Географічна карта
Географічна карта, мапа — зображення у певному масштабі території земної поверхні на площині, виконане за допомогою умовних знаків із застосуванням географічної (картографічної проекції ). Вона показує розміщення, властивості і зв'язки різних природних і соціально-економічних об'єктів та явищ.
[ред. ] Історія
[ред. ] Класифікація
Приклад топографічної карти
За масштабом карти класифікують на:
- великомасштабні — з масштабом від 1:5000 до 1:200000, загальногеографічні карти такого масштабу називають топографічними;
- середньомасштабні — масштаб яких від 1:200000 до 1:1000000, загальногеографічні карти такого масштабу називають оглядово-топографічними;
- дрібномасштабні карти — масштаб дрібніший від 1:1000000, загальногеографічні карти такого масштабу називають оглядовими.
Відмінні за масштабом карти мають різні точність і детальність зображення, ступінь генералізації і нерідко різне призначення.
За змістом виділяють дві великі групи карт — загальногеографічні і тематичні.
- Загальногеографічні карти зображають всі географічні явища: рельєф. гідрографію, рослинно-ґрунтовий покрив, населені пункти. господарські об'єкти, комунікації, кордони і таке інше. Загальногеографічні великомасштабні карти, на яких зображені всі об'єкти, які є на місцевості, називаються топографічними. Середньомасштабні загальногеографічні карти — це оглядово-топографічні, а дрібномасштабні загальногеографічні карти — оглядові;
- Другою групою є тематичні карти, що показують розміщення, взаємозв'язки і динаміку природних явищ, населення, економіки, соціальну сферу. Їх можна об'єднати у дві групи: карти природних явищ і карти суспільних явищ.
- Карти природних явищ охоплюють всі компоненти природного середовища і їх комбінації. В цю групу входять карти геологічні, геофізичні, карти рельєфу земної поверхні і дна Світового океану, метеорологічні і кліматичні, ботанічні, океанографічні, гідрологічні, грунтові, карти фізико-географічних ландшафтів і фізико-географічного районування тощо .
- Карти суспільних явищ включають карти населення, економічні, політичні, історичні, соціально-географічні. Кожен з згаданих підрозділів також може ділитись. Так, економічні карти охоплюють також карти промисловості (як загальні, так і галузеві), сільського господарства, рибної промисловості, транспорту і зв'язку тощо.
За призначенням карти поділяються на:
- науково-довідкові (призначені для виконання за ними наукових досліджень і отримання максимально повної інформації);
- культурно-освітні (призначені для популяризації знань, ідей), технічні (відображають об'єкти та умови, необхідні для вирішення якихось технічних завдань);
- навчальні (використовуються в якості наочності для вивчення географії, історії, геології та інших дисциплін), туристичні та інші.
За охопленням території карти поділяються на:
- Світові (карта земної кулі)
- Океанів (карта всіх океанів)
- Материкові (карта окремого материку «Африка»)
- Країни (карта однієї країни «Україна»)
[ред. ] Створення карт
Карта Африки
Створення карт проводиться за допомогою картографічних проекцій — способу переходу від реальної, геометрично складної земної поверхні до площини карти. Для цього спочатку переходять до математично правильної фігури еліпса або кулі, а потім проектують зображення на площину за допомогою математичних залежностей. При цьому використовують різні допоміжні поверхні: циліндр. конус. площину.
- Циліндричні проекції використовуються для карт світу — модель Землі ніби вміщують у циліндр і уявно проектують на його стінки земну поверхню. При розгортанні циліндра утворюється плоске зображення; меридіани і паралелі у цій проекції — прямі лінії, що проведені під кутом, лінія найменших спотворень — екватор .
- Конічні проекції найчастіше використовуються для зображення Євразії. Азії. світу. Для цього один або декілька конусів насаджуються на модель Землі і на них переносять всі точки земної поверхні. Меридіани у такій проекції — прямі лінії, які виходять з однієї точки (полюса), а паралелі — дуги концентричних кіл.
- Для зображення на картах окремих материків чи океанів використовують азимутальні проекції. При цьому на площину проектують поверхню материка. Точкою нульових спотворень є точка дотику площини до земної поверхні. Водночас периферійні частини карти мають в такій проекції максимальне спотворення. Паралелі у прямих азимутальних проекціях (точка дотику — полюси) зображаються концентричними колами, а меридіани — прямими (променями). У такій проекції складені карти Антарктиди. приполярних районів. У поперечно-азимутальній проекції (точка дотику — на екваторі) складена карта півкуль. У ній меридіани і паралелі — криві, за винятком екватора і середніх меридіанів півкуль. Для зображення окремих материків точки дотику вибирають у їх центрі (карти Африки. Австралії. Америки ). В сучасних умовах картографічні проекції будуються також за допомогою математичних розрахунків без допоміжних поверхонь. Їх називають умовними.
Внаслідок кулястості Землі на картах існує спотворення довжин, кутів, форм та площ. Вони є різних видів, а їх величина залежить від виду проекції, масштабу карти і охоплення території. Виявити на карті спотворення довжин вздовж меридіанів можна, порівнявши відрізки меридіанів між двома сусідніми паралелями.
Якщо вони рівні, то спотворень немає.
Про спотворення відстаней на паралелі свідчить співвідношення довжин відрізків екватора і паралелі 60° широти між сусідніми меридіанами. Коли відсутні спотворення, то відрізок екватора рівно у два рази більший, ніж відрізок 60°-ої паралелі.
Про спотворення кутів, яке є характерним для більшості карт, можна зробити висновок у тому випадку, коли паралелі і меридіани не утворюють між собою прямих кутів.
Розрізнити спотворення форм можна порівнявши довжину і ширину якогось географічного об'єкта на карті і глобусі. Якщо співвідношення в обох випадках рівні, то спотворень форм немає. Ще простіше це зробити можна, порівнявши клітинки сітки на одній широті: коли вони однакові, то це свідчить про відсутність спотворень форм на даній географічній карті.
Якщо площі двох клітинок між сусідніми паралелями рівні, то з цього виходить, що на карті немає спотворення площ.
Залежно від призначення карт, для них підбирають такі проекції, на яких один із видів спотворень може бути відсутнім, або дуже незначним. За характером спотворень картографічні проекції поділяють на рівновеликі (немає спотворень площ), рівнокутні (немає спотворень кутів) і довільні (існують всі види спотворень).
[ред. ] Примітки
- ↑ У XIII столітті на англійській карті світу, вміщеній у Псалтирі. у «центрі світу» розміщено Єрусалим — священне місто для християн. ↑ Орієнтування стародавніх карт.
Пізнання одиничних речей і процесів неможливе без одночасногопізнання загального, а останнє в свою чергу пізнається тільки черезперше. Сьогодні це має бути ясно кожній освіченій розуму. Точно такожі ціле збагненно лише в органічній єдності з його частинами, а частина можебути зрозуміла лише в рамках цілого. І будь-який відкритий нами "приватний" закон --якщо він дійсно закон, а не емпіричне правило - є конкретнапрояв загальності.
Немає такої науки, предметом якої було бвиключно загальне без пізнання одиничного, як неможлива й наука,обмежує себе лише пізнанням особливого.
Загальна зв'язок явищ - найбільш загальна закономірність існуваннясвіту, що є результатом і прояв універсальноговзаємодії всіх предметів і явищ і перетворюється в якості науковоговідображення в єдності і взаємозв'язку наук. Вона виражає внутрішню єдністьвсіх елементів структури і властивостей будь-якої цілісної системи, а такожнескінченну різноманітність відносин даної системи з іншими сусіднімисистемами або явищами. Без розуміння принципу загального зв'язку не можебути істинного знання.
Усвідомлення універсальної ідеї єдності всього живогоз усім світобудовою входить в науку, хоча вже понад півстоліття тому в своїхлекціях, читаннях в Сорбонні, В. І. Вернадський зазначав, що жоден живийорганізм у вільному стані на Землі не знаходиться, але нерозривно пов'язанийз матеріально енергетичної середовищем. "У нашому столітті біосфера отримуєзовсім нове розуміння. Вона виявляється як планетне явищекосмічного характеру ".
Природничонаукові світорозуміння (ЕНМП) - система знань про природу,утворюється в свідомості учнів в процесі вивчення природничихпредметів, і розумова діяльність зі створення цієї системи.
Поняття "картина світу" є одним з фундаментальних понятьфілософії та природознавства і виражає спільні наукові уявлення пронавколишньої дійсності в їхній цілісності. Поняття "картина світу"відображає світ в цілому як єдину систему, тобто "зв'язне ціле", пізнанняякого припускає "пізнання всієї природи та історії. "
В основі побудови наукової картини світу лежить принцип єдностіприроди і принцип єдності знання. Загальний зміст останнього полягає вте, що знання не тільки нескінченно часто, але разом з тимволодіє рисами спільності і цілісності. Якщо принцип єдності природивиступає в якості загальної філософської основи побудови картини світу, топринцип єдності знань, реалізований у системності уявлень про світ,є методологічним інструментом, засобом вираження цілісностіприроди.
Система знань у науковій картині світу не будується як системарівноправних партнерів. У результаті нерівномірного розвитку окремихгалузей знання один з них завжди висувається в якості ведучої,стимулює розвиток інших. У класичній науковій картині світу такийпровідною дисципліною була фізика з її досконалим теоретичнимапаратом, математичної насиченістю, чіткістю принципів та науковоїстрогістю уявлень.
Ці обставини зробили її лідеромкласичного природознавства, а методологія відомості надала усієї науковоїкартині світу виразно фізичну забарвлення.
Згідно з сучасним процесом "гуманізації" біологіїзростає її роль у формуванні наукової картини світу. Виявляються два
"гарячі точки" в її розвитку. Це - стик біології та наук про неживоїприроді, і стик біології і суспільних наук.
