На каком основании высказывается гипотеза что такое модель явления физика 9 класс
Гипотеза. Как правило, гипотеза высказывается на основе ряда подтверждающих её наблюдений (примеров), и
Гипо́теза (от др.-греч. ὑπόθεσις — «основание», «предположение») — недоказанное утверждение, предположение или догадка. Любая гипотеза должна быть опровержима хотя бы в принципе. Неопровержимые предположения гипотезами не являются.
Как правило, гипотеза высказывается на основе ряда подтверждающих её наблюдений (примеров), и поэтому выглядит правдоподобно. Гипотезу впоследствии или доказывают, превращая её в установленный факт (см. теорема, теория), или же опровергают (например, указывая контрпример), переводя в разряд ложных утверждений.
Недоказанная и неопровергнутая гипотеза называется открытой проблемой.
Это умозаключение, вывод о высокой вероятности чего-либо, построенный на основаниях (в виде ряда имеющихся наблюдений и перечня известных закономерностей).
«Методы научного познания». Конспект урока. 9 класс
Урок№___«Методы научного познания»
МБОУ «С(К)ОШ №16», УЧИТЕЛЬ ФИЗИКИ 1-Й КАТЕГОРИИ: ДАНИЛЮК Л.А.
Цель урока – Сформировать знание методов познания природы; создать условия для продуктивной деятельности каждого учащегося, направленной на достижение ими следующих результатов:
— знать и понимать сущность методов познания – теоретического и экспериментального;
— уметь проводить наблюдения, исследовать зависимости физических величин, обрабатывать результаты измерений, представлять результаты с помощью таблиц, графиков, объяснять полученные результаты и делать выводы, предлагать модели явлений.
Освоение способов деятельности
— выдвигать предположения, понимать необходимость их проверки на практике;
— проводить несложные исследовательские работы;
— различать факт, мнение, доказательство, гипотезу;
— уметь работать с текстом, выделять главное, анализировать;
— воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах;
— развивать монологическую и диалогическую речь, выражать свои мысли и выслушивать собеседника, понимать его точку зрения, признавать право другого человека на иное мнение;
— коррекция и развитие связной речи;
— коррекция а развитие памяти и внимания;
— коррекция и развитие мыслительной деятельности;
Формы работы учащихся фронтальная, в группах.
Организационный момент. Инструктаж по технике безопасности в кабинете (вводный) физики. Правила поведения и работы в кабинете физики.
Введение в тему занятия
Научный метод познания природы. Физика – наука, изучающая природу. Чтобы успешно заниматься физикой, мало знать только явления и законы физики, надо понять, как делается физика, как она создавалась, какова роль эксперимента, какова роль теории, какова роль математики.
Для этого существуют методы научного познания, которые представляют собой общие способы получения знаний о природе. До XVI века в физике господствовал метод Аристотеля, который приводил к тем или иным выводам путем рассуждений. В аристотелевской физике в отличие от ее современного изложения не было ни описания опытов, ни математических формул. Метод эксперимента был отвергнут Аристотелем, поскольку он считал, что исследования природы с помощью комбинации «искусственных вещей» нарушает жизнь природы и искажает ее познание. По тем же причинам Аристотель считал недопустимым применение математики к исследованию природы. По его мнению, математика имеет дело с абстрактными понятиями, природа же конкретна, материальна.
В начале XVII века стал формироваться научный метод познания природы. К этому времени проделана была большая работа:
По обоснованию и укреплению позиции гелиоцентрической системы мира (Н.Коперник, Дж.Бруно, И.Кеплер, Г.Галилей);
По критике взглядов Аристотеля и формированию отдельных элементов нового метода познания природы.
С тех пор (почти 4 века) научный метод познания природы используется естественными науками.
Для объяснения наблюдаемых явлений или законов, установленных путем экспериментов, выдвигается гипотеза – научно обоснованное предположение о внутренних связях, управляющих данным явлением.
