» » Универсальность законов природы

Универсальность законов природы

Универсальность законов природы

Окружающий нас мир многообразен и изменчив. Каждый предмет обладает только ему присущими чертами и не тождествен другому подобному предмету. Невозможно найти два совершенно одинаковых предмета. Все явления природы неповторимы, не похожи одно на другое. Но их неповторимость не мешает исследователям выделять при изучении природы наиболее существенные характеристики предметов и явлений и находить повторяющиеся, устойчивые связи между ними, т.е. устанавливать законы природы. Естественные законы описывают неизменные регулярности, существующие в природе, которые считаются общими для какого-нибудь класса явлений и отражают необходимость их возникновения при определенных, точно сформулированных условиях. С одной стороны, эти законы объективны и описывают связь реальных процессов и явлений природы между собой, а с другой - они представляют собой отражение объективных закономерностей природы в нашем сознании. По выражению А. Пуанкаре, "закон природы есть наилучшее выражение гармонии мира". Естествознание изучает мир с целью познания законов его функционирования, отражающих периодически повторяющиеся факты действительности. Фундаментальные физические законы - это наиболее полное на сегодняшний день, но приближенное отражение объективных законов в природе. При этом важно понимать их статус, так как реальные природные объекты, строго говоря, не являются объектами изучения физики. Физика изучает всего лишь некоторые модели реальных объектов, явлений и процессов, отражающих лишь ту часть их свойств, которая доступна измерению (регистрации) с помощью различных приборов, и описывает их в своих терминах и понятиях.
Вообще говоря, такое разграничение справедливо для любой науки. Наука имеет дело не с реальными природными объектами, а исследует довольно абстрактные модели, которые отражают лишь часть свойств и параметров реальных объектов. Законы и теории, полученные при изучении моделей, принимаются в качестве законов природы. По-видимому, правильнее называть их законами науки. Поэтому важно не забывать границы модельных представлений, четко знать их, не терять интереса к получению новых знаний о явлениях и причинно-следственных связях. У законов природы есть одно удивительное свойство - они могут быть сформулированы различными способами, другими словами существуют различные способы описания природы. Многообразие возможных схем толкования природы - одна из поразительных ее особенностей. Никто не может объяснить, почему правильные законы физики допускают большое количество различных формулировок, но тем не менее это действительно так. Рассмотрим это на примере закона всемирного тяготения, который может быть сформулирован в различных, но совершенно эквивалентных формах. Первая формулировка называется ньютоновской, так как она основана на представлении закона всемирного тяготения. Здесь утверждается, что сила притяжения между телами зависит от чего-то, находящегося на конечном расстоянии, т.е. она обладает свойством нелокальности - действует на расстоянии. Часто это называют принципом дальнодействия. Другой способ основан на понятии поля. Согласно данному подходу всякое тело в пространстве вокруг себя создает гравитационное поле, с которым взаимодействуют другие тела. Его величина в каждой точке пространства разная - она зависит от расстояния от тела до данной точки. Формально (математически) это можно представить так: каждой точке пространства можно приписать число, которое при переходе из одного места в другое меняется. Если в какую-то точку пространства поместить другой предмет, то на него будет действовать сила, пропорциональная этому числу. Природа, как неживая, так и живая, образованы из атомов одинакового типа, поэтому атомы считаются повсюду однотипными. Атомы имеют одинаковую структуру -они состоят из ядер, окруженных электронами. Известен набор частиц, из которых состоит мир - это электроны, фотоны, нейтроны, протоны, нейтрино и гравитоны плюс соответствующие античастицы. Электроны составляют внешнюю оболочку атомов, ядро состоит из протонов и нейтронов. Согласно квантовой теории свет состоит из фотонов, а гравитационное поле - из гравитонов, квантов гравитационного поля. Трудноуловимая частица нейтрино рождается, например, в процессе -распада. С помощью перечисленных частиц можно объяснить практически все явления, которые протекают при низких энергиях в любой части Вселенной. Именно поэтому законы природы считаются универсальными - они применимы ко всему миру, доступному нашему наблюдению.

Комментарии к статье:

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем




Новое на сайте


Леса юга Сибири и современное изменение климата


По данным информационной системы «Биам» построена ординация зональных категорий растительного покрова юга Сибири на осях теплообеспеченности и континентальности. Оценено изменение климата, произошедшее с конца 1960-х по 2007 г. Показано, что оно может вести к трансформации состава потенциальной лесной растительности в ряде регионов. Обсуждаются прогнозируемые и наблюдаемые варианты долговременных сукцессии в разных секторно-зональных классах подтайги и лесостепи.


Каждая популяция существует в определенном месте, где сочетаются те или иные абиотические и биотические факторы. Если она известна, то существует вероятность найти в данном биотопе именно такую популяцию. Но каждая популяция может быть охарактеризована еще и ее экологической нишей. Экологическая ниша характеризует степень биологической специализации данного вида. Термин "экологическая ниша" был впервые употреблен американцем Д. Гриндель в 1917 г.


Экосистемы являются основными структурными единицами, составляющих биосферу. Поэтому понятие о экосистемы чрезвычайно важно для анализа всего многообразия экологических явлений. Изучение экосистем позволило ответить на вопрос о единстве и целостности живого на нашей планете. Выявления энергетических взаимосвязей, которые происходят в экосистеме, позволяющие оценить ее производительность в целом и отдельных компонентов, что особенно актуально при конструировании искусственных систем.


В 1884 г. французский химик А. Ле Шателье сформулировал принцип (впоследствии он получил имя ученого), согласно которому любые внешние воздействия, выводящие систему из состояния равновесия, вызывают в этой системе процессы, пытаются ослабить внешнее воздействие и вернуть систему в исходное равновесное состояние. Сначала считалось, что принцип Ле Шателье можно применять к простым физических и химических систем. Дальнейшие исследования показали возможность применения принципа Ле Шателье и в таких крупных систем, как популяции, экосистемы, а также к биосфере.


Тундры


Экосистемы тундр размещаются главным образом в Северном полушарии, на Евро-Азиатском и Северо-Американском континентах в районах, граничащих с Северным Ледовитым океаном. Общая площадь, занимаемая экосистемы тундр и лесотундры в мире, равно 7 млн ​​км2 (4,7% площади суши). Средняя суточная температура выше 0 ° С наблюдается в течение 55-118 суток в год. Вегетационный период начинается в июне и заканчивается в сентябре.


Тайгой называют булавочные леса, широкой полосой простираются на Евро-Азиатском и Северо-Американской континентах югу от лесотундры. Экосистемы тайги занимают 13400000