Видається, що з вирішенням питання про співвідношення соціального ібіологічного наукова картина світу відобразить світ у вигляді цілісної системизнань про неживої природи, живу природу і в світі соціальних відносин.
2. Історія розвитку поглядів на простір і час в історії науки.
Навіть в античному світі мислителі замислювалися над природою і суттюпростору і часу. Так, одні з філософів заперечували можливістьіснування порожнього простору або, за їх висловом, небуття. Це булипредставники елейскої школи в Стародавній Греції. А знаменитий лікар і філософз м. Акраганта, Емпедокл, хоча і підтримував вчення про неможливістьпорожнечі, на відміну від еліатів стверджував реальність зміни та руху.
Вінговорив, що риба, наприклад, пересувається у воді, а порожнього просторуне існує.
Деякі філософи, у тому числі Демокрит, стверджували, що порожнечаіснує, як матерії й атоми, і необхідна для їх переміщень із'єднань.
У доньютоновскій період розвиток уявлень про простір ічасу носило переважно стихійний і суперечливий характер. Ітільки в "Початках" давньогрецького математика Евкліда просторовіхарактеристики об'єктів вперше знайшли строгу математичну форму. В цейчас зароджуються геометричні уявлення про однорідному і нескінченномупросторі.
Геоцентризм К. Птолемея, викладена ним у праці
"Альмагест", панувала в природознавстві до XVI ст. Вона представляласобою першу універсальну математичну модель світу, в якій час булонескінченним, а простір кінцевим, що включає в себе рівномірнийкруговий рух небесних тіл навколо нерухомої Землі.
Корінне зміна просторової і всієї фізичної картинивідбулося в геліоцентричної системи світу, розвиненою Н. Коперником в роботі
"Про обертання небесних сфер". Принципова відмінність цієї системи світу відколишніх теорій полягало в тому, що в ній концепція єдиного однорідногопростору і рівномірності перебігу часу знайшла реальний емпіричнийбазис.
Визнавши рухливість Землі, Коперник у своїй теорії відкинув всі ранішеіснуючі уявлення про її унікальність, "єдиності" центруобертання у Всесвіті. Тим самим теорія Коперника не тільки змінилаіснуючу модель Всесвіту, але і направила рух природничодумки до визнання безмежності і нескінченності простору.
Космологічна теорія Д. Бруно зв'язала воєдино нескінченність
Всесвіту і простору. У своєму творі "Про нескінченність, Всесвіті світах "Бруно писав:" Всесвіт повинна бути нескінченною завдякиздатності і розташуванням нескінченного простору і завдякиможливості і доцільність буття незліченних світів, подібних до цього. ". Представляючи Всесвіт як "ціле нескінченне", як "єдине, безмірнепростір ", Бруно робить висновок і про безмежності простору, бо воно
"не має краю, межі і поверхні".
Практичне обгрунтування висновки Бруно отримали в "фізиці неба" І.
Кеплера і в небесної механіки Г. Галілея. У геліоцентричної картиніруху планет Кеплер побачив дію єдиної фізичної сили. Він встановивуніверсальну залежність між періодами обертання планет і середнімивідстанями їх до Сонця, увів уявлення про їх еліптичних орбітах.
Концепція Кеплера сприяла розвитку математичного і фізичноговчення про простір.
Справжня революція в механіці пов'язана з ім'ям Галілео Галілея. Він ввів умеханіку точний кількісний експеримент і математичний описявищ. Першорядну роль у розвитку уявлень про простір зіграввідкритий ним загальний принцип класичної механіки - принцип відносності
Галілея. Згідно з цим принципом усі фізичні (механічні) явищавідбуваються однаково у всіх системах, що спочивають чи рухаються рівномірноі прямолінійно з постійною за величиною і напрямком швидкістю. Такісистеми називаються інерційних.
Математичні перетворення Галілеявідображають рух у двох інерційних системах, що рухаються з відносномалою швидкістю (меншою, ніж швидкість світла у вакуумі). Вони встановлюютьінваріантність (незмінність), на машинах довжини, часу і прискорення.
Подальший розвиток уявлень про простір і час пов'язана зраціоналістичної фізикою Р. Декарта, який створив першу універсальнуфізико-космологічних картину світу. В основу її Декарт поклав ідею про те,що всі явища природи пояснюються механічним впливом елементарнихматеріальних частинок. Взаємодією елементарних частинок Декарт намагавсяпояснити все спостерігаються фізичні явища: теплоту, світло, електрику,магнетизм.
Саме ж взаємодія він представляв у вигляді тиску або ударупри зіткненні частинок один з одним і ввів такий спосіб у фізику ідеюблізкодействія.
Декарт обгрунтовував єдність фізики та геометрії. Він ввів координатнусистему (названу згодом його ім'ям), в якій час уявлялосяяк один з просторових осей. Теза про єдність фізики та геометріїпривів його до ототожнення матеріальності і протяжності.
Виходячи з цьоготези він заперечував порожній простір і ототожнив простір зпротяжністю.
Декарт розвинув також уявлення про співвідношення тривалості ічасу. Тривалість, на його думку, "сопрісуща матеріального світу. Часж - сопрісуще людині і тому є модулем мислення ".". Час,яке ми відрізняємо від тривалості, - пише Декарт у "Початках філософії",
- Є лише відомий спосіб, яким ми цю тривалість мислимо. ".
Таким чином, розвиток уявлень про простір і час вдоньютоновскій період сприяло створенню концептуальної основививчення фізичного простору і часу. Ці уявлення підготувалиматематичне та експериментальне обгрунтування властивостей простору ічасу в рамках класичної механіки.
Нова фізична гравітаційна картина світу, що спирається на суворіматематичні обгрунтування, представлена в класичній механіці І.
Ньютона. Її вершиною стала теорія тяжіння, що проголосила універсальнийзакон природи - закон всесвітнього тяжіння. Згідно з цим законом силатяжіння універсальна і проявляється між будь-якими матеріальними тіламинезалежно від їх конкретних властивостей. Вона завжди пропорційнатвору мас тіл і обернено пропорційна квадрату відстані міжними.
Поширивши на весь Всесвіт закон тяжіння, Ньютон розглянув іможливу її структуру. Він прийшов до висновку, що Всесвіт є некінцевої, а нескінченною. Лише в цьому випадку в ній може існуватибезліч космічних об'єктів - центрів гравітації.
Так, у рамкахньютонівської гравітаційної моделі Всесвіту стверджується уявлення пронескінченному просторі, в якому знаходяться космічні об'єкти,пов'язані між собою силою тяжіння.
У 1687 р. вийшов основний праця Ньютона "Математичні началанатуральної філософії ". Ця праця більш ніж на два століття визначиврозвиток усієї природничо-наукової картини світу. У ньому були сформульованіосновні закони руху і дано визначення понять простору, часу,місця і руху.
Розкриваючи сутність часу і простору, Ньютон характеризує їх як
"вмістища самих себе і всього існуючого. В часі всі розташовуєтьсяв сенсі порядку послідовності, в просторі - в сенсі порядкуположення ".
Він пропонує розрізняти два типи понять простору і часу:абсолютні (справжні, математичні) і відносні (що здаються,повсякденні) і дає їм наступну типологічних характеристику:
- Абсолютна, істинне, математичне час саме по собі і за своєюсуті, без жодного відношення до будь-чого зовнішнього, протікає рівномірной інакше називається тривалістю.
- Відносне, що здається, або повсякденне, час є або точна, абомінлива, осягається почуттями, зовнішня міра тривалості,що вживається в повсякденному житті замість істинного математичного часу,як-то: годину, день, місяць, рік.
- Абсолютна простір по своїй суті, безвідносно до будь-чогоне було зовнішнього, залишається завжди однаковим і нерухомим. Відноснепростір є міра або будь-яка обмежена рухома частина, якавизначається нашими почуттями за положенням його відносно деяких тіл іяке у повсякденному житті приймається за простір нерухоме.
З визначень Ньютона випливало, що розмежування їм понятьабсолютного і відносного простору і часу пов'язано зі специфікоютеоретичного та емпіричного рівнів їх пізнання. На теоретичному рівнікласичної механіки уявлення про абсолютну просторі та часівідігравали істотну роль у всій причинного структурі опису світу. Воновиступало в якості універсальної інерціальній системи відліку, так якзакони руху класичної механіки справедливі в інерційних системахвідліку. На рівні емпіричного пізнання матеріального світу поняття
"простору" і "часу" обмежені почуттями і властивостями пізнаєособистості, а не об'єктивними ознаками реальності як такої. Тому вонивиступають як відносного часу і простору.
ньютонівської розуміння простору і часу викликало неоднозначнуреакцію з боку його сучасників - натуралістів і філософів. Зкритикою ньютонівських уявлень про простір і час виступивнімецький вчений Г.В. Лейбніц.
Він розвивав реляційну концепціюпростору і часу, що заперечують існування простору і часу якабсолютних сутностей.
Вказуючи на чисто відносний (Реляційний) характер простору ічасу, Лейбніц пише: "Вважаю простір так само, як і час, чимосьчисто відносним: простір - порядком співіснування, а час --порядком послідовностей ".
Передбачаючи положення теорії відносності Ейнштейна про нерозривнийзв'язку простору і часу з матерією, Лейбніц вважав, що простір ічас не можуть розглядатися в "відволікання" від самих речей. "Миттєвості ввідриві від речей ніщо, - писав він, - і вони мають своє існування впослідовному порядку самих речей ".
Проте дані подання Лейбніца не зробили помітного впливу нарозвиток фізики, так як реляційна концепція простору і часу буланедостатня для того, щоб служити основою принципу інерції і законівруху, обгрунтованих в класичній механіці Ньютона. Згодом цебуло відзначено і А. Ейнштейном.
Успіхи ньютонівської системи (вражаюча точність і удаванаясність) призвели до того, що багато критичні міркування на її адресуобходилися мовчанням. А ньютонівська концепція простору і часу, наоснові якої будувалася фізична картина світу, виявилася панівноїаж до кінця XIX ст.