Физическая теория объединяет несколько опытных закономерностей и гипотез и дает объяснение целой области явлений природы с единой точки зрения. Теория позволяет не только объяснять наблюдаемые явления, но и предсказывать новые.
Правильность теорий и гипотез проверяется посредством постановки экспериментов и выяснения согласованности следствий, вытекающих из гипотезы, с результатами опытов и наблюдений. Эксперимент служит не только источником знаний, но и критерием истинности.
Физический закон устанавливает количественную зависимость одних физических величин от других. Законы могут быть получены двумя способами:
В результате обобщения данных экспериментов (опытные законы)
Путем выводов из известных законов (теоретические законы)
Домашнее задание §______ ответы на вопросы устно, _____________________________________________
Что нового, интересного вы узнали сегодня на уроке?
Какие понятия должны запомнить?
Что понравилось на уроке? Почему?
«Методы научного познания»
Для объяснения наблюдаемых явлений или законов, установленных путем экспериментов, выдвигается гипотеза – научно обоснованное предположение о внутренних связях, управляющих данным явлением.
Физическая теория объединяет несколько опытных закономерностей и гипотез и дает объяснение целой области явлений природы с единой точки зрения. Теория позволяет не только объяснять наблюдаемые явления, но и предсказывать новые.
Правильность теорий и гипотез проверяется посредством постановки экспериментов и выяснения согласованности следствий, вытекающих из гипотезы, с результатами опытов и наблюдений. Эксперимент служит не только источником знаний, но и критерием истинности.
Физический закон устанавливает количественную зависимость одних физических величин от других. Законы могут быть получены двумя способами:
В результате обобщения данных экспериментов (опытные законы)
Путем выводов из известных законов (теоретические законы)
Любые явления, как и свойства конкретного тела, сложны, поэтому надо начинать изучать явление с выделения главного, от чего оно зависит, отбрасывая второстепенные факторы, не влияющие на него существенно. Подобное упрощение явлений называется моделированием.
Научными гипотезами в физике называют такие гипотезы, котрые?
Научными гипотезами в физике называют такие гипотезы, котрые.
Признаки научной гипотезы :
Гипотеза должна быть Единственным данного аналога или явления
Гипотеза должна давать объяснения как можно большему числу связанных с этим явлением обстоятельств
Гипотеза должна быть способной предсказывать новые явления, не в ходящие в число тех, на основе которых она строилась.
Что такое гипотеза?
Что такое гипотеза?
Помогите прошу)буду благодарна.
Что вы знаете о гипотезе?
Что вы знаете о гипотезе?
В чем заключается гипотеза ампера?
В чем заключается гипотеза ампера?
Какую гипотезу можно высказать о причине более долгого падения пера?
Какую гипотезу можно высказать о причине более долгого падения пера?
Предположительно значение температуры внутреннего слоя Земли на глубине 4500 км равно 5500 С?
Предположительно значение температуры внутреннего слоя Земли на глубине 4500 км равно 5500 С.
Данное утверждение является научной гипотезой или экспериментальным фактом?
Запишите известные вам примеры научного эксперимента, наблюдения, гипотезы?
Запишите известные вам примеры научного эксперимента, наблюдения, гипотезы.
Физика, 7 класс?
Может ли гипотеза быть ошибочной?
Может ли гипотеза быть ошибочной.
Приведите известные вам примеры научных гипотез?
Приведите известные вам примеры научных гипотез.
Какую гипотезу высказал Максвелл при создании теории электромагнетизма?
Какую гипотезу высказал Максвелл при создании теории электромагнетизма?
1. не изменится 2. От сил, приложенных к поршням.
T = t / N = 2π√(L / g) ⇒ L = 2, 28 м.
