Научные методы познания окружающего мира. Роль эксперимента и теории в процессе познания. Научные гипотезы. Физические законы. Фи­зические теории

Развитие наук о при­роде дало в руки человека современную технику, и это привело к преобразованию окружающего нас мира. Основную роль сыграла физика — важнейшая наука, изучающая самые глубокие законы природы.

Физика составляет фундамент главнейших направле­ний техники. Строительная техника, гидротехника, теп­лотехника, электротехника и энергетика, радиоэлектро­ника, светотехника, огромная часть военной техники выросли на основе физики. Благодаря сознательному ис­пользованию законов физики техника из области случай­ных находок вышла на широкую дорогу целенаправлен­ного развития.

Физика — это наука, зани­мающаяся изучением простейших и вместе с тем наи­более общих свойств окружающего нас материального мира. Поэтому понятия физики и ее законы лежат в ос­нове любого раздела естествознания.

В настоящее время физика очень тесно связана с астро­номией, геологией, химией, биологией и другими естест­венными науками. Она многое объясняет в этих науках, предоставляет им мощные методы исследования.

Какими же путями добывается науч­ная истина? Несколько сотен лет назад были выработа­ны основы физического метода исследования. Он состоит в следующем: опираясь на опыт, отыскивают количест­венные (математически формулируемые) законы приро­ды; открытые законы проверяются практикой. На основе наблюдения физических явлений выявляются наиболее характерные их свойства. Для объяснения наблюдаемых явлений выдвигаются различные предположения об их природе – гипотезы. С помощью дальнейших экспериментов гипотезы подтверждаются или опровергаются. Гипотеза, подтверждаемая результатами опытов, позволяет сформулировать физический закон, выражающий количественные связи между явлениями.

Исследование явлений начинается с их наблюдения. Но, для того чтобы понять и описать происходящие события, ученые вводят целый ряд физических величин, таких, как скорость, сила, давление, температура, электрический заряд и многие дру­гие. Каждой величине надо дать точное определение, в котором указывается, как эту величину можно измерить, как провести необходимый для такого измерения опыт.

Чаще всего в определениях физических величин про­сто уточняют и придают количественную форму тому, что непосредственно воспринимается нашими органами чувств. Так вводят понятия силы, температуры и т. д. Есть, конечно, величины, которые не воспринимаются не­посредственно нашими органами чувств (например, элек­трический заряд). Но они выражаются через другие ве­личины, на которые органы чувств человека реагируют. Так, электрический заряд определяется по силам взаимо­действия между заряженными телами.

Чтобы из на­блюдений за физическими явлениями сделать общие вы­воды, найти причины этих явлений, следует установить количественные зависимости между различными физиче­скими величинами. Для этого необходимо специально из­менять условия, в которых протекает данное явление. От непосредственного наблюдения за явлением надо перейти к физическому эксперименту.

Если меняются все условия сразу, то трудно уловить какие-либо закономерности. Поэтому, проводя физичес­кий эксперимент, стремятся проследить зависимость дан­ной величины от характера изменения каждого из условий в отдельности. Например, давление газа зависит от его массы, объема и температуры. Чтобы исследовать эту зависимость, надо сначала изучить, как влияет на давление изменение объема, когда температура и масса остаются неизменными. Затем нужно проследить, как давление зависит от температуры при постоянном объеме, и т. д.

Изучая количественные связи между отдель­ными величинами, можно выявить частные закономерно­сти. На основе таких закономерностей развивают теорию явлений. Теория должна объяснять частные закономер­ности с общей точки зрения.

Теория позволяет не только объяснять уже наблю­давшиеся явления, но и предсказывать новые. Так, Д. И. Менделеев на основе открытого им периодическо­го закона предсказал существование нескольких химиче­ских элементов, которые в то время не были известны. Английский физик Дж. Максвелл предсказал существо­вание электромагнитных волн и т. д.