Основні положення цієї картини світу, пов'язані з простором ічасом, полягають у наступному.
- Простір вважалося нескінченним, плоским, "прямолінійним",евклідовому. Його метричні властивості описувалися геометрією Евкліда. Вонорозглядалося як абсолютне, пусте, однорідне і ізотропне (немаєвиділених точок і напрямків) і виступала в якості "вмістища"матеріальних тіл, як незалежна від них інерціальна система.
- Час розумілося абсолютним, однорідним, рівномірно поточним. Воно йдевідразу і скрізь у всьому Всесвіті "одноманітно і синхронно" і виступає якнезалежних матеріальних об'єктів процес тривалості, Фактичнокласична механіка зводила час до тривалості, фіксуючи визначальневластивість часу "показувати послідовність події". Значення вказівокчасу в класичній механіці вважалося абсолютним, що не залежать відстану руху тіла відліку.
- Абсолютна час і простір служили основою для перетворень
Галілея-Ньютона, за допомогою яких здійснювався перехід до інерційнихсистемам. Ці системи виступали як обраної системи координат укласичної механіки.
- Прийняття абсолютного часу і постулюванні абсолютною іуніверсальної одночасності у всьому Всесвіті стало основою для теоріїдальнодії. Як дальнодействующіх виступало сили тяжіння,яке з 6есконечной швидкістю, миттєво і прямолінійно поширювалосили на нескінченні відстані. Ці миттєві, позачасові взаємодіїоб'єктів служили фізичним каркасом для обгрунтування абсолютногопростору, який існує незалежно від часу.
До XIX ст. фізика була в основному фізикою речовини, тобто вонарозглядала поведінка матеріальних об'єктів з кінцевим числом ступенівсвободи і мають кінцевою масою спокою. Вивчення електромагнітнихявищ в XIX ст. виявило ряд суттєвих відмінностей їх властивостей в порівнянні змеханічними властивостями тел.
Якщо в механіці Ньют. на сили залежать від відстані між тілами інаправлені за прямими, то в електродинаміки (теорії електромагнітнихпроцесів), створеної в XIX ст. англійськими фізиками М. Фарадеєм і Дж. К.
Максвелом, сили залежать від відстаней і швидкостей і не спрямовані запрямим, що з'єднує тіла. А поширення сил відбувається не миттєво, аз кінцевою швидкістю. Як відзначав Ейнштейн, з розвитком електродинаміки іоптики ставало дедалі очевидніше, що "недостатньо однієї класичноїмеханіки для повного опису явищ природи ". З теорії Максвелла витікаввисновок про кінцевої швидкості розповсюдження електромагнітних взаємодій ііснування електромагнітних хвиль.
Світло, магнетизм, електрику сталирозглядатися як прояв єдиного електромагнітного поля. Такимчином, Максвеллу вдалося підтвердити дію законів збереження іпринципу блізкодействія завдяки введенню поняття електромагнітного поля.
Отже, у фізиці XIX ст. з'являється нове поняття - "поля", що, насловами Ейнштейна, стало "найважливішим досягненням з часу Ньютона".
Відкриття існування поля в просторі між зарядами і частками булодуже істотно для опису фізичних властивостей простору і часу.
Структура електромагнітного поля описується за допомогою чотирьох рівнянь
Максвелла, що встановлюють зв'язок величин, які характеризують електричні тамагнітні поля з розподілом у просторі зарядів і струмів. Як зауважив
Ейнштейн, теорія відносності виникає через проблеми поля.
Спеціального пояснення в рамках існувала в кінці XIX ст.фізичної картини світу вимагав і негативний результат по виявленнюсвітового ефіру, отриманий американським фізиком А. Майкельсона. Його досвіддовів незалежність швидкості світла від руху Землі. З точки зорукласичної механіки, результати досвіду Майкельсона не піддавалисяпоясненню.
Деякі фізики намагалися витлумачити їх як вказують нареальне скорочення розмірів всіх тіл, включаючи й Землю, у напрямкуруху під дією виникаючих при цьому електромагнітних сил.
Творець електронної теорії матерії X. Лоренц вивів математичнірівняння (перетворення Лоренца) для обчислення реальних скороченьрухомих тіл і проміжків часу між подіями, що відбуваються на них,залежно від швидкості руху.
Як показав пізніше Ейнштейн, в перетвореннях Лоренца відображаються нереальні зміни розмірів тіл при русі (що можна уявити лише вабсолютному просторі), а зміни результату вимірювання в залежності відруху системи відліку.
Таким чином, відносними виявлялися і "довжина", і "проміжокчасу "між подіями, і навіть" одночасність "подій. Інакше кажучи,не тільки всякий рух, але і простір, і час.
3. Властивості простору і часу
Які ж основні властивості простору і часу ми можемо вказати?
Перш за все простір і час об'єктивні і реальні, тобто існуютьнезалежно від свідомості людей і пізнання ними цієї об'єктивної реальності.
Людина все більш і більш поглиблює свої знання про неї. Проте в історіїнауки та філософії існував і інший погляд на простір і час - яктільки суб'єктивних загальних форм нашого споглядання.
Відповідно до цієї точки зору, простір і час не властиві самимречей, а залежать від того, хто пізнає суб'єкта. У даному випадку перебільшуєтьсявідносність нашого знання на кожному історичному етапі його розвитку.
Ця точка зору відстоюється прихильниками філософії І. Канта.
Простір і час є також універсальними, загальними формамибуття матерії. Ні явищ, подій, предметів, які існували б позапростору або поза часом. У Гегеля вищою реальністю єабсолютна ідея, або абсолютний дух, який існує поза простором іпоза часом.
Тільки похідна від абсолютної ідеї природа розгортається впросторі.
Важливою властивістю простору є його тривимірність. Положеннябудь-якого предмета може бути точно визначено тільки за допомогою трьохнезалежних величин - координат. У прямокутної декартовій системікоординат це - X, У, Z. звані завдовжки, шириною і висотою.
Усферичної системі координат - радіус-вектор r і кути a і b (3. Уциліндричної системі - висота г, радіус-вектор і кут а.
У науці використовується поняття багатомірного простору (і-мірного).
Це поняття математичної абстракції відіграє важливу роль. До реальногопростору воно не має відношення. Кожна координата, наприклад, 6-мірногопростору може вказувати на какое-то будь-яка властивість розглянутоїфізичної реальності: температуру, щільність, швидкість, масу і т. д. УОстаннім часом була висунута гіпотеза про реальні 11 вимірах в областімікросвіту в перші моменти народження нашого Всесвіту: 10 - просторовихі одне - тимчасове.
Потім з них виникає 4-мірний континуум (з лат. --безперервне, суцільне).
На відміну від простору, в кожну точку якого можна знову і зновуповертатися (і в цьому відношенні воно є як би оборотним), час --є незворотнім та одновимірно. Воно тече з минулого через даний до майбутнього.
Не можна повернутися назад в будь-яку точку часу, але не можна іперескочити через будь-який часовий проміжок в майбутнє. Звідсивипливає, що час складає як би рамки для причинно-наслідковихзв'язків. Деякі стверджують, що незворотність часу і йогоспрямованість визначаються причинного зв'язком, тому що причина завждипередує слідству.
Однак очевидно, що поняття передування вжеприпускає час. Більше прав тому Г. Рейхенбах, який пише: "Нетільки тимчасової порядок, але і об'єднаний просторово-часовоїпорядок розкриваються як упорядковуються схема, що управляє причиннимиланцюгами, і, таким чином, як вираз каузальне структури всесвіту ".
Незворотність часу в макроскопічних процесах знаходить своєвтілення в законі зростання ентропії. У оборотних процесах ентропія
(міра внутрішньої невпорядкованості системи) залишається постійною, внеоборотних - зростає. Реальні ж процеси завжди необоротні. Узамкнутій системі максимально можлива ентропія відповідає наступув ній теплової рівноваги: різниці температур в окремих частинах системизникають і макроскопічні процеси стають неможливими.
Вся притаманнасистемі енергія перетворюється на енергію неупорядкованого, хаотичногоруху мікрочастинок, і зворотний перехід тепла в роботу неможливий.
Письменник-фантаст Р. Бредбері в одній зі своїх повістей ілюструєвластивість незворотності і односпрямованість часу на прикладіексперименту, який, нібито, проводять істоти, що живуть у четвертомувимірі, над землянами. Вони ставлять над невеликим містечком ковпак,що представляє собою шар повітря, в якому час на одну секунду відстаєвід плину часу в містечку. Машини, що йдуть до міста чи з міста,літаки, злітають в повітря, виявляють раптом невидиме перешкоду ізмушені повертатися назад. І справді, неможливо повернутися учасу на будь-яку частку секунди, і цей ковпак є найміцнішимперешкодою для тих, хто міг би проникнути в місто або вийти з нього.
Простір має властивість однорідності і ізотропності, а час --однорідності. Однорідність простору полягає в рівноправність усіх йоготочок, а ізотропності - в рівноправність усіх напрямків. У часі всіточки рівноправні, не існує переважної точки відліку, будь-якуможна приймати за початкову.
Зазначені властивості простору і часу пов'язані з головними законамифізики - законами збереження. Якщо властивості системи не змінюються відперетворення змінних, то їй відповідає певний законзбереження. Це - одне з істотних виразів симетрії в світі.
Симетрії щодо зсуву часу (однорідності часу) відповідаєзакон збереження енергії; симетрії відносно просторового зсуву
(однорідності простору) - закон збереження імпульсу; симетрії завідношенню повороту координатних осей (ізотропності простору) - законзбереження моменту імпульсу, або кутового моменту. З цих властивостей випливаєі незалежність просторово-часового інтервалу, його інваріантність іабсолютність по відношенню до всіх систем відліку.
У сучасній науці використовуються також поняття біологічної,психологічного і соціального простору і часу.
