Общенаучные методы эмпирического познания.

Общенаучные методы эмпирического познания

(наблюдение, эксперимент и измерение)

Наблюдение - метод эмпирического познания, позволяющий получить некоторую первичную информацию об объектах окружающей действительности.

По способу проведения наблюдения могут быть:

непосредственными - те или иные свойства, стороны объекта отражаются, воспринимаются органами чувств человека;

опосредованными - проводятся с использованием тех или иных технических средств (микроскопов, телескопов);

косвенными - обязательно основываются на некоторых теоретических положениях, устанавливающих определенную связь (например, в виде математически выраженной функциональной зависимости) между наблюдаемыми и ненаблюдаемыми явлениями; используются в ядерной физике.

Эксперимент - метод эмпирического исследования, предполагающий активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления и изучения тех или иных его сторон, свойств, связей.

Эксперимент включает в себя другие методы эмпирического исследования (наблюдение, измерение) и в то же время обладает рядом важных, только присущих ему особенностей:

в ходе эксперимента объект может быть поставлен в некоторые искусственные, в частности, экстремальные условия (например, изучаться при сверхвысоких температурах, при чрезвычайно высоких давлениях и т. п.);

экспериментатор может вмешиваться в естественное течение процессов;

условия эксперимента повторяются столько раз, сколько это необходимо для получения достоверных результатов.

В зависимости от характера проблем, решаемых в ходе экспериментов, последние обычно подразделяются на исследовательские и проверочные.

Исследовательские эксперименты дают возможность обнаружить у объекта новые, неизвестные свойства. Примером может служить обнаружение ядра атома Э. Резерфордом при бомбардировке альфа-частицами золотой фольги.

Проверочные эксперименты служат для проверки, подтверждения тех или иных теоретических построений. Так, существование целого ряда элементарных частиц было вначале предсказано теоретически, и лишь позднее они были обнаружены экспериментальным путем.

Исходя из методики проведения и получаемых результатов, эксперименты подразделяются на качественные и количественные.

Качественные эксперименты носят поисковый характер и не приводят к получению каких-либо количественных соотношений. Они позволяют лишь выявить действие тех или иных факторов на изучаемое явление.

Количественные эксперименты направлены на установление точных количественных зависимостей в исследуемом явлении. В процессе исследований обычно качественный эксперимент предваряет количественный.

Измерение - метод эмпирического познания, заключающийся в определении количественных значений тех или иных свойств, сторон изучаемого объекта, явления с помощью специальных технических устройств.

Результат измерения получается в виде некоторого числа единиц измерения.

Единица измерения - это эталон, с которым сравнивается измеряемая сторона объекта или явления.

Единицы измерения подразделяются на основные, выбираемые в качестве базисных при построении системы единиц, и производные, выводимые из других единиц с помощью каких-то математических соотношений.

Методика построения системы единиц как совокупности основных и производных была впервые предложена в 1832 году К. Гауссом.

В настоящее время в естествознании действует преимущественно Международная система единиц (СИ), принятая в 1960 году ХI генеральной конференцией по мерам и весам. Международная система единиц построена на базе семи основных, двух дополнительных и большого числа производных единиц.

За основные приняты следующие единицы.

Метр - длина, равная 1650763, 73 длины волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2р10 и 5d5 атома криптона-86.

Килограмм - единица массы - представлен массой международного прототипа килограмма.

Секунда - время, равное 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

Ампер - сила постоянного тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2·10-7 Н.

Кельвин - единица температуры, равная 1/273, 16 термодинамической температуры тройной точки воды.

Моль - количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0, 012 кг.

Кандела - сила света, испускаемого с поверхности площадью 1/600000 м2 полного излучателя в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины при давлении 101325 Па.

Существует несколько видов измерений. Исходя из характера зависимости измеряемой величины от времени, измерения подразделяются на статические и динамические. При статических измерениях измеряемая величина остается постоянной во времени (измерение размеров тел, постоянного давления и т. д.). При динамических - измеряемая величина меняется во времени (измерение вибраций, пульсирующих давлений и т. д.).

