Физика

            Какова роль физики в жизни человека? Отвечая на этот вопрос можно выделить три главных пункта. Во-первых, физика является для человека важнейшим источником знаний об окружающем мире. Во-вторых, физика обеспечивает динамичное развитие в области научно-технического знания. В-третьих, физика вносит существенный вклад в культурное развитие человека. Поэтому будем говорить соответственно о научно-техническом и гуманитарных возможностях  физики.







      Данные три пункта содержались в физике всегда, но особенно они стали проявляться в двадцатом столетии, что и начертало ту важную роль, какую стала играть физика в современном мире.

Физика — важнейший источник знаний об окружающем мире. Физика ищет ответы на различные вопросы: каким законам подчиняются происходящие в мире явления, процессы и как устроен окружающий мир. Физика в процессе своего развития сформировала сначала механическую картину мира примерно в 18 — 19 веках, затем электромагнитную картину вторая половина 19 — начало 20 вв. и, наконец, современную физическую картину мира 20 века.

Теория относительности была представлена Эйнштейном в начале 20-го века. Данная теория практически уничтожила не состыковки и противоречия физики 20-го века, заставила полностью поменять мнение о структуре пространства-времени, и подтвердил всё в эксперименте. Теория относительности является фундаментом физики. Она разделялась на специальную и общую. Специальная теория относительности – рассматривает физические процессы в равномерно движущихся объектах. Общая теория относительности – описывает ускоряющиеся объекты, и объясняет происхождение такого явления как гравитация и существование частиц гравитонов.

Квантовая теория – важная составляющая квантовой физики. Данная теория описывает движение, поведение и взаимодействие микрочастиц. Квантовая теория начала создаваться в начале века, а к концу первой трети столетия обрела достаточную стройность. Если теория относительности эффектно завершала предшествовавший этап развития физики, то квантовая теория, решительно открывала качественно новый этап в развитии человеческой науки. Используя квантовую теорию, физики совершили в 20 в. прорыв в понимании многих вопросов, касающихся моля и вещества, строения и свойств кристаллов, молекул и все что связанно с молекулярной физикой. Возникли новые разделы физики, такие, как физика твердого тела, физика плазмы, атомная физика, ядерная физика, физика элементарных частиц. А в традиционных разделах, например оптике, появились совершенно новые главы: квантовая оптика, нелинейная оптика, и др.

Физика имеет важную роль во всем цикле естественно-математических наук. Ведущая роль физики особенно ярко выявилась именно в двадцатом веке. Одним из наиболее убедительных примеров является объяснение периодической системы химических элементов на основе квантово-механических представлений. Химическая физика – наука о физических законах, управляющих строением и превращением химических веществ. Астрофизика – наука на стыке астрономии и физики. Изучающая химические свойства небесных тел и их физических свойств. Главные экспериментальные методы астрофизики: спектральный анализ и обычное астрономическое наблюдение вместе с фотографией и фотометрии. Биофизика – наука, изучающая физические свойства жизненно важных молекул, клеток и сложных биологических систем, а так же протекающие в них физические и физико-химические процессы. На сегодняшний день биофизика делится на: молекулярную биофизику, биофизику клеток, биофизика органов и биофизика сложных систем. Геофизика исследует внутреннее строение Земли, физические процессы, которые происходят в ее оболочках. Выделяют ещё физику твердой Земли, физику моря и физику атмосферы. Отметим также агрофизику – изучает физические, физико-химические и биофизические процессы происходящие в атмосфере, почве и растениях.  Петрофизика – наука, изучающая физические свойства горных пород, а так же взаимодействия с насыщающими их флюидами.

Физика — основа научно-технического прогресса. Трудно не заметить роль основных физических исследований в развитии техники. Поскольку исследования тепловых явлений в 19 веке способствовали быстрому образованию тепловых двигателей. Фундаментальные исследования в области электромагнетизма привели к возникновению электротехники и её быстрому развитию. В первой половине 19 века Георгом Лесажом был создан телеграф, а в середине века появились электрические осветители, затем электродвигатели. Во второй половине 19 века химические источники электрического тока стали вытесняться электрогенераторами. Девятнадцатый век завершился многими открытиями: появился телефон, родилось радио, был создан автомобиль с бензиновым двигателем, зародилась авиация.

Научно-технический прогресс только начинал набирать обороты. Для появления и развития электроники потребовалось несколько открытий такие как: открытие электрона, создание и становление квантовой теории, возникновение атомной физики, а затем физики твердого тела. Сначала возникла вакуумная электроника. Вакуумная электроника занимается вопросами эмиссии, формированием и управлением потоков электронов, ионов и т.д. Основные направления развития вакуумной электроники связаны с созданием электровакуумных приборов: электронные лампы, электронно-лучевые трубки и т.п. В 50-х годах стала развиваться полупроводниковая электроника, в 1947 году американцы Дж.Бардин, У. Бреттейн и У. Шокли создали первый транзистор. Прогресс в области электроники привел к созданию совершенных систем радиосвязи, радиоуправления, радиолокации. Развивается телевидение, появляются промышленные роботы. Удивительные космические технологии нас же почти не удивляют. Мы привыкли к запускам искусственных спутников Земли, ведь их число давно перевалило за сто. Мы познакомились с обратной стороной Луны, получили фотоснимки поверхности Венеры, Марса, Юпитера, кометы Галлея. Основные исследования в области ядерной физики позволили вплотную приступить к решению одной из наиболее острых проблем — энергетической проблемы. Первый советский ядерный реактор Ф-1 появился в 1946. В настоящее время на Земле работает более трехсот АЭС.