Біологічне простір і час характеризують особливостіпросторово-часових параметрів органічної матерії: біологічнебуття людського індивіда, зміну видів рослинних і тваринорганізмів.
Психологічне простір і час характеризують основніперцептивні структури простору і часу, пов'язані з сприйняттями.
Перцептивні поля - поля смакові, візуальні і т. д. Виявленонеоднорідність перцептивного простору, його асиметрія, а також ефектоборотності часу в несвідомих і транспсіхіческіх процесах.
Існує також синхронізм психічних процесів, що складається водночасному паралельному прояві ідентичних психічних переживань удвох або декількох осіб.
Соціальний простір і час характеризують особливостіпротяжності і просторовості соціальних об'єктів. Неоднорідністьструктурних зв'язків у соціальних системах визначається розподіломсоціальних груп і величиною їх соціального потенціалу, а також локальнимиметричними властивостями об'єктів. Комунікативні та інтерактивнівзаємодії соціальних структур фіксують особливості параметрів часув ретрансляції соціального досвіду і одночасність у перебігу соціальнихподій.
4. Системний підхід при вивченні фізичної картини світу
В основі системного підходу до вивчення фізичної картини світу лежитьнеобхідність людства чітко структурувати свої пізнання пронавколишній світ. Людині завжди було властиве задаватися питанням пропристрої всього сущого. Найбільш зрозумілий і чіткий у визначеннях всьогонавколишнього підхід потрібен був людству. І воно придумало систематизацію тарозбивка на структури за все, що його оточувало.
Системний підхід дозволивлюдству розбити все різноманіття явищ на певні класи,різні товариства - на системи. Він дозволив говорити про системулюдських взаємин, системі оподаткування, системи живлення втваринний світ і т.д. Причому, кажучи про якусь систему, людина знаходилаособливі закони, яким слід ця система.
З'єднання методів системного аналізу з іншими науками, теорією інформації
(обмін інформацією між системами), векторним аналізом у багатовимірномупросторі стану і синергетикою відкриває в цій галузі новіможливості. При дослідженні будь-якого об'єкта чи явища необхіднийсистемний підхід, що включає наступні основні етапи роботи:
1. Виділення об'єкта дослідження від загальної маси явищ. Обрис контур, меж системи, його основних частин, елементів, зв'язку з навколишнім середовищем. Встановлення мети дослідження: з'ясування структури системи, зміна і перетворення її діяльності чи наявність тривалого механізму управління і функціонування. Система не обов'язково є матеріальним об'єктом.
Вона може бути і уявним в мозку поєднанням всіх можливих структур для досягнення певної мети.
2. З'ясування основних критеріїв для забезпечення доцільного або цілеспрямованого дії системи, а також основні обмеження та умови існування.
3. Визначення альтернативних варіантів при виборі структур або елементів для досягнення заданої мети. При цьому необхідно врахувати всі чинники, що впливають на систему і всі можливі варіанти вирішення проблеми.
4. Складання моделі функціонування системи. Суттєвість факторів визначається за їх впливу на визначальні критерії мети.
5. Оптимізація режиму існування або роботи системи. Градація рішень з їх оптимального ефекту, з функціонування (досягнення мети).
6. Проектування оптимальних структур і функціональних дій системи.
Визначення оптимальної схеми їх регулювання або керування.
7. Контроль за роботою системи в експлуатації, визначення її надійності та працездатності. Встановлення надійного зворотного зв'язку за результатами функціонування.
Всі ці операції зазвичай проводять повторно у вигляді декількох циклів, поступово наближаючись до оптимальних рішень. Після кожного циклу уточнюють критерії та інші параметри моделі. До теперішнього часу методи системного аналізу дозволяли робити якісні, часто не зовсім конкретні висновки.
Після уточнення методів визначення потоків інформації ці методи дозволяють значно точніше прогнозувати поведінку систем і більш ефективно управляти ними. У кожній системі можна виділити окрему, більш-менш складну інфосхему. Остання надає особливо помітний вплив на функціонування системи, на ефективність її роботи.
Тільки облік інфоструктури дає можливість охопити цілісність системи і уникати застосування недостатньо адекватних математичних моделей. Найбільші помилки при прийнятті рішень роблять через відсутність обліку деяких істотних факторів, особливо обліку впливу інфопотоков. З'ясування питання взаємного впливу систем являє складне завдання, тому що вони утворюють тісно переплетену мережу в багатовимірному просторі.
Наприклад, будь-яка фірма являє собою зосередження елементів багатьох інших систем і ієрархії: галузеві міністерства, територіальні органи влади, страхові організації, та ін Кожен елемент у системі бере участь у багатьох системних ієрархіях. Тому прогноз їх діяльності складний і вимагає ретельного інформаційного забезпечення. Таке ж многоіерархіческое будову мають, наприклад, клітини будь-якого живого організму
Специфіка сучасних картин світу може породити враження, що вонивиникають тільки після того, як сформована теорія, і тому сучаснийтеоретичний пошук йде без їх целенаправляющего впливу.
Однак такого роду уявлення виникають в результаті досить побіжногорозгляду сучасних і слідчих ситуацій. Більш глибокий аналізвиявляє, що і в сучасному дослідженні процес висуненняматематичних гіпотез може бути цілеспрямований онтологічними принципамикартини світу.
5. Теорія самоорганізації (синергетика).
Від моделювання простих до моделювання складних систем.
класична та некласична природознавство об'єднує одна спільнариса: предмет пізнання у них - це прості (замкнуті, ізольовані,оборотні в часі) системи. Але, по суті, таке розуміння предметапізнання є сильною абстракцією. Всесвіт представляє із себебезліч систем. І лише деякі з них можуть трактуватися як замкнутісистеми, тобто як "механізми". У Всесвіті таких "закритих" системменшість.
Переважна більшість реальних систем відкриті. Це означає,що вони обмінюються енергією, речовиною та інформацією з навколишнім середовищем.
До такого роду систем відносяться і такі системи, які найбільшецікавлять людини, значимі для нього - біологічні та соціальні системи.
Людина завжди прагнула збагнути природу складного. Як орієнтуватисяв складному та нестабільному світі? Яка природа складного і які закони йогофункціонування і розвитку?
Якою мірою передбачувано поведінку складнихсистем?
У 70-ті роки ХХ століття почала активно розвиватися теорія складнихсамоорганизующихся систем, що отримала назву синергетики. Результатидосліджень в галузі нелінійного (порядку вище другого) математичногомоделювання складних відкритих систем призвели до народження нового потужногонаукового напряму в сучасному природознавстві - синергетики. Як ікібернетика (наука управління), синергетика - це деякийміждисциплінарний підхід.
Але на відміну від кібернетики, де акцент робитьсяна процесах управління та обміну інформацією, синергетика орієнтована надослідження принципів побудови організації, її виникнення, розвитку тасамоусложненія.
Світ нелінійних самоорганизующихся систем набагато багатший світу закритих,лінійних систем. Разом з тим, "нелінійний світ" і складніше піддаєтьсямоделювання. Більшість що виникають нелінійних рівнянь не може бутивирішено аналітично. Як правило, для. х (наближеного) рішення потрібнапоєднання сучасних аналітичних методів з великими серіями розрахунків на
ЕОМ, з обчислювальними експериментами. Синергетика відкриває длядослідження - незвичайні для класичного і некласичного природознавства
- Сторони світу: його нестабільність, різноманіття шляхів зміни ірозвитку, розкриває умови існування та сталого розвитку складнихструктур, робить можливим моделювання катастрофічних ситуацій тощо
Методами синергетики було здійснено моделювання багатьох складнихсамоорганизующихся систем у фізиці та гідродинаміки, у хімії та біології, уастрофізики і в суспільстві: від морфогенезу в біології та деяких аспектівфункціонування мозку до флаттера крила літака, від молекулярної фізики іавтоколивальних процесів у хімії (так, наприклад реакціясамоструктурірованія хімічних сполук Бєлоусова - Жаботинського) доеволюції зірок і космологічних процесів, від електронних приладів доформування громадської думки і демографічних процесів.
6. Характеристики самоорганизующихся систем.
Отже, предметом синергетики є складні самоорганізуютьсясистеми. Що таке самоорганізуються. Один з основоположниківсинергетики Г. Хакен у такий спосіб визначає поняттясамоорганізується системи: "Ми називаємо систему самоорганізується, якщовона без специфічного впливу ззовні знаходить якусьпросторову, часову або функціональну структуру.
Під специфічнимизовнішнім впливом ми розуміємо таке, яке нав'язує системіструктуру або функціонування. У випадку ж самоорганизующихся системвипробовується ззовні неспецифічне вплив. Наприклад, рідина,підігрівається знизу, абсолютно рівномірно набуває в результатісамоорганізації макроструктури, утворюючи шестикутні осередки.
Такимчином, сучасне природознавство шукає шляхи для теоретичногомоделювання найскладніших систем, які властиві природі - систем,здатних до самоорганізації, саморозвитку.
Основні властивості самоорганизующихся систем - відкритість,нелінійність, дисипативної. Теорія самоорганізації має справу звідкритими, нелінійними дисипативних системи, далекі від рівноваги.
6.1 Відкритість.
Класична термодинаміка мала справу з закритими системами, тобтотакими системами, які не обмінюються з середовищем речовиною, енергією іінформацією. Нагадаємо, що центральним поняттям термодинаміки єпоняття ентропії. Це поняття відноситься до закритих системам, що знаходяться втепловому рівновазі, яке можна охарактеризувати температурою Т.
Зміна ентропії визначається формулою: d E = d Q/T, де d Q - кількість тепла, оборотно підведений до системи абовідведений від неї.
Саме по відношенню до закритих систем і були сформульовані двіпочатку термодинаміки. Відповідно до першого початком термодинаміки, взакритій системі енергія зберігається, хоча й може набувати різнихформи.
