Основные положения по курсу
| Вид материала | Документы |
| 4.15 Динамические и статистические закономерности в природе |
- «Безопасность жизнедеятельности» Раздел Контрольные вопросы к курсу, 43.79kb.
- 1. Консульский устав Союза СССР 1976г: основные положения, 913.69kb.
- Контрольные вопросы по курсу, 25.82kb.
- Программа вступительного экзамена в аспирантуру по специальной дисциплине 12. 00., 910.47kb.
- Спецкурс (40 часов) Стоимость обучения: 12 000 руб. Занятия по курсу планируются, 26.49kb.
- Гидротехнические сооружения. Основные положения, 913.46kb.
- Задания для самообразовательной деятельности учащихся по курсу географии 8 класса, 58.44kb.
- Одобрен Советом Федерации 5 декабря 2001 года Часть первая. Общие положения Раздел, 22176.68kb.
- «Сопротивление материалов», 428.03kb.
- Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов Техническое диагностирование, 656.6kb.
4.15 Динамические и статистические закономерности в природе
В естествознании известны два типа теорий – динамические и статистические. Одно из основных положений научного метода состоит в том, что мир предсказуем – т.е. для данного набора обстоятельств есть только один возможный (и предсказуемый) исход. Основной линией раздела между обоими видами теорий является их подход к описанию исходного и некоторого последующего состояния системы (хотя, безусловно, есть различия и в описании (расчете) путей от исходного состояния к последующим). Выяснение различия между подходами к описанию состояния системы и является главной задачей этого раздела.
Исторически, первыми появились динамические теории. Лучшим примером динамической теории является механика Ньютона. Если применить закон механики к любой планете Солнечной системы и запустить планету с заданного места с заданной скоростью, то можно предсказать ее местоположение, скорость и ускорение в любой момент времени в будущем. Применив эти же законы к полету камня, брошенного с заданной скоростью, можно рассчитать траекторию движения камня, и она, согласно теории, может быть только такой, какой она была вычислена.
Из однозначного характера закономерностей, в классической механике вытекает представление о жесткой детерминированности (предопределенности) множества событий в природе.
Успехи ньютоновской механики были столь впечатляющими, что французский механик П.Лаплас (XVIII век) сформулировал представление, впоследствии получившее наименование классического лапласовского детерминизма. Суть лапласовского детерминизма можно в общем сформулировать в следующем виде: дайте мне начальные условия для всех объектов во Вселенной, и я, с помощью законов механики, предскажу дальнейшее (можно и предшествующее) развитие событий.
Вышесказанное позволяет кратко представить основные посылки механистического детерминизма:
- возможна единственная траектория движения материальной точки при заданном начальном состоянии
- принятие лапласовской концепции о полной выводимости всего будущего (и прошлого) Вселенной из современного состояния с помощью законов механики.
Динамические теории – это все теории, которые, подобно ньютоновской механике, позволяют по известным взаимодействиям и начальному состоянию однозначно предвычислить будущее состояние системы.
Долгое время считалось, что никаких других законов кроме динамических не существует. Если же какие-то явления и процессы не вписывались в, предусмотренные динамическими законами, рамки, т.е. не могли быть описаны абсолютно точно с помощью определенного набора величин, то, делался вывод о недостатке наших познавательных способностей. Однако, проблема соответствия или несоответствия явлений и процессов динамическим ториям оказалась намного сложнее, чем оценка достаточности или недостаточности наших познавательных способностей.
Рассмотрим следующий наглядный пример. В XIX веке было обещано вознаграждение тому, кто первым сможет ответить, стабильна ли наша Солнечная система. Вопрос о стабильности можно переформулировать: если бы вы могли оказаться в далеком будущем, увидели бы вы все планеты точно там, где они находятся сегодня, так же расположенными и движущимися с теми же скоростями? На этот вопрос нельзя ответить однозначно, поскольку в Солнечной системе восемь планет, не считая их спутников, астероидов и комет, у которых есть свои собственные маленькие спутники с неизвестными нам орбитами. Хотя Солнечная система и приводится как показательный пример часового механизма Вселенной и принципа детерминизма, но ее будущее, на сегодняшний день, нельзя точно предсказать. Пример Солнечной системы показывает, что даже для систем, казалось бы полностью детерминистических в классическом механистическом смысле, возможность делать точные предсказания неочевидна.
Начиная с XVIII века, рядом ученых разрабатывалась программа исследований, по окончательное оформление которой в теорию получило название – молекулярно-кинетическая теория газов. В рамках этой теории устанавливалась связь макроскопических параметров в газе – температуры и давления со скоростями движения микроскопических тел (молекул или атомов). Движение молекул рассчитывалось по уравнениям ньютоновской механики, в рамках которой, молекулы представлялись как материальные точки. В первоначальной версии, т.е. в элементарной молекулярно-кинетической теории, делалось грубое предположение, что все молекулы в замкнутом сосуде имеют одинаковые скорости. Это явное противоречие с реальностью было устранено Дж. Максвеллом, который в 1866 году вывел закон распределения молекул по скоростям, и такое распределение молекул позволяло удовлетворить закон сохранения энергии при отдельных соударениях частиц. Таким образом, Максвелл охарактеризовал состояние системы молекул не полным набором значений координат и скоростей всех частиц (что, вообще, практически сделать невозможно), а вероятностью того, что эти значения лежат внутри определенных интервалов. Так в физику впервые, хотя и неявно, пришли понятия теории вероятности, приведшие к чисто статистическим закономерностям.
Дальнейшее развитие естествознания показало, что большая часть, происходящих в природе процессов, не может быть описана теориями динамического типа, а описывается теориями статистического типа.
Статистические законы – это форма причинной связи, при которой данное (начальное) состояние системы определяет все ее последующие состояния не однозначно, а с определенной вероятностью.
Статистические законы позволяют определить лишь спектр возможных значений параметров системы и вероятность того, что этот или иной параметр системы примет данное конкретное значение, а также однозначно рассчитать средние значения параметров системы.