Проверка статистических гипотез: основные понятия и примеры
Гипотеза – это утверждение, которое требует доказательств, выступает в роли предположений или догадок. Гипотеза может выступать формой развития научной стороны знаний, путем выяснения свойств изучаемых объектов и экспериментальных доказательств выдвинутых предположений. Она выступает лишь условным предварительным объяснением причин, свойств или иных характеристик и процессов, касающихся объекта изучения. Эта догадка не представляет собой устойчивое истинное или заранее ложное утверждение, которое требует проверки и последующего доказательства либо опровержения, после чего данное предположение перестает существовать как гипотетическое и обретает форму доказанного или ложного факта.
Выдвижение гипотезы является основным инструментом психологического исследования и способом расширения знаний. Так, на первых этапах ставится проблематика исследования, происходит выбор объекта, далее разрабатывается гипотетическая составляющая, исходя из которой, определяются соответствующие экспериментальные методики и обозначаются актуальные приемы сбора данных для анализа информации, после чего производится логическая проверка выдвинутого предположения на истинность.
Подтвержденное утверждение не является закрытым для изменений структурой. После доказательства или опровержения выдвинутого предположения возможно внесение дополнений и корректив, при условии наличия или появления новых, не учтенных или не известных ранее факторов, однако сама по себе догадка будет сохранять свое константное значение.
Выдвинутое в исследовании предположение может иметь как общенаправленный, так и частный характер применения, носить различную глубину вновь приобретенного знания, касаться четко очерченных областей или находиться на стыке наук, способствуя взаимоинтеграции. Также различны пути возникновения гипотетических предпосылок, что зависит от особенностей мышления автора, так как механизм их порождения схож с механизмом создания новой творческой идеи. Предположение может носить интуитивный и логический характер.
Объяснение «не научным» языком
Гипотеза – это способность предугадывать, прогнозировать результаты работы, и это важнейшая составляющая фактически каждого научного открытия. Она помогает просчитать будущие ошибки и промахи и понизить их количество в разы. При этом гипотезу, рожденную непосредственно во время работы, можно доказать частичным образом. При известном итоге в предположении нет смысла, и тогда гипотезы не выдвигаются. Вот такое простое определение понятия гипотезы. Теперь можно говорить о том, как она строится, и обсудить самые интересные ее виды.
Гипотеза
Как рождается гипотеза?
Создание довода в человеческой голове – непростой мыслительный процесс. Исследователь обязан уметь создавать и обновлять полученные знания, а также он должен отличаться такими качествами:
В чем состоит суть гипотезы?
Гипотеза отражает объективную действительность. В этом она сходна с разными формами мышления, но она также и отличается от них. Главная специфика гипотезы состоит в том, что она отображает в материальном мире факты в предположительном ключе, она не утверждает категорически и достоверно. Потому гипотеза — это предположение.
Всем известно, что при установлении понятия через ближайший род и отличие потребуется указать еще и на отличительные признаки. Ближайшим родом для гипотезы в виде какого-либо результата деятельности является понятие «предположения». В чем же отличие гипотезы от догадки, фантазии, предсказывания, угадывания? Самые шокирующие гипотезы не строятся на одних домыслах, у всех них есть определенные признаки. Чтобы ответить на этот вопрос, потребуется выделить существенные признаки.
Признаки гипотезы
Если говорить об этом понятии, то стоит установить его характерные признаки.
Эти отличительные черты, взятые вместе, позволят отличать гипотезу от иных видов предположения, а также установить ее сущность. Как видите, гипотеза – это вероятностное предположение о причинах того или иного явления, достоверность которого сейчас не может быть проверена и доказана, однако это предположение позволяет объяснить некоторые причины явления.
Важно помнить, что термин «гипотеза» всегда употребляется в двояком значении. Под гипотезой понимают предположение, которое поясняет какое-то явление. Также о гипотезе говорят как о приеме мышления, выдвигающем какое-то предположение, а после строящем развитие и доказательство этого факта.
Гипотеза частенько строится в виде предположения о причине минувших явлений. Как пример можно привести наши познания о формировании Солнечной системы, земного ядра, о рождении Земли и так далее.