Другий закон термодинаміки говорить, чт
Географічна карта
Географічна карта, мапа — зображення у певному масштабі території земної поверхні на площині, виконане за допомогою умовних знаків із застосуванням географічної (картографічної проекції ). Вона показує розміщення, властивості і зв'язки різних природних і соціально-економічних об'єктів та явищ.
[ред. ] Історія
[ред. ] Класифікація
Приклад топографічної карти
За масштабом карти класифікують на:
- великомасштабні — з масштабом від 1:5000 до 1:200000, загальногеографічні карти такого масштабу називають топографічними;
- середньомасштабні — масштаб яких від 1:200000 до 1:1000000, загальногеографічні карти такого масштабу називають оглядово-топографічними;
- дрібномасштабні карти — масштаб дрібніший від 1:1000000, загальногеографічні карти такого масштабу називають оглядовими.
Відмінні за масштабом карти мають різні точність і детальність зображення, ступінь генералізації і нерідко різне призначення.
За змістом виділяють дві великі групи карт — загальногеографічні і тематичні.
- Загальногеографічні карти зображають всі географічні явища: рельєф. гідрографію, рослинно-ґрунтовий покрив, населені пункти. господарські об'єкти, комунікації, кордони і таке інше. Загальногеографічні великомасштабні карти, на яких зображені всі об'єкти, які є на місцевості, називаються топографічними. Середньомасштабні загальногеографічні карти — це оглядово-топографічні, а дрібномасштабні загальногеографічні карти — оглядові;
- Другою групою є тематичні карти, що показують розміщення, взаємозв'язки і динаміку природних явищ, населення, економіки, соціальну сферу. Їх можна об'єднати у дві групи: карти природних явищ і карти суспільних явищ.
- Карти природних явищ охоплюють всі компоненти природного середовища і їх комбінації. В цю групу входять карти геологічні, геофізичні, карти рельєфу земної поверхні і дна Світового океану, метеорологічні і кліматичні, ботанічні, океанографічні, гідрологічні, грунтові, карти фізико-географічних ландшафтів і фізико-географічного районування тощо .
- Карти суспільних явищ включають карти населення, економічні, політичні, історичні, соціально-географічні. Кожен з згаданих підрозділів також може ділитись. Так, економічні карти охоплюють також карти промисловості (як загальні, так і галузеві), сільського господарства, рибної промисловості, транспорту і зв'язку тощо.
За призначенням карти поділяються на:
- науково-довідкові (призначені для виконання за ними наукових досліджень і отримання максимально повної інформації);
- культурно-освітні (призначені для популяризації знань, ідей), технічні (відображають об'єкти та умови, необхідні для вирішення якихось технічних завдань);
- навчальні (використовуються в якості наочності для вивчення географії, історії, геології та інших дисциплін), туристичні та інші.
За охопленням території карти поділяються на:
- Світові (карта земної кулі)
- Океанів (карта всіх океанів)
- Материкові (карта окремого материку «Африка»)
- Країни (карта однієї країни «Україна»)
[ред. ] Створення карт
Карта Африки
Створення карт проводиться за допомогою картографічних проекцій — способу переходу від реальної, геометрично складної земної поверхні до площини карти. Для цього спочатку переходять до математично правильної фігури еліпса або кулі, а потім проектують зображення на площину за допомогою математичних залежностей. При цьому використовують різні допоміжні поверхні: циліндр. конус. площину.
- Циліндричні проекції використовуються для карт світу — модель Землі ніби вміщують у циліндр і уявно проектують на його стінки земну поверхню. При розгортанні циліндра утворюється плоске зображення; меридіани і паралелі у цій проекції — прямі лінії, що проведені під кутом, лінія найменших спотворень — екватор .
- Конічні проекції найчастіше використовуються для зображення Євразії. Азії. світу. Для цього один або декілька конусів насаджуються на модель Землі і на них переносять всі точки земної поверхні. Меридіани у такій проекції — прямі лінії, які виходять з однієї точки (полюса), а паралелі — дуги концентричних кіл.
- Для зображення на картах окремих материків чи океанів використовують азимутальні проекції. При цьому на площину проектують поверхню материка. Точкою нульових спотворень є точка дотику площини до земної поверхні. Водночас периферійні частини карти мають в такій проекції максимальне спотворення. Паралелі у прямих азимутальних проекціях (точка дотику — полюси) зображаються концентричними колами, а меридіани — прямими (променями). У такій проекції складені карти Антарктиди. приполярних районів. У поперечно-азимутальній проекції (точка дотику — на екваторі) складена карта півкуль. У ній меридіани і паралелі — криві, за винятком екватора і середніх меридіанів півкуль. Для зображення окремих материків точки дотику вибирають у їх центрі (карти Африки. Австралії. Америки ). В сучасних умовах картографічні проекції будуються також за допомогою математичних розрахунків без допоміжних поверхонь. Їх називають умовними.
Внаслідок кулястості Землі на картах існує спотворення довжин, кутів, форм та площ. Вони є різних видів, а їх величина залежить від виду проекції, масштабу карти і охоплення території. Виявити на карті спотворення довжин вздовж меридіанів можна, порівнявши відрізки меридіанів між двома сусідніми паралелями.
Якщо вони рівні, то спотворень немає.
Про спотворення відстаней на паралелі свідчить співвідношення довжин відрізків екватора і паралелі 60° широти між сусідніми меридіанами. Коли відсутні спотворення, то відрізок екватора рівно у два рази більший, ніж відрізок 60°-ої паралелі.
Про спотворення кутів, яке є характерним для більшості карт, можна зробити висновок у тому випадку, коли паралелі і меридіани не утворюють між собою прямих кутів.
Розрізнити спотворення форм можна порівнявши довжину і ширину якогось географічного об'єкта на карті і глобусі. Якщо співвідношення в обох випадках рівні, то спотворень форм немає. Ще простіше це зробити можна, порівнявши клітинки сітки на одній широті: коли вони однакові, то це свідчить про відсутність спотворень форм на даній географічній карті.
Якщо площі двох клітинок між сусідніми паралелями рівні, то з цього виходить, що на карті немає спотворення площ.
Залежно від призначення карт, для них підбирають такі проекції, на яких один із видів спотворень може бути відсутнім, або дуже незначним. За характером спотворень картографічні проекції поділяють на рівновеликі (немає спотворень площ), рівнокутні (немає спотворень кутів) і довільні (існують всі види спотворень).
[ред. ] Примітки
- ↑ У XIII столітті на англійській карті світу, вміщеній у Псалтирі. у «центрі світу» розміщено Єрусалим — священне місто для християн. ↑ Орієнтування стародавніх карт.
Пізнання одиничних речей і процесів неможливе без одночасногопізнання загального, а останнє в свою чергу пізнається тільки черезперше. Сьогодні це має бути ясно кожній освіченій розуму. Точно такожі ціле збагненно лише в органічній єдності з його частинами, а частина можебути зрозуміла лише в рамках цілого. І будь-який відкритий нами "приватний" закон --якщо він дійсно закон, а не емпіричне правило - є конкретнапрояв загальності.
Немає такої науки, предметом якої було бвиключно загальне без пізнання одиничного, як неможлива й наука,обмежує себе лише пізнанням особливого.
Загальна зв'язок явищ - найбільш загальна закономірність існуваннясвіту, що є результатом і прояв універсальноговзаємодії всіх предметів і явищ і перетворюється в якості науковоговідображення в єдності і взаємозв'язку наук. Вона виражає внутрішню єдністьвсіх елементів структури і властивостей будь-якої цілісної системи, а такожнескінченну різноманітність відносин даної системи з іншими сусіднімисистемами або явищами. Без розуміння принципу загального зв'язку не можебути істинного знання.
Усвідомлення універсальної ідеї єдності всього живогоз усім світобудовою входить в науку, хоча вже понад півстоліття тому в своїхлекціях, читаннях в Сорбонні, В. І. Вернадський зазначав, що жоден живийорганізм у вільному стані на Землі не знаходиться, але нерозривно пов'язанийз матеріально енергетичної середовищем. "У нашому столітті біосфера отримуєзовсім нове розуміння. Вона виявляється як планетне явищекосмічного характеру ".
Природничонаукові світорозуміння (ЕНМП) - система знань про природу,утворюється в свідомості учнів в процесі вивчення природничихпредметів, і розумова діяльність зі створення цієї системи.
Поняття "картина світу" є одним з фундаментальних понятьфілософії та природознавства і виражає спільні наукові уявлення пронавколишньої дійсності в їхній цілісності. Поняття "картина світу"відображає світ в цілому як єдину систему, тобто "зв'язне ціле", пізнанняякого припускає "пізнання всієї природи та історії. "
В основі побудови наукової картини світу лежить принцип єдностіприроди і принцип єдності знання. Загальний зміст останнього полягає вте, що знання не тільки нескінченно часто, але разом з тимволодіє рисами спільності і цілісності. Якщо принцип єдності природивиступає в якості загальної філософської основи побудови картини світу, топринцип єдності знань, реалізований у системності уявлень про світ,є методологічним інструментом, засобом вираження цілісностіприроди.
Система знань у науковій картині світу не будується як системарівноправних партнерів. У результаті нерівномірного розвитку окремихгалузей знання один з них завжди висувається в якості ведучої,стимулює розвиток інших. У класичній науковій картині світу такийпровідною дисципліною була фізика з її досконалим теоретичнимапаратом, математичної насиченістю, чіткістю принципів та науковоїстрогістю уявлень.
Ці обставини зробили її лідеромкласичного природознавства, а методологія відомості надала усієї науковоїкартині світу виразно фізичну забарвлення.
Згідно з сучасним процесом "гуманізації" біологіїзростає її роль у формуванні наукової картини світу. Виявляються два
"гарячі точки" в її розвитку. Це - стик біології та наук про неживоїприроді, і стик біології і суспільних наук.
Видається, що з вирішенням питання про співвідношення соціального ібіологічного наукова картина світу відобразить світ у вигляді цілісної системизнань про неживої природи, живу природу і в світі соціальних відносин.
