедения
и энергетики, дала мощный импульс
математике и обеспечила в начале
XXI века триумфальное шествие науки о
живом и информатики».
Роль физики и других естественных наук в развитии
общества продолжает возрастать. При интенсивном
развитии новых сложных процессов и
технологий физика все чаще выступает по отношению
к технологии не только как ее естественнонаучное
обоснование, но и как повседневный рабочий
инструмент. Растет насыщенность производства
физическими методами контроля, расширяются
масштабы использования в технике и технологиях
новых физических эффектов и явлений, нанотехнологий.
Увеличение наукоемкости приближает
инженерные теории к физическим. Поэтому изучение
физики является объективной необходимостью
для людей самых разных профессий. Овладение
физикой способствует пониманию широкого круга
явлений и путей практического применения физи
Стр.4
5
ческих законов, формирует научное мировоззрение,
позволяет творчески подходить к решению
самых разнообразных производственных задач.
Основная цель предлагаемой книги состоит в
том, чтобы раскрыть предмет и структуру физики,
ее связь с другими науками и техникой, ознакомить
с методами исследования физических явлений, показать
место физики в системе естественных наук,
роль физики как фундамента естествознания в
формировании научной картины мира и ее влияние
на научно-технический прогресс.
Предмет физики
Физика, как и другие естественные науки, изучает
объективные закономерности окружающего
нас материального мира. Физика – наука, изучающая
простейшие и вместе с тем наиболее общие
свойства и формы движения материи и их взаимные
превращения. Вследствие этой общности не
существует явлений природы, не имеющих физических
свойств или сторон. Формы материи, движения
и взаимодействия, составляющие предмет физики,
встречаются в любых материальных системах,
поэтому понятия физики и ее законы лежат в
основе всего естествознания. В определении физики
два ключевых понятия: материя и движение.
Материя и движение
Материя есть философская категория для обозначения
объективной реальности, которая дана
человеку в его ощущениях, которая копируется,
фотографируется, отображается нашими ощущениями,
существуя независимо от них. В определении
материи следует обратить внимание на два важных
момента. Во-первых, материя существует объек
Стр.5
226
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие …………………………………………………………….3
Предмет физики ……………………………………………….......5
Материя и движение ……………………………………………….5
Пространство и время …………………………………………..20
Материальное единство мира ………………………………30
Структура физики ………………………………………………….35
Физические методы исследования ………………………39
Эмпирические методы исследования ..………..40
Методы теоретического познания ………………..55
Общелогические методы и приемы ……………..60
Вероятностно-статистические методы …………80
Математика – универсальный язык физики ………85
Гипотеза и теория в физике ………………………………..94
Физика и научная картина мира ……………………….115
Дифференциация и интеграция в физике ……….125
Физика и философия ………………………………………….132
Связь физики с другими науками.……………………..138
Физика и техника ………………………………………………..150
Нерешенные проблемы физики …………………………167
Персоналии ………………………………………………………….172
Список использованной литературы …………………219
Стр.226