Значение слова Гипотеза по словарю Даля:
Что можно сказать о понятии гипотезы и видах?
В процессе эволюции знаний гипотезы начинают различаться по познавательным качествам, а также по объекту исследования. Остановимся детальнее на каждом из этих видов.
По функциям в познавательном процессе различают гипотезы описательные и объяснительные:
История показывает, что с развитием знаний появляется все больше экзистенциальных гипотез, которые рассказывают о существовании конкретного объекта. Дальше появляются описательные гипотезы, которые рассказывают о свойствах тех объектов, а уже в завершении рождаются объяснительные гипотезы, которые раскрывают механизм и причины появления объекта. Как вы видите, происходит поэтапное усложнение гипотезы в процессе познания нового.
Какие гипотезы бывают по объекту исследования? Различают общие и частные.
Методы научного познания
Английский философ Ф. Бэкон и логик, экономист Дж. Милль предложили 4 метода выдвижения гипотез на основании установления причинно-следственных связей.
Примечание: из первых двух методов образуется дополнительный – сходства и различий.
Рассмотренные выше методы чаще всего используются для обоснования гипотезв совокупности, гармонично дополняя друг друга. С проблемой обоснованного выдвижения гипотезы сталкиваются даже опытные ученые. Большую роль в этом играют воображение, фантазия и математическая интуиция исследователя.
Способность предчувствовать, интуитивно предугадывать называют предикативностью мышления. Это длительный творческий процесс, не имеющий универсального рецепта реализации.
Тем не менее этому можно научиться на любом уровне – начиная от бакалавриата и специалитета. Умение будет полезно всем, кто занимается исследованиями, публикует свои работы в научных журналах.
Что такое версия?
Понятие научной гипотезы уже выяснили, но вот существует еще один такой необычный термин – версия. Что это такое? В политическом, историческом или социологическом исследовании, а также в судебно-следственной практике часто при пояснении тех или иных фактов или их совокупности выдвигается ряд гипотез, которые по-разному могут объяснить факты. Вот такие гипотезы называются версиями.
Версии бывают общими и частными.
Не путать с теорией
Некоторые люди, пытаясь выглядеть умнее, используют в речи научные термины, смысл которых сами не понимают. Часто приходится слышать: «У меня есть своя теория на этот счет».
Теория — это гипотеза, которая была доказана научным путем. Это утверждение истинно без всяких «возможно».
То есть должны существовать документы, графики, формулы, результаты экспериментов, подтверждающие достоверность утверждения. Если этот разговор происходит не на вечеринке нобелевских лауреатов, то, скорее всего, «умник» имеет ввиду: «У меня есть бредовая идея, которую я придумал, чтобы рассказывать всем о ней».
Каким нормам обязана отвечать гипотеза?
Само понятие гипотезы в нормах права должно отвечать некоторым требованиям:
Нахождение границ области принятия гипотезы
Область принятия гипотезы (ОПГ) — подмножество таких значений критерия, при которых основная гипотеза не может быть отвергнута. Область принятия гипотезы всегда включает в себя значение 0.
Критическая область — подмножество таких значений критерия, при которых основная гипотеза не может быть принята.
В случае, если используется односторонний критерий, ОПГ включает в себя подмножество положительных значений критерия. В таком случае у критерия есть только одна критическая область.
В случае, если используется двусторонний критерий, который может принимать как положительные, так и отрицательные значения, у него имеются две критические области: подмножество отрицательных и подмножество положительных значений критерия, при которых гипотеза не может быть принята.
На этом шаге требуется найти такое подмножество значений критерия, к которому значение выбранного критерия будет принадлежать с вероятностью p. Точнее, необходимо найти крайние значения критерия в этом подмножестве.
