Представление о рациональных моделях реальности, их логическом фундаменте, абстрактных объектах и формах количественного описания. Основные положения консервативной модели реальности. Инвариантность законов классической механики относительно времени.
Аннотация к работе
Министерство образования и науки Российской Федерации Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Теоретические основы прогрессивных технологий Жирнова (Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. На основе теоретических концепций, сложившихся в различных областях естествознания, дается представление о рациональных моделях реальности, их логическом фундаменте, абстрактных объектах и формах количественного описания.Ньютона происходит формирование и периодическая смена рациональных моделей реальности - особых общенаучных теоретических представлений наддисциплинарного уровня общности, опирающихся на фундаментальные научные принципы и претендующие на описание всей реальности как единого целого. Однако следует обратить внимание еще на одну особенность этой концепции - возможность выявить единство и различия между религией и наукой как необходимыми человечеству формами образного и рационального освоения реальности, обеспечивающими его (человечества) устойчивость. На наш взгляд, существенно большей результативности в создании общенаучного фундамента представлений о реальности можно достичь, если придать дисциплине «Теоретические основы прогрессивных технологий» общенаучный, или точнее, наддисциплинарный характер, основанный на представлениях о формировании в науке особого типа теоретических обобщений - рациональных моделей реальности. Отличие же места, которое занимает эта дисциплина в системе научного знания, от других областей естествознания определяется ее наддисциплинарностью, тем, что предметом дисциплины «Теоретические основы прогрессивных технологий» являются сложившиеся в науке рациональные модели реальности, их логический фундамент, логическая структура, абстрактные объекты этих моделей и формы количественного описания их состояния. В предлагаемом учебном пособии показано, что те проблемы, с которыми некогда сталкивалось человечество в прошлом, находили свое разрешение исключительно в результате создания такой научной, как правило, физической, теории, логическим основанием которой становились новые, ранее неизвестные закономерности причинно-следственных отношений реальности, которые, с одной стороны, были очевидны или являлись обобщением всего предшествующего опыта человечества, с другой стороны, имели такой уровень обобщения, который обеспечивал им как минимум дисциплинарную фундаментальность, т. е. уровень фундаментальной закономерности.Прежде чем приступить к изучению материала, дадим определение понятия реальность.Определяя реальность через ее наблюдаемость, мы следовали традиции, заложенной Исааком Ньютоном, который еще в XVII в. ограничил реальность только наблюдаемыми явлениями, избавив науку от разного рода «ненаблюдаемых» качеств объектов реальности. Таким образом, чтобы жить, и человеку, и человечеству необходимо осваивать реальность. Далее мы подробнее рассмотрим эти различия, а сейчас следует отметить, что человек - это пространственно определенное (чаще используют термин локализованное) явление, т. е. у него имеются хорошо определяемые и связанные с самой природой человеческого организма пространственные ограничения (например, поверхность тела), позволяющие отделить человека от окружающей среды. Иными словами, человека, как и любой другой организм, мы можем легко наблюдать и представлять, пространственно выделяя из окружающей среды, а человечество - это пространственно неопределенный (чаще используемое название распределенный) объект, не имеющий связанных с его природой пространственных ограничений, т. е. каких-либо четко определяемых в пространстве границ. Поэтому формы освоения реальности и механизмы обеспечения устойчивости у человека и человечества, в силу этих существенных отличий, имеют различное воплощение.Содержательная составляющая научного знания представлена фундаментальными принципами - принципом сохранения, принципом рассеяния и антропным принципом. Методология науки как система представлений о способах и процедуре рационального освоения реальности строится в соответствии с методологическими принципами (от лат. principium - начало, основа), которые начали складываться еще в Древней Греции, в значительной степени определив современное положение науки.В крайней форме идея рационального освоения реальности выражается в методологическом принципе рационализма, который признает разум единственной основой познания, нередко связывая этот процесс с постижением истины. Христианские философы утверждают, что истина никогда не может быть окончательно постигнута разумом. для большинства ученых заявление о том, что наука занимается поиском истины, а критерием истины является эксперимент, звучит, по меньшей мере, самонадеянно. Наблюдения или эксперименты могут служить лишь проверкой следствий теории, а не ее «доказательством», поскольку для любой теории может быть проведен такой эксперимент, который не будет совпадать с ее следствиями, т. е. покажет границы применимости теории.