Благодаря многим исследованиям (такие как: исследование твердого тела, газового разряда и др.), дали толчок на ещё одно научно-техническое направление — лазерной техники. В 2016 году исполнилось 100 лет с начала эры лазерных технологий. Точной отсчета по праву можно считать гипотезу индуцированного излучения Альберта Эйнштейна, которая была открыта в 1916 году Лазер – это целенаправленный поток параллельно летящих одинаковых фотонов. Оптический квантовым генератор – основа устройства лазерного прибора, являющегося его рабочим столом.

Сегодня за счет внедрения лазерных технологий в металлообрабатывающие производства, заводы достигли высокого качества и производительности. В металлообработке наиболее широкое применение получила технология лазерной резки плоского и профильного проката. В металлообрабатывающей промышленности также применяются технологии прямого лазерного спекание металлов на 3D принтерах; обработка поверхностей лазерным лучом; лазер применяется для систем безопасности, сканирование геометрий, разметки и др. Так же лазер широко используют в медицине. Воздействуя решающим образом на научно-технический процесс, физика тем самым оказывает влияние на человеческую культуру. Однако в данном случае иными словами, речь идет о гуманитарном содержании самого предмета физике, которое связанно с развитием мышления, формированием мировоззрения, воспитанием чувств.  Сегодня уже трудно представить эффективное производство без лазерных технологий. На самом деле связь между физикой и научно-техническим прогрессом довольно крепкая. С одной стороны условия для интенсификации физических исследований создает повышенный уровень техники. С другой – достижения физики лежат в основе развития техники.

Физика — важнейший компонент человеческой культуры.  Физика оказывает воздействия на научно-технический прогресс и при этом оказывает большое влияние на культуру, но именно опосредственное влияние физики на культуру человека. По другому говоря, мы должны посмотреть на физику с другой стороны, со стороны гуманитарного содержание. Именно эта физика влияет на формирования мировоззрения, воспитание чувств и развивает мышление. Это и связывает физику с человеческой культурой.

В 20 веке физика открыла ряд весьма важных истин с помощью материалистической диалектикой, которая вышла за рамки самой физики, в последствии эти истины стали общечеловеческим достоянием. Для начала была доказана фундаментальность статистических, а именно что вероятностная форма причинности является основной, а жесткая, однозначная причинность есть не более чем частный случай. Для этого физика показала уникальную возможность: рассмотреть количественно диалектику необходимого и случайного на основе статистической теории. Современная физика выходя за рамки собственных задач показала, что случайность не только путает и нарушает наши планы, но и может нас обогащать, создавая новые возможности.

     Во-вторых, физика 20 века показала всеобщность принципа симметрии, расширив понятия симметрии, даже за рамки геометрических представлений, заставила глубже взглянуть на неё. Симметрия в физике — это свойство физических величин, точно описывающих поведение систем, оставаться неизменными при определенных преобразованиях. Чаще всего из принципов симметрии логически следуют законы сохранения. Но самое главное, физика рассмотрела диалектику симметрии и асимметрии, связав ее с диалектикой общего и различного, сохранения и изменения.  Особая роль законов сохранения была выявлена из вопросов физики об симметрии- асимметрии. Очень важное обстоятельство показала физика, что симметрия ограничивает варианты поведения систем или число возможных вариантов структур.

Далее физика в 20 веке открыла, что постепенное разрушение перегородок происходит только тогда, когда наши знания потихоньку углубляются, так стирается грань между веществом и полем. Оказалось, что как вещество, так и поле состоит из элементарных частиц и, более того, даже пустота «наполнена» виртуальными частицами. Важно помнить известное ленинское замечание, что в природе нет абсолютных граней, что все грани в природе условны и приближают наш ум к познанию материи.

В-четвертых, современная физика нам подарила принцип соответствия, который возник на начальном этапе развития квантовой механики. Затем он преобразовался в общий методологический принцип, который отражает диалектику процесса познания мира. Процесс соответствия демонстрирует важное место диалектики: процесс познания — это процесс постепенного и бесконечного сближения к абсолютной истине через последовательность относительных истин. Принцип соответствия показывает, как именно реализуется указанный процесс близость к истине в физике. Это процесс последовательного обобщения, когда новое отрицает старое, но с удержанием всего того положительного, что было накоплено в старом.

Наши представления о мире… Современное миропонимание – один из важнейших компонентов человеческой культуры. Каждый человек должен понимать, как устроен мир, в котором он обитает, но это нужно не только для общего развития. Например, чувство любви к природе полагает уважение к происходящим в ней процессам. Для этого, важно понимать по каким законам те или иные процессы происходят. Порой за необдуманное отношение к природе, она наказывает нас и нужно извлекать из этого урок.

В современной физике появляется новый стиль мышления, относящийся к Земле как части Солнечной системы – планетарный. Он дает совершенно новый взгляд на мир и главное новые пути решения глобальных и личных проблем. Планетарное мышление, способно дать прогнозы и предвидеть результаты своей деятельности или бездеятельности. Такое мышление поможет человеку в борьбе за выживание, за сохранение природы и правильное использования космоса.

Все эти примеры доказывают, что современная физика действительно носит в себе сильный гуманитарный потенциал. Нельзя не отметить, что физика способствует ориентироваться в жизненных ценностях, адекватного отношения к миру.  Нужно знать, что мир в принципе познаваем, что в этом непостоянном мире есть «точки опоры», что можно и нужно уметь работать в мире.