Поэтому процедура нахождения границ области принятия гипотезы сводится к решению следующей задачи:
Такое возможно только в результате проверки гипотезы на практике. Гипотеза всегда порождается практикой и только практика может решить вопрос о том, является ли гипотеза правдивой или ложной. Проверка на практике позволяет трансформировать гипотезу в достоверное знание о процессе (ложный он или истинный). Потому не стоит сводить истинность гипотезы к определенному и единому логическому действию; при проверке на практике применяются разные методики и способы доказательства или опровержения.
Примечания
Подтверждение или опровержение гипотезы
Гипотеза работы в научном мире применяется часто. Этот способ позволяет подтвердить или опровергнуть отдельные факты в юридической или экономической практике через восприятие. Примерами можно назвать открытие планеты Нептун, обнаружение чистой воды в озере Байкал, установление островов в Ледовитом океане и так далее. Все это когда-то было гипотезами, а сейчас – научно установленные факты. Проблема состоит в том, что в некоторых случаях с практикой трудно или же невозможно действовать, и проверка всех предположений не является возможной.
К примеру, сейчас есть шокирующая гипотеза о том, что современный русский язык глуше древнерусского, но проблема в том, что сейчас услышать устную древнерусскую речь невозможно. Нереально проверить на практике, постригался ли в монахи русский царь Иван Грозный или нет.
В случаях выдвижения прогностических гипотез нецелесообразно ожидать их непосредственного и прямого подтверждения на практике. Потому в научном мире пользуются таким логическим доказательством или опровержением гипотез. Логическое доказательство или же опровержение протекает опосредованным путем, ведь познаются явления из прошлого или сегодняшнего времени, недоступные для чувственного восприятия.
Главные пути логического доказательства гипотезы или ее опровержения:
Логическое доказательство или опровержение может протекать в прямой или косвенной форме доказательства или опровержения.
Статистические критерии для проверки гипотез
Статистический критерий — статистическая характеристика выборки, вычисляемая по некоторому математическому соотношению (формуле) на основе данных, имеющихся в выборке.
По значению этой характеристики принимается решение, принимать основную гипотезу или нет. Статистические критерии бывают двух видов:
Свойства статистического критерия:
Интересные гипотезы и их опровержение
Все всегда начинается с малого. Вся физика была построена на бесчисленных шокирующих гипотезах, которые подтверждались или опровергались благодаря научной практике. Потому стоит упомянуть некоторые интересные идеи.
Подобных самых шокирующих гипотез была масса в свое время, однако многие из них не подтверждались после ряда научных экспериментов, но о них не забывали. Фантазия и научные обоснования – вот два главных компонента для каждого ученого.
Лекция по физике «Физика и научный метод познания»
Физика и научный метод познания. Понятие о физической картине мира.
«Изучение и наблюдение природы породило науку».
С самого рождения мы привыкаем к вещам и явлениям, окружающим нас. Так, мы узнаём, что предмет всегда падает вниз, что есть твёрдые предметы, о которые можно удариться, что огонь может обжечь и т. д.
Однако как ни важны подобные знания, они ещё не образуют науку.
Человек всегда задаёт вопросы: почему что-то происходит? В чём причина наблюдаемого явления? Поиск ответов на эти вопросы и есть предмет научной деятельности.
Физика и другие науки. Именно развитие наук о природе дало в руки человека современную технику и привело к преобразованию окружающего нас мира. Основную роль сыграла физика — важнейшая наука, изучающая самые глубокие законы природы. Физика составляет фундамент главнейших направлений техники. Так, открытие транзистора, сделанное в лаборатории физики твёрдого тела, определило современное развитие электроники, радиотехники и вычислительной техники. Создание лазера позволило осуществить связь на большие расстояния, получить высококачественные объёмные изображения (голография), предложить один из способов удержания высокотемпературной плазмы, создать уникальные технологии операций на глазах и многое другое.
Открывая законы природы, спрятанные под покровом бесконечно многообразного мира явлений, человек научился применять их для своих целей, создавать устройства, без которых немыслима современная комфортная жизнь. Учёные продолжают исследования Вселенной, создают уникальные материалы, ведут поиск новых источников энергии.