План
Оглавление
Предисловие
Введение
1. Глобальные проблемы человечества. Контрольные вопросы и задания
2. Освоение реальности и устойчивость человечества
2.1 Образная и рациональная формы освоения реальности. Религия и наука
2.2 Общие представления об устойчивости: устойчивость и стабильность. Устойчивость - атрибут реальности. Проблема устойчивого развития человечества
Контрольные вопросы и задания
3. Наука как форма рационального освоения реальности человечеством
3.1 Методологические научные принципы
3.2 Научные теории, гипотезы и рациональные модели реальности
3.3 Аксиомы, постулаты, фундаментальные законы и фундаментальные принципы
Контрольные вопросы и задания
4. Фундаментальные научные принципы
4.1 Фундаментальный принцип сохранения
4.2 Фундаментальный принцип диссипации
4.3 Фундаментальный антропный принцип
4.4 Классификация рациональных моделей реальности
Контрольные вопросы и задания
5. Основные положения консервативной модели реальности
5.1 Абстрактный объект консервативной модели и характеристики его состояний
5.2 Законы сохранения в классической механике
5.3 Механическое равновесие и его устойчивость
5.4 Проблема противоречивости движения (апории Зенона Элейского) и ее разрешение И. Ньютоном
Контрольные вопросы и задания
6 Реальное пространство и пространство в консервативной модели реальности
6.1 Три пространственных масштаба и основные свойства пространства реальности
6.2 Основные свойства пространства в консервативной модели
6.3 Природа относительности в консервативной модели. Принцип относительности Галилея
Контрольные вопросы и задания
7. Реальное время и время в консервативной модели реальности
7.1 Проблема непостижимости реального времени и три аспекта его рационального представления
7.2 Инвариантность законов классической механики относительно инверсии времени
7.3 Третий закон И. Ньютона. Механическое равновесие. Концепции дальнодействия и близкодействия
7.4 Закон Кулона. Завершение консервативной модели реальности в электродинамике
Контрольные вопросы и задания
8. Понятие фазового пространства. Представление устойчивости объекта в фазовом пространстве
8.1 Способы описания объектов
8.2 Фазовые портреты маятников и проблема математического моделирования реальности
8.3 Состояние объекта в фазовом пространстве и предопределенность
Контрольные вопросы и задания
9. Возможности и ограничения консервативной модели реальности
9.1 Теория относительности
9.2 Квантовая механика
9.3 Классическая физика и наблюдаемый облик цивилизации. Мировоззренческое значение представления о консервативности реальности
Контрольные вопросы и задания
10 Становление диссипативной модели реальности
10.1 Теория теплоты Ж.-Б. Ж. Фурье. Особенности причинно-следственной связи в законе распространения теплоты
10.2 Теорема С. Карно и невозможность создания вечного двигателя второго рода
Контрольные вопросы и задания
11. Основные положения диссипативной модели реальности на примере термодинамики
11.1 Принцип возрастания энтропии и гипотеза «тепловой смерти» Вселенной. Становление фундаментального принципа диссипации
11.2 Статистический смысл энтропии. Формула Л. Больцмана. Понятие об информации5
11.3. Термодинамическая система и характеристики ее состояния. Локализованные и распределенные системы
11.4 Энергетический профиль термодинамической системы. Состояния стабильного и метастабильного равновесий. Лабильное состояние системы
Контрольные вопросы и задания
12. Устойчивость состояния равновесия системы в диссипативной модели реальности
12.1 Устойчивость реальности и ее представление в диссипативной модели. Устойчивость состояния равновесия. Принцип Ле Шателье
12.2 Правило фаз Гиббса. Критерий максимального разнообразия и устойчивости сложных систем
12.3 Третий закон термодинамики (принцип недостижимости температуры абсолютного нуля)
Контрольные вопросы и задания
13. Фазовое пространство диссипативной модели. Фазовые диаграммы состояния равновесия физико-химических систем
13.1 Основы физико-химического анализа
13.2 Фазовые диаграммы состояния равновесия физико-химических систем
Контрольные вопросы и задания
14. Термодинамика неравновесных процессов
14.1 Термодинамическая система в неравновесных условиях. Информационный смысл внешнего воздействия
14.2 Состояния «вблизи» и «вдали» от равновесия. Линейная и нелинейная термодинамика неравновесных процессов
Контрольные вопросы и задания
15. Явление самоорганизации в неравновесных системах «вдали» от равновесия. Природа диссипативных структур
15.1 Пространственные диссипативные структуры. Гидродинамический эффект Бенара и макроскопическая упорядоченность