2. Історія розвитку поглядів на простір і час в історії науки.
Навіть в античному світі мислителі замислювалися над природою і суттюпростору і часу. Так, одні з філософів заперечували можливістьіснування порожнього простору або, за їх висловом, небуття. Це булипредставники елейскої школи в Стародавній Греції.
А знаменитий лікар і філософз м. Акраганта, Емпедокл, хоча і підтримував вчення про неможливістьпорожнечі, на відміну від еліатів стверджував реальність зміни та руху. Вінговорив, що риба, наприклад, пересувається у воді, а порожнього просторуне існує.
Деякі філософи, у тому числі Демокрит, стверджували, що порожнечаіснує, як матерії й атоми, і необхідна для їх переміщень із'єднань.
У доньютоновскій період розвиток уявлень про простір ічасу носило переважно стихійний і суперечливий характер. Ітільки в "Початках" давньогрецького математика Евкліда просторовіхарактеристики об'єктів вперше знайшли строгу математичну форму. В цейчас зароджуються геометричні уявлення про однорідному і нескінченномупросторі.
Геоцентризм К. Птолемея, викладена ним у праці
"Альмагест", панувала в природознавстві до XVI ст. Вона представляласобою першу універсальну математичну модель світу, в якій час булонескінченним, а простір кінцевим, що включає в себе рівномірнийкруговий рух небесних тіл навколо нерухомої Землі.
Корінне зміна просторової і всієї фізичної картинивідбулося в геліоцентричної системи світу, розвиненою Н. Коперником в роботі
"Про обертання небесних сфер". Принципова відмінність цієї системи світу відколишніх теорій полягало в тому, що в ній концепція єдиного однорідногопростору і рівномірності перебігу часу знайшла реальний емпіричнийбазис.
Визнавши рухливість Землі, Коперник у своїй теорії відкинув всі ранішеіснуючі уявлення про її унікальність, "єдиності" центруобертання у Всесвіті. Тим самим теорія Коперника не тільки змінилаіснуючу модель Всесвіту, але і направила рух природничодумки до визнання безмежності і нескінченності простору.
Космологічна теорія Д. Бруно зв'язала воєдино нескінченність
Всесвіту і простору. У своєму творі "Про нескінченність, Всесвіті світах "Бруно писав:" Всесвіт повинна бути нескінченною завдякиздатності і розташуванням нескінченного простору і завдякиможливості і доцільність буття незліченних світів, подібних до цього. ". Представляючи Всесвіт як "ціле нескінченне", як "єдине, безмірнепростір ", Бруно робить висновок і про безмежності простору, бо воно
"не має краю, межі і поверхні".
Практичне обгрунтування висновки Бруно отримали в "фізиці неба" І.
Кеплера і в небесної механіки Г. Галілея. У геліоцентричної картиніруху планет Кеплер побачив дію єдиної фізичної сили. Він встановивуніверсальну залежність між періодами обертання планет і середнімивідстанями їх до Сонця, увів уявлення про їх еліптичних орбітах.
Концепція Кеплера сприяла розвитку математичного і фізичноговчення про простір.
Справжня революція в механіці пов'язана з ім'ям Галілео Галілея. Він ввів умеханіку точний кількісний експеримент і математичний описявищ. Першорядну роль у розвитку уявлень про простір зіграввідкритий ним загальний принцип класичної механіки - принцип відносності
Галілея. Згідно з цим принципом усі фізичні (механічні) явищавідбуваються однаково у всіх системах, що спочивають чи рухаються рівномірноі прямолінійно з постійною за величиною і напрямком швидкістю. Такісистеми називаються інерційних. Математичні перетворення Галілеявідображають рух у двох інерційних системах, що рухаються з відносномалою швидкістю (меншою, ніж швидкість світла у вакуумі).
Вони встановлюютьінваріантність (незмінність), на машинах довжини, часу і прискорення.
Подальший розвиток уявлень про простір і час пов'язана зраціоналістичної фізикою Р. Декарта, який створив першу універсальнуфізико-космологічних картину світу. В основу її Декарт поклав ідею про те,що всі явища природи пояснюються механічним впливом елементарнихматеріальних частинок. Взаємодією елементарних частинок Декарт намагавсяпояснити все спостерігаються фізичні явища: теплоту, світло, електрику,магнетизм.
Саме ж взаємодія він представляв у вигляді тиску або ударупри зіткненні частинок один з одним і ввів такий спосіб у фізику ідеюблізкодействія.
Декарт обгрунтовував єдність фізики та геометрії. Він ввів координатнусистему (названу згодом його ім'ям), в якій час уявлялосяяк один з просторових осей. Теза про єдність фізики та геометріїпривів його до ототожнення матеріальності і протяжності.
Виходячи з цьоготези він заперечував порожній простір і ототожнив простір зпротяжністю.
Декарт розвинув також уявлення про співвідношення тривалості ічасу. Тривалість, на його думку, "сопрісуща матеріального світу. Часж - сопрісуще людині і тому є модулем мислення ".". Час,яке ми відрізняємо від тривалості, - пише Декарт у "Початках філософії",
- Є лише відомий спосіб, яким ми цю тривалість мислимо. ".
Таким чином, розвиток уявлень про простір і час вдоньютоновскій період сприяло створенню концептуальної основививчення фізичного простору і часу. Ці уявлення підготувалиматематичне та експериментальне обгрунтування властивостей простору ічасу в рамках класичної механіки.
Нова фізична гравітаційна картина світу, що спирається на суворіматематичні обгрунтування, представлена в класичній механіці І.
Ньютона. Її вершиною стала теорія тяжіння, що проголосила універсальнийзакон природи - закон всесвітнього тяжіння. Згідно з цим законом силатяжіння універсальна і проявляється між будь-якими матеріальними тіламинезалежно від їх конкретних властивостей. Вона завжди пропорційнатвору мас тіл і обернено пропорційна квадрату відстані міжними.
Поширивши на весь Всесвіт закон тяжіння, Ньютон розглянув іможливу її структуру. Він прийшов до висновку, що Всесвіт є некінцевої, а нескінченною. Лише в цьому випадку в ній може існуватибезліч космічних об'єктів - центрів гравітації.
Так, у рамкахньютонівської гравітаційної моделі Всесвіту стверджується уявлення пронескінченному просторі, в якому знаходяться космічні об'єкти,пов'язані між собою силою тяжіння.
У 1687 р. вийшов основний праця Ньютона "Математичні началанатуральної філософії ". Ця праця більш ніж на два століття визначиврозвиток усієї природничо-наукової картини світу. У ньому були сформульованіосновні закони руху і дано визначення понять простору, часу,місця і руху.
Розкриваючи сутність часу і простору, Ньютон характеризує їх як
"вмістища самих себе і всього існуючого. В часі всі розташовуєтьсяв сенсі порядку послідовності, в просторі - в сенсі порядкуположення ".
Він пропонує розрізняти два типи понять простору і часу:абсолютні (справжні, математичні) і відносні (що здаються,повсякденні) і дає їм наступну типологічних характеристику:
- Абсолютна, істинне, математичне час саме по собі і за своєюсуті, без жодного відношення до будь-чого зовнішнього, протікає рівномірной інакше називається тривалістю.
- Відносне, що здається, або повсякденне, час є або точна, абомінлива, осягається почуттями, зовнішня міра тривалості,що вживається в повсякденному житті замість істинного математичного часу,як-то: годину, день, місяць, рік.
- Абсолютна простір по своїй суті, безвідносно до будь-чогоне було зовнішнього, залишається завжди однаковим і нерухомим. Відноснепростір є міра або будь-яка обмежена рухома частина, якавизначається нашими почуттями за положенням його відносно деяких тіл іяке у повсякденному житті приймається за простір нерухоме.
З визначень Ньютона випливало, що розмежування їм понятьабсолютного і відносного простору і часу пов'язано зі специфікоютеоретичного та емпіричного рівнів їх пізнання. На теоретичному рівнікласичної механіки уявлення про абсолютну просторі та часівідігравали істотну роль у всій причинного структурі опису світу. Воновиступало в якості універсальної інерціальній системи відліку, так якзакони руху класичної механіки справедливі в інерційних системахвідліку. На рівні емпіричного пізнання матеріального світу поняття
"простору" і "часу" обмежені почуттями і властивостями пізнаєособистості, а не об'єктивними ознаками реальності як такої. Тому вонивиступають як відносного часу і простору.
ньютонівської розуміння простору і часу викликало неоднозначнуреакцію з боку його сучасників - натуралістів і філософів. Зкритикою ньютонівських уявлень про простір і час виступивнімецький вчений Г.В. Лейбніц.
Він розвивав реляційну концепціюпростору і часу, що заперечують існування простору і часу якабсолютних сутностей.
Вказуючи на чисто відносний (Реляційний) характер простору ічасу, Лейбніц пише: "Вважаю простір так само, як і час, чимосьчисто відносним: простір - порядком співіснування, а час --порядком послідовностей ".
Передбачаючи положення теорії відносності Ейнштейна про нерозривнийзв'язку простору і часу з матерією, Лейбніц вважав, що простір ічас не можуть розглядатися в "відволікання" від самих речей. "Миттєвості ввідриві від речей ніщо, - писав він, - і вони мають своє існування впослідовному порядку самих речей ".
Проте дані подання Лейбніца не зробили помітного впливу нарозвиток фізики, так як реляційна концепція простору і часу буланедостатня для того, щоб служити основою принципу інерції і законівруху, обгрунтованих в класичній механіці Ньютона. Згодом цебуло відзначено і А. Ейнштейном.
Успіхи ньютонівської системи (вражаюча точність і удаванаясність) призвели до того, що багато критичні міркування на її адресуобходилися мовчанням. А ньютонівська концепція простору і часу, наоснові якої будувалася фізична картина світу, виявилася панівноїаж до кінця XIX ст.