Важно
Физика — это наука, занимающаяся изучением основополагающих и вместе с тем наиболее общих свойств окружающего нас материального мира.
Поэтому понятия физики и её законы лежат в основе естествознания.
Физика очень тесно связана с астрономией, геологией, химией, биологией и другими естественными науками. Например, открытие двойной спирали ДНК, «главной молекулы», было сделано в физической лаборатории. Это открытие определило пути развития молекулярной биологии, призванной ответить на вопрос, что такое жизнь. Квантовая теория позволила химикам объяснить химическое строение вещества, законы распространения звука помогают геологам изучать земные недра.
Физика способствовала развитию многих областей математики. Английский физик Дж. Максвелл говорил: «Точные науки стремятся к тому, чтобы свести загадки природы к определению некоторых величин путём операций с числами». Английский учёный И. Ньютон создал дифференциальное и интегральное исчисления, пытаясь написать уравнения движения тел. Стремление к простоте математического описания позволило австрийскому физику Э. Шредингеру записать уравнение, которое описывает мир атомов.
Физическими методами исследования пользуются учёные практически всех областей науки.
Научный метод. Какими же путями добывается научная истина? Несколько сотен лет назад были выработаны основы физического метода исследования. Он состоит в следующем: опираясь на опыт, делая предположения о сути того или иного явления, отыскивают сначала качественные, а затем количественные (формулируемые математически) законы природы; открытые законы проверяются практикой. Таким образом, схема научного познания выглядит так:
Запомни
наблюдение — гипотеза — теория — эксперимент.
Важно
Именно эксперимент является критерием правильности теории.
«К физике относится только то, что может быть измерено» — это высказывание принадлежит американскому физику П. Бриджмену (1882—1961) и точно отражает особенность физики. Главным судьёй, который призван утвердить или отбросить данную теорию, является эксперимент. Физика имеет дело с воспроизводимыми ситуациями. Повторяя эксперимент при различных условиях, мы можем оценить влияние этих условий на данное физическое явление.
Модели в физике. Одним из мощных методов исследования в физике является метод моделирования.
Подчеркнём, что модель должна сохранять те свойства реального объекта, которые определяют его поведение. Модели бывают теоретическими и лабораторными, в последнее время широко используются компьютерные модели.
При создании теоретической модели используются результаты наблюдений и экспериментов. Очевидно, что проблема становится более понятной с помощью конкретных образов, именно поэтому модель чаще всего бывает механической. Например, движение молекул газа наглядно можно представить как движение упругих шариков, строение атома сначала предполагалось аналогичным строению Солнечной системы.
Сначала, когда данных мало, модель, как правило, получается грубой, но по мере накопления экспериментальных фактов она уточняется, однако для ответов на некоторые важные вопросы можно остановиться и на примитивной модели.
В лаборатории моделируются, как правило, явления, изучение которых в природных условиях представляет значительные трудности. Например, течение реки, изменение её русла моделируются в гидравлических лотках, испытание моделей самолётов проводится в аэродинамической трубе. При этом должны выполняться разные условия подобия — геометрическое, кинематическое и т. д.
Теоретическое решение любой физической задачи сводится к математическому моделированию, т. е. написанию уравнений. Часто эти уравнения получаются достаточно сложными, и их решения делаются с помощью компьютеров.
Запомни
Научная гипотеза — высказанное суждение, недоказанное утверждение, предположение, объясняющие наблюдаемые явления или результаты лабораторных экспериментов.
Научная гипотеза всегда выдвигается для решения конкретной проблемы, чтобы объяснить полученные экспериментальные данные или устранить разногласия между теоретическими и экспериментальными результатами, полученными в ходе проверки ранее выдвинутых гипотез. Например, немецкий физик-теоретик, основоположник квантовой теории, М. Планк, разрабатывая квантовую гипотезу, опирался как на выводы, полученные в рамках классической теории излучения, так и на отрицательные результаты проверки предыдущих гипотез.