По способу получения результатов различают измерения прямые и косвенные. В прямых измерениях искомое значение измеряемой величины получается путем непосредственного сравнения ее с эталоном или выдается измерительным прибором. При косвенном измерении искомую величину определяют на основании известной математической зависимости между этой величиной и другими величинами, получаемыми путем прямых измерений (например, нахождение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения).

4.Успехи механической картины природы в описании тепловых явлений. Молекулярно кинетическая теория. Механическая картина мира сложилась в результате научной революции XVI–XVII вв. Свой вклад в ее формирование внесли Г. Галилей, И. Кеплер, Р. Декарт, П. Лаплас, И. Ньютон и многие другие ученые.

Основу механической картины мира составил атомизм, который весь мир, включая человека, понимал как совокупность огромного числа неделимых частиц – атомов, перемещающихся в пространстве и времени в соответствии с немногими законами механики. Это корпускулярное представление о материи.

Законы механики, которые регулировали как движение атомов, так и движение любых материальных тел, считались фундаментальными законами мироздания. Поэтому ключевым понятием механической картины мира было понятие движения. Тела обладают внутренним врожденным свойством двигаться равномерно и прямолинейно, а отклонения от этого движения связаны с действием на тело внешней силы (инерции). Мерой инертности является масса. Универсальным свойством тел является тяготение.

Решая проблему взаимодействия тел, Ньютон предложил принцип дальнодействия. Согласно этому принципу, взаимодействие между телами происходит мгновенно на любом расстоянии, без каких-либо материальных посредников.

Концепция дальнодействия основана на понимании пространства и времени как особых сред, вмещающих взаимодействующие тела. Ньютон предложил концепцию абсолютного пространства и абсолютного времени. Абсолютное пространство представлялось большим «черным ящиком», универсальным вместилищем всех материальных тел в природе. Но даже если бы все эти тела вдруг исчезли, абсолютное пространство все равно бы осталось. Аналогично, в образе текущей реки, представлялось и абсолютное время. Оно становилось универсальной длительностью всех процессов во Вселенной. И абсолютное пространство, и абсолютное время существуют совершенно независимо от материи.

В механической картине мира любые события жестко предопределялись законами механики. Случайность в принципе исключалась из картины мира.

Жизнь и разум в механической картине мира не обладали никакой качественной спецификой. Поэтому присутствие или отсутствие человека в мире не меняло ничего. Если бы человек однажды исчез с лица Земли, мир продолжал бы существовать, как ни в чем не бывало.

В XIX в. методы механики были распространены на область тепловых явлений, электричества и магнетизма. Казалось бы, это свидетельствовало о больших успехах механического понимания мира в качестве общей исходной основы науки. Но при попытке выйти за пределы механики материальных точек приходилось вводить все новые искусственные допущения, которые постепенно готовили крушение механической картины мира. Аналогично световым явлениям, для объяснения теплоты, электричества и магнетизма вводились понятия теплорода, электрической и магнитной жидкости как особых разновидностей сплошной материи.

МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ – раздел молекулярной физики, изучающий свойства вещества на основе представлений об их молекулярном строении и определенных законах взаимодействия между атомами (молекулами), из которых состоит вещество. Считается, что частицы вещества находятся в непрерывном, беспорядочном движении и это их движение воспринимается как тепло. теория XIX века, рассматривавшая строение вещества, в основном газов, с точки зрения трёх основных приближенно верных положений: все тела состоят из частиц: атомов, молекул и ионов; частицы находятся в непрерывном хаотическом движении (тепловом); частицы взаимодействуют друг с другом путём абсолютно упругих столкновений.Основными доказательствами этих положений считались: Диффузия, Броуновское движение, Изменение агрегатных состояний вещества.

де k является постоянной Больцмана (отношение универсальной газовой постоянной R к числу Авогадро NA), i — число степеней свободы молекул (в большинстве задач про идеальные газы, где молекулы предполагаются сферами малого радиуса, физическим аналогом которых могут служить инертные газы), а T - абсолютная температура.Основное уравнение МКТ связывает макроскопические параметры (давление, объём, температура) газовой системы с микроскопическими (масса молекул, средняя скорость их движения).