Предмет естествознания и проблемы моделирования

ПРЕДМЕТ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ И ПРОБЛЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

 

"Естествознание есть не что иное, как применение обычного здорового человеческого разума при необычных обстоятельствах".

А. Эйнштейн

Естественные науки были всегда, но фундаментальность они приобрели благодаря трем открытиям: анализу (Р. Декарт - чистое мышление), наблюдению (Ф. Бэкон - физические науки) и синтезу (И. Ньютон - небесная механика).

Три открытия превратили науку в систему мышления с особым способом познания мира, когда из совокупности фактов выводится общая закономерность.

 

Научный (рациональный) способ видения мира, основанный на ключевом правиле - обязательной эмпирической проверке, - использует девиз: "Посредством опыта и разума". При этом соответствие между опытом и теорией должно быть однозначным и убедительным.

 

Наука служит двум целям:

–объяснению известных фактов;

–предсказанию событий.

 

Задача науки - выразить объект исследования качественно (посредством понятий) и количественно (с помощью формул), т.е. описать и записать.

 

Появившаяся система взглядов на мир была названа динамической концепцией

Особенности динамической концепции

Г. Галилей: Измерить все, что измеримо, и сделать измеримым то, что неизмеримо.

Динамическая концепция основана на простых правилах:

1. В основе хаотического многообразия нашего чувственного опыта лежит действие универсальных законов.

2. Закон - это программа, которой следует природа. Закон описывает устойчивое, регулярное, воспроизводимое явление. Законы должны быть просты. Простота научного знания диктуется простотой природы. Любая задача начинается с изучения простейшего элемента.

3. Знание законов, действующих на элементарный объект, доступный наблюдению, позволит экстраполировать законы макромира, в область мега- и микромира, не доступные наблюдениям (принцип экстраполяции).

И. Бернулли: "Природа действует всегда простейшим образом".

Объект динамики

Дж. Локк: "Великое искусство научиться многому - это браться сразу за немногое".

Объектом динамики является простейший объект.

Простейший объект - это элемент, внутренней структурой которого можно пренебречь. Это макрообъект. Он легко выделяется из окружающего мира и допускает за собой внешнее наблюдение.

 Динамический объект может обладать любым значением энергии или покоится.

Положение тела в пространстве описывается траекторией и однозначно задается с помощью координат и импульсов. Правильное измерение одной из характеристик не исключает точного определения любых других.

Это исторический объект: он обладает «памятью» (помнит начальные условия). Классический объект - это простой объект с малым числом степеней свободы.

Модельный подход

И. В. Гете: Важное не должно быть во власти второстепенного".

В науке есть свои правила игры.

Закон выявляется с помощью моделей.

Экспериментатор

1. Прежде чем ставить эксперимент или производить какие-то вычисления, человек создает в своем уме некую модель тех явлений, которые он хочет изучить, исследовать.

2. Анализируя модель, учёный делает вывод, каким должен быть результат эксперимента. Он ожидает, что если собрать такой-то прибор, то стрелки будут показывать то-то и то-то. Он собирает такой прибор, ставит эксперимент и убеждается, что стрелки ведут себя нужным образом. Он с удовлетворением говорит, что его модель достаточно точно отражает исследуемое явление.

 

Теоретик, имея запас некоторых законов природы, - или придумывая новый закон, - делает из него выводы и смотрит, согласуются ли эти выводы с тем, что получает экспериментатор.

 
Таким образом, основное в деятельности естествоиспытателей - это исследование окружающего мира, через его моделирование.

 

Слово "модель" употребляется в максимально широком смысле (любое словесное описание - это уже модель).

 

Первые попытки моделирования: моделями были процедуры (схемы) счета конкретных вещей (следы обнаруживаются в японском языке. В этом языке существуют специальные группы числительных для круглых предметов, для длинных предметов, для живых предметов и так далее. Можно сделать вывод, что система японских числительных представляет собой некоторый рудимент хода мыслей, в котором люди пришли к абстрактному понятию числа. Только на очень высокой ступени развития они пришли к той мысли, что вообще конкретная суть предметов роли не играет, и счет можно производить в совершенно абстрактной форме.)

Модели должны быть не слишком просты - иначе можно не уловить существенных черт явления - но и не слишком сложны - иначе модель нельзя будет исследовать.

Вопрос: почему метод моделирования приводит к успеху?

ПРЕДМЕТ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ И ПРОБЛЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

 

"Естествознание есть не что иное, как применение обычного здорового человеческого разума при необычных обстоятельствах".

А. Эйнштейн

Естественные науки были всегда, но фундаментальность они приобрели благодаря трем открытиям: анализу (Р. Декарт - чистое мышление), наблюдению (Ф. Бэкон - физические науки) и синтезу (И. Ньютон - небесная механика).

Три открытия превратили науку в систему мышления с особым способом познания мира, когда из совокупности фактов выводится общая закономерность.

 

Научный (рациональный) способ видения мира, основанный на ключевом правиле - обязательной эмпирической проверке, - использует девиз: "Посредством опыта и разума". При этом соответствие между опытом и теорией должно быть однозначным и убедительным.

 

Наука служит двум целям:

–объяснению известных фактов;

–предсказанию событий.

 

Задача науки - выразить объект исследования качественно (посредством понятий) и количественно (с помощью формул), т.е. описать и записать.

 

Появившаяся система взглядов на мир была названа динамической концепцией