Слова русского учёного Д. И. Менделеева подтверждают важность научных гипотез в процессе научного познания: «Они (гипотезы. — Авт.) науке и особенно её изучению необходимы. Они дают стройность и простоту, каких без их допущения достичь трудно. Вся история наук это показывает. А потому можно смело сказать: лучше держаться такой гипотезы, которая может оказаться со временем неверною, чем никакой. Гипотезы облегчают и делают правильною научную работу — отыскание истины, как плуг земледельца облегчает выращивание полезных растений».
Физические величины и их измерение. Для того чтобы понять и описать эксперименты, учёные вводят целый ряд физических величин, таких, как скорость, сила, давление, температура, электрический заряд и многие другие. Каждой величине надо дать точное определение, ввести её наименование в определённой системе единиц, указать, 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.
Для измерения физической величины необходим эталон, стандарт, т. е. некоторое средство измерения, позволяющее хранить единицу, передавать и повторять её размер. Эталоны, такие, например, как эталоны метра, килограмма и многих других величин, хранятся в Международном бюро мер и весов в Севре (Франция). Точные копии эталона разосланы в разные лаборатории мира.
А существует ли вообще точное значение физической величины? Мы знаем, что любое тело состоит из атомов. При увеличении точности измерения мы приходим к необходимости измерения объектов очень малых размеров, таких, как атомы и молекулы. Одним из существенных выводов квантовой механики был вывод о том, что бессмысленно даже ставить вопрос о точном значении физической величины, причём неопределённость лежит в основе самих законов природы, а не в несовершенстве приборов.
Теория. 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, например Д. И. Менделеев на основе открытого им периодического закона предсказал существование нескольких химических элементов, которые в то время не были известны, а английский физик Дж. Максвелл предсказал существование электромагнитных волн.
Если между теорией и экспериментом появляется несоответствие, то теорию надо изменить, чтобы можно было объяснить все новые полученные данные, т. е. теорию надо усовершенствовать. Практически всякая известная теория является результатом последовательных уточнений.
Запомни
Научными фактами называют утверждения, которые можно всегда проверить и подтвердить при выполнении заданных условий.
Важно
Физический закон — основанная на научных фактах устойчивая связь между повторяющимися явлениями, процессами и состояниями тел и других материальных объектов в окружающем мире.
Физические законы обычно выражаются в виде короткого словесного утверждения или компактной математической формулы, связывающей между собой определённые физические величины. Английский физик-теоретик П. Дирак сказал: «Физический закон должен обладать математической красотой».
Так, мы уже знаем закон Ома: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному к нему напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка: 
Однако этот закон справедлив не для всех проводников. Например, он неприменим для ионизованного газа. Кроме того, им можно пользоваться только в определённом интервале значений силы тока, в котором можно считать сопротивление постоянным. На самом деле при прохождении тока проводник нагревается, сопротивление проводника увеличивается, и сила тока будет отличаться от расчётной.
Принципы соответствия и причинности. История физики показывает, что процесс познания материального мира не заканчивается опытной проверкой теории. Вскоре после создания той или иной теории обнаруживаются новые области явлений и накапливаются факты, объяснение которых не укладывается в ее рамки и требует выдвижения новых гипотез, нуждающихся, конечно, в опытной проверке. Новые открытия вызывают потребность в исправлении, дополнении существующих теорий или создании новых, более глубоко и точно отражающих объективные закономерности природы.
Новая теория чаще всего включает в себя старую как составную часть, то есть является более широкой, всеохватывающей. Хорошо проверенные законы и соотношения остаются неизменными и в новой теории. Так, например, специальная теория относительности Эйнштейна изменила привычные представления о пространстве и времени, при этом она практически не повлияла на законы классической механики. Предсказания специальной теории относительности совпадают с предсказаниями классической механики, если скорости движения тел намного меньше скорости света. Квантовая механика «превращается» в классическую, если массы тел достаточно велики, а законы волновой оптики – в законы геометрической оптики, если длины световых волн малы по сравнению с размерами препятствий.
Если спутать причину со следствием или принять за причину случайно сопутствующее обстоятельство, может возникнуть серьезная ошибка, заблуждение или суеверие. Известно, что перед дождем раки зарываются в песок. Если поменять местами причину и следствие, то получится абсурдная ситуация: чтобы пошел дождь, надо рака закопать в песок.
Беспричинных событий не может быть, иначе их существование вступило бы в противоречие с законом сохранения энергии, ибо это означает возникновение чего-либо из ничего. Всякое изменение состояния тела может быть вызвано только материальным воздействием или процессом.
Принцип причинности в физике, в частности, требует исключить из рассмотрения: 1) влияние какого-либо события на все предшествующие события («будущее не влияет на прошлое»), 2)влияние друг на друга одновременных событий на таком расстоянии, что они не могут быть связаны каким-либо сигналом, даже световым.
Открытия в физике. Физика продолжает бурно развиваться. Каждый новый эксперимент позволяет усовершенствовать теорию. Между теорией и экспериментом существует неразрывная связь, непрерывное взаимодействие.
Необходимо помнить, что любая физическая теория основывается на определённой модели объектов и явлений. В процессе добывания новых научных фактов любая физическая модель совершенствуется и усложняется. Однако очевидно, что окружающий нас мир гораздо сложнее, многообразней и совершенней любой самой сложной, созданной человеческим умом модели. Поэтому завершённость какой-либо физической теории отнюдь не означает полного познания законов природы.
В настоящее время учёные получают в лабораториях новые материалы и исследуют их свойства. Так, в 2010 году была присуждена Нобелевская премия по физике А. Гейму и К. Новосёлову за открытие графена, который обладает сверхпрочными свойствами и наибольшей электропроводностью из существующих материалов. Учёные решают глобальные вопросы: открытие новых элементарных частиц, новых физических законов, новых видов энергии. Разрабатывают теории, подтверждение которых требует создания очень сложных установок, таких, как, например, Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе. Длина его основного кольца около 27 км. Создание таких установок требует огромных затрат и сложной подготовки.
Однако часто случается так, что теории долго не находят экспериментального подтверждения. Так, например, ещё не обнаружены кварки, хотя считается, что все элементарные частицы состоят из них, и создана стройная теория кварков. Так что сегодня нет никаких оснований считать, что раскрыты почти все законы природы и мы находимся у границ познания. Поле для деятельности будущих учёных практически не имеет границ.
Эта теория способна была бы объяснить все физические явления и процессы во Вселенной на основе нескольких законов, из которых можно чисто логически вывести многообразие физического мира.
Единая всеобъемлющая теория нужна для создания четкой и полностью объяснимой физической картины мира.
Физическая картина мира – это физическая модель природы, построенная на основе наиболее общих принципов, законов и теорий, соответствующих конкретному историческому этапу развития науки.
В ходе развития науки физические представления о природе изменялись, поэтому картина мира эволюционировала. Первой физической картиной мира была механическая, созданная в 18 веке.
В 19 веке механическую картину мира сменила электродинамическая, а в 20 веке была создана квантово-полевая картина мира.
Современная физика содержит небольшое число фундаментальных физических теорий, охватывающих все ее разделы. Эти теории представляют собой квинтэссенцию знаний о физических процессах и явлениях, наиболее адекватно описывающих различные формы движения материи. Создание единой физической теории – дело будущего.
Знания физики необходимы любому культурному человеку для понимания окружающего мира.
Медицина – это клиническая лабораторная диагностика сформировавшаяся на ниве бурно развивающихся естественно научных дисциплин физики, химии, электроники и т.д.