Основні положення цієї картини світу, пов'язані з простором ічасом, полягають у наступному.
- Простір вважалося нескінченним, плоским, "прямолінійним",евклідовому. Його метричні властивості описувалися геометрією Евкліда. Вонорозглядалося як абсолютне, пусте, однорідне і ізотропне (немаєвиділених точок і напрямків) і виступала в якості "вмістища"матеріальних тіл, як незалежна від них інерціальна система.
- Час розумілося абсолютним, однорідним, рівномірно поточним. Воно йдевідразу і скрізь у всьому Всесвіті "одноманітно і синхронно" і виступає якнезалежних матеріальних об'єктів процес тривалості, Фактичнокласична механіка зводила час до тривалості, фіксуючи визначальневластивість часу "показувати послідовність події". Значення вказівокчасу в класичній механіці вважалося абсолютним, що не залежать відстану руху тіла відліку.
- Абсолютна час і простір служили основою для перетворень
Галілея-Ньютона, за допомогою яких здійснювався перехід до інерційнихсистемам. Ці системи виступали як обраної системи координат укласичної механіки.
- Прийняття абсолютного часу і постулюванні абсолютною іуніверсальної одночасності у всьому Всесвіті стало основою для теоріїдальнодії. Як дальнодействующіх виступало сили тяжіння,яке з 6есконечной швидкістю, миттєво і прямолінійно поширювалосили на нескінченні відстані. Ці миттєві, позачасові взаємодіїоб'єктів служили фізичним каркасом для обгрунтування абсолютногопростору, який існує незалежно від часу.
До XIX ст. фізика була в основному фізикою речовини, тобто вонарозглядала поведінка матеріальних об'єктів з кінцевим числом ступенівсвободи і мають кінцевою масою спокою. Вивчення електромагнітнихявищ в XIX ст. виявило ряд суттєвих відмінностей їх властивостей в порівнянні змеханічними властивостями тел.
Якщо в механіці Ньют. на сили залежать від відстані між тілами інаправлені за прямими, то в електродинаміки (теорії електромагнітнихпроцесів), створеної в XIX ст. англійськими фізиками М. Фарадеєм і Дж. К.
Максвелом, сили залежать від відстаней і швидкостей і не спрямовані запрямим, що з'єднує тіла. А поширення сил відбувається не миттєво, аз кінцевою швидкістю. Як відзначав Ейнштейн, з розвитком електродинаміки іоптики ставало дедалі очевидніше, що "недостатньо однієї класичноїмеханіки для повного опису явищ природи ". З теорії Максвелла витікаввисновок про кінцевої швидкості розповсюдження електромагнітних взаємодій ііснування електромагнітних хвиль. Світло, магнетизм, електрику сталирозглядатися як прояв єдиного електромагнітного поля.
Такимчином, Максвеллу вдалося підтвердити дію законів збереження іпринципу блізкодействія завдяки введенню поняття електромагнітного поля.
Отже, у фізиці XIX ст. з'являється нове поняття - "поля", що, насловами Ейнштейна, стало "найважливішим досягненням з часу Ньютона".
Відкриття існування поля в просторі між зарядами і частками булодуже істотно для опису фізичних властивостей простору і часу.
Структура електромагнітного поля описується за допомогою чотирьох рівнянь
Максвелла, що встановлюють зв'язок величин, які характеризують електричні тамагнітні поля з розподілом у просторі зарядів і струмів. Як зауважив
Ейнштейн, теорія відносності виникає через проблеми поля.
Спеціального пояснення в рамках існувала в кінці XIX ст.фізичної картини світу вимагав і негативний результат по виявленнюсвітового ефіру, отриманий американським фізиком А. Майкельсона. Його досвіддовів незалежність швидкості світла від руху Землі. З точки зорукласичної механіки, результати досвіду Майкельсона не піддавалисяпоясненню.
Деякі фізики намагалися витлумачити їх як вказують нареальне скорочення розмірів всіх тіл, включаючи й Землю, у напрямкуруху під дією виникаючих при цьому електромагнітних сил.
Творець електронної теорії матерії X. Лоренц вивів математичнірівняння (перетворення Лоренца) для обчислення реальних скороченьрухомих тіл і проміжків часу між подіями, що відбуваються на них,залежно від швидкості руху.
Як показав пізніше Ейнштейн, в перетвореннях Лоренца відображаються нереальні зміни розмірів тіл при русі (що можна уявити лише вабсолютному просторі), а зміни результату вимірювання в залежності відруху системи відліку.
Таким чином, відносними виявлялися і "довжина", і "проміжокчасу "між подіями, і навіть" одночасність "подій. Інакше кажучи,не тільки всякий рух, але і простір, і час.
3. Властивості простору і часу
Які ж основні властивості простору і часу ми можемо вказати?
Перш за все простір і час об'єктивні і реальні, тобто існуютьнезалежно від свідомості людей і пізнання ними цієї об'єктивної реальності.
Людина все більш і більш поглиблює свої знання про неї. Проте в історіїнауки та філософії існував і інший погляд на простір і час - яктільки суб'єктивних загальних форм нашого споглядання.
Відповідно до цієї точки зору, простір і час не властиві самимречей, а залежать від того, хто пізнає суб'єкта. У даному випадку перебільшуєтьсявідносність нашого знання на кожному історичному етапі його розвитку.
Ця точка зору відстоюється прихильниками філософії І. Канта.
Простір і час є також універсальними, загальними формамибуття матерії. Ні явищ, подій, предметів, які існували б позапростору або поза часом. У Гегеля вищою реальністю єабсолютна ідея, або абсолютний дух, який існує поза простором іпоза часом.
Тільки похідна від абсолютної ідеї природа розгортається впросторі.
Важливою властивістю простору є його тривимірність. Положеннябудь-якого предмета може бути точно визначено тільки за допомогою трьохнезалежних величин - координат. У прямокутної декартовій системікоординат це - X, У, Z. звані завдовжки, шириною і висотою.
Усферичної системі координат - радіус-вектор r і кути a і b (3. Уциліндричної системі - висота г, радіус-вектор і кут а.
У науці використовується поняття багатомірного простору (і-мірного).
Це поняття математичної абстракції відіграє важливу роль. До реальногопростору воно не має відношення. Кожна координата, наприклад, 6-мірногопростору може вказувати на какое-то будь-яка властивість розглянутоїфізичної реальності: температуру, щільність, швидкість, масу і т. д. УОстаннім часом була висунута гіпотеза про реальні 11 вимірах в областімікросвіту в перші моменти народження нашого Всесвіту: 10 - просторовихі одне - тимчасове.
Потім з них виникає 4-мірний континуум (з лат. --безперервне, суцільне).
На відміну від простору, в кожну точку якого можна знову і зновуповертатися (і в цьому відношенні воно є як би оборотним), час --є незворотнім та одновимірно. Воно тече з минулого через даний до майбутнього.
Не можна повернутися назад в будь-яку точку часу, але не можна іперескочити через будь-який часовий проміжок в майбутнє. Звідсивипливає, що час складає як би рамки для причинно-наслідковихзв'язків. Деякі стверджують, що незворотність часу і йогоспрямованість визначаються причинного зв'язком, тому що причина завждипередує слідству.
Однак очевидно, що поняття передування вжеприпускає час. Більше прав тому Г. Рейхенбах, який пише: "Нетільки тимчасової порядок, але і об'єднаний просторово-часовоїпорядок розкриваються як упорядковуються схема, що управляє причиннимиланцюгами, і, таким чином, як вираз каузальне структури всесвіту ".
Незворотність часу в макроскопічних процесах знаходить своєвтілення в законі зростання ентропії. У оборотних процесах ентропія
(міра внутрішньої невпорядкованості системи) залишається постійною, внеоборотних - зростає. Реальні ж процеси завжди необоротні. Узамкнутій системі максимально можлива ентропія відповідає наступув ній теплової рівноваги: різниці температур в окремих частинах системизникають і макроскопічні процеси стають неможливими.
Вся притаманнасистемі енергія перетворюється на енергію неупорядкованого, хаотичногоруху мікрочастинок, і зворотний перехід тепла в роботу неможливий.
Письменник-фантаст Р. Бредбері в одній зі своїх повістей ілюструєвластивість незворотності і односпрямованість часу на прикладіексперименту, який, нібито, проводять істоти, що живуть у четвертомувимірі, над землянами. Вони ставлять над невеликим містечком ковпак,що представляє собою шар повітря, в якому час на одну секунду відстаєвід плину часу в містечку. Машини, що йдуть до міста чи з міста,літаки, злітають в повітря, виявляють раптом невидиме перешкоду ізмушені повертатися назад. І справді, неможливо повернутися учасу на будь-яку частку секунди, і цей ковпак є найміцнішимперешкодою для тих, хто міг би проникнути в місто або вийти з нього.
Простір має властивість однорідності і ізотропності, а час --однорідності. Однорідність простору полягає в рівноправність усіх йоготочок, а ізотропності - в рівноправність усіх напрямків. У часі всіточки рівноправні, не існує переважної точки відліку, будь-якуможна приймати за початкову.
Зазначені властивості простору і часу пов'язані з головними законамифізики - законами збереження. Якщо властивості системи не змінюються відперетворення змінних, то їй відповідає певний законзбереження. Це - одне з істотних виразів симетрії в світі.
Симетрії щодо зсуву часу (однорідності часу) відповідаєзакон збереження енергії; симетрії відносно просторового зсуву
(однорідності простору) - закон збереження імпульсу; симетрії завідношенню повороту координатних осей (ізотропності простору) - законзбереження моменту імпульсу, або кутового моменту. З цих властивостей випливаєі незалежність просторово-часового інтервалу, його інваріантність іабсолютність по відношенню до всіх систем відліку.
У сучасній науці використовуються також поняття біологічної,психологічного і соціального простору і часу.
Біологічне простір і час характеризують особливостіпросторово-часових параметрів органічної матерії: біологічнебуття людського індивіда, зміну видів рослинних і тваринорганізмів.
Психологічне простір і час характеризують основніперцептивні структури простору і часу, пов'язані з сприйняттями.
Перцептивні поля - поля смакові, візуальні і т. д. Виявленонеоднорідність перцептивного простору, його асиметрія, а також ефектоборотності часу в несвідомих і транспсіхіческіх процесах.
Існує також синхронізм психічних процесів, що складається водночасному паралельному прояві ідентичних психічних переживань удвох або декількох осіб.
Соціальний простір і час характеризують особливостіпротяжності і просторовості соціальних об'єктів. Неоднорідністьструктурних зв'язків у соціальних системах визначається розподіломсоціальних груп і величиною їх соціального потенціалу, а також локальнимиметричними властивостями об'єктів. Комунікативні та інтерактивнівзаємодії соціальних структур фіксують особливості параметрів часув ретрансляції соціального досвіду і одночасність у перебігу соціальнихподій.
4. Системний підхід при вивченні фізичної картини світу
В основі системного підходу до вивчення фізичної картини світу лежитьнеобхідність людства чітко структурувати свої пізнання пронавколишній світ. Людині завжди було властиве задаватися питанням пропристрої всього сущого. Найбільш зрозумілий і чіткий у визначеннях всьогонавколишнього підхід потрібен був людству. І воно придумало систематизацію тарозбивка на структури за все, що його оточувало. Системний підхід дозволивлюдству розбити все різноманіття явищ на певні класи,різні товариства - на системи.
Він дозволив говорити про системулюдських взаємин, системі оподаткування, системи живлення втваринний світ і т.д. Причому, кажучи про якусь систему, людина знаходилаособливі закони, яким слід ця система.
З'єднання методів системного аналізу з іншими науками, теорією інформації
(обмін інформацією між системами), векторним аналізом у багатовимірномупросторі стану і синергетикою відкриває в цій галузі новіможливості. При дослідженні будь-якого об'єкта чи явища необхіднийсистемний підхід, що включає наступні основні етапи роботи:
1. Виділення об'єкта дослідження від загальної маси явищ. Обрис контур, меж системи, його основних частин, елементів, зв'язку з навколишнім середовищем. Встановлення мети дослідження: з'ясування структури системи, зміна і перетворення її діяльності чи наявність тривалого механізму управління і функціонування. Система не обов'язково є матеріальним об'єктом.
Вона може бути і уявним в мозку поєднанням всіх можливих структур для досягнення певної мети.
2. З'ясування основних критеріїв для забезпечення доцільного або цілеспрямованого дії системи, а також основні обмеження та умови існування.
3. Визначення альтернативних варіантів при виборі структур або елементів для досягнення заданої мети. При цьому необхідно врахувати всі чинники, що впливають на систему і всі можливі варіанти вирішення проблеми.
4. Складання моделі функціонування системи. Суттєвість факторів визначається за їх впливу на визначальні критерії мети.
5. Оптимізація режиму існування або роботи системи. Градація рішень з їх оптимального ефекту, з функціонування (досягнення мети).
6. Проектування оптимальних структур і функціональних дій системи.
Визначення оптимальної схеми їх регулювання або керування.
7. Контроль за роботою системи в експлуатації, визначення її надійності та працездатності. Встановлення надійного зворотного зв'язку за результатами функціонування.
Всі ці операції зазвичай проводять повторно у вигляді декількох циклів, поступово наближаючись до оптимальних рішень. Після кожного циклу уточнюють критерії та інші параметри моделі. До теперішнього часу методи системного аналізу дозволяли робити якісні, часто не зовсім конкретні висновки.
Після уточнення методів визначення потоків інформації ці методи дозволяють значно точніше прогнозувати поведінку систем і більш ефективно управляти ними. У кожній системі можна виділити окрему, більш-менш складну інфосхему. Остання надає особливо помітний вплив на функціонування системи, на ефективність її роботи.
Тільки облік інфоструктури дає можливість охопити цілісність системи і уникати застосування недостатньо адекватних математичних моделей. Найбільші помилки при прийнятті рішень роблять через відсутність обліку деяких істотних факторів, особливо обліку впливу інфопотоков. З'ясування питання взаємного впливу систем являє складне завдання, тому що вони утворюють тісно переплетену мережу в багатовимірному просторі.
Наприклад, будь-яка фірма являє собою зосередження елементів багатьох інших систем і ієрархії: галузеві міністерства, територіальні органи влади, страхові організації, та ін Кожен елемент у системі бере участь у багатьох системних ієрархіях. Тому прогноз їх діяльності складний і вимагає ретельного інформаційного забезпечення. Таке ж многоіерархіческое будову мають, наприклад, клітини будь-якого живого організму
Специфіка сучасних картин світу може породити враження, що вонивиникають тільки після того, як сформована теорія, і тому сучаснийтеоретичний пошук йде без їх целенаправляющего впливу.
Однак такого роду уявлення виникають в результаті досить побіжногорозгляду сучасних і слідчих ситуацій. Більш глибокий аналізвиявляє, що і в сучасному дослідженні процес висуненняматематичних гіпотез може бути цілеспрямований онтологічними принципамикартини світу.
5. Теорія самоорганізації (синергетика).
Від моделювання простих до моделювання складних систем.
класична та некласична природознавство об'єднує одна спільнариса: предмет пізнання у них - це прості (замкнуті, ізольовані,оборотні в часі) системи. Але, по суті, таке розуміння предметапізнання є сильною абстракцією. Всесвіт представляє із себебезліч систем. І лише деякі з них можуть трактуватися як замкнутісистеми, тобто як "механізми". У Всесвіті таких "закритих" системменшість.
Переважна більшість реальних систем відкриті. Це означає,що вони обмінюються енергією, речовиною та інформацією з навколишнім середовищем.
До такого роду систем відносяться і такі системи, які найбільшецікавлять людини, значимі для нього - біологічні та соціальні системи.
Людина завжди прагнула збагнути природу складного. Як орієнтуватисяв складному та нестабільному світі? Яка природа складного і які закони йогофункціонування і розвитку?
Якою мірою передбачувано поведінку складнихсистем?
У 70-ті роки ХХ століття почала активно розвиватися теорія складнихсамоорганизующихся систем, що отримала назву синергетики. Результатидосліджень в галузі нелінійного (порядку вище другого) математичногомоделювання складних відкритих систем призвели до народження нового потужногонаукового напряму в сучасному природознавстві - синергетики. Як ікібернетика (наука управління), синергетика - це деякийміждисциплінарний підхід.
Але на відміну від кібернетики, де акцент робитьсяна процесах управління та обміну інформацією, синергетика орієнтована надослідження принципів побудови організації, її виникнення, розвитку тасамоусложненія.
Світ нелінійних самоорганизующихся систем набагато багатший світу закритих,лінійних систем. Разом з тим, "нелінійний світ" і складніше піддаєтьсямоделювання. Більшість що виникають нелінійних рівнянь не може бутивирішено аналітично. Як правило, для. х (наближеного) рішення потрібнапоєднання сучасних аналітичних методів з великими серіями розрахунків на
ЕОМ, з обчислювальними експериментами. Синергетика відкриває длядослідження - незвичайні для класичного і некласичного природознавства
- Сторони світу: його нестабільність, різноманіття шляхів зміни ірозвитку, розкриває умови існування та сталого розвитку складнихструктур, робить можливим моделювання катастрофічних ситуацій тощо
Методами синергетики було здійснено моделювання багатьох складнихсамоорганизующихся систем у фізиці та гідродинаміки, у хімії та біології, уастрофізики і в суспільстві: від морфогенезу в біології та деяких аспектівфункціонування мозку до флаттера крила літака, від молекулярної фізики іавтоколивальних процесів у хімії (так, наприклад реакціясамоструктурірованія хімічних сполук Бєлоусова - Жаботинського) доеволюції зірок і космологічних процесів, від електронних приладів доформування громадської думки і демографічних процесів.
6. Характеристики самоорганизующихся систем.
Отже, предметом синергетики є складні самоорганізуютьсясистеми. Що таке самоорганізуються. Один з основоположниківсинергетики Г. Хакен у такий спосіб визначає поняттясамоорганізується системи: "Ми називаємо систему самоорганізується, якщовона без специфічного впливу ззовні знаходить якусьпросторову, часову або функціональну структуру. Під специфічнимизовнішнім впливом ми розуміємо таке, яке нав'язує системіструктуру або функціонування. У випадку ж самоорганизующихся системвипробовується ззовні неспецифічне вплив.
Наприклад, рідина,підігрівається знизу, абсолютно рівномірно набуває в результатісамоорганізації макроструктури, утворюючи шестикутні осередки. Такимчином, сучасне природознавство шукає шляхи для теоретичногомоделювання найскладніших систем, які властиві природі - систем,здатних до самоорганізації, саморозвитку.
Основні властивості самоорганизующихся систем - відкритість,нелінійність, дисипативної. Теорія самоорганізації має справу звідкритими, нелінійними дисипативних системи, далекі від рівноваги.
6.1 Відкритість.
Класична термодинаміка мала справу з закритими системами, тобтотакими системами, які не обмінюються з середовищем речовиною, енергією іінформацією. Нагадаємо, що центральним поняттям термодинаміки єпоняття ентропії. Це поняття відноситься до закритих системам, що знаходяться втепловому рівновазі, яке можна охарактеризувати температурою Т.
Зміна ентропії визначається формулою: d E = d Q/T, де d Q - кількість тепла, оборотно підведений до системи абовідведений від неї.
Саме по відношенню до закритих систем і були сформульовані двіпочатку термодинаміки. Відповідно до першого початком термодинаміки, взакритій системі енергія зберігається, хоча й може набувати різнихформи.
Другий закон термодинаміки говорить, чт
Комментариев нет:
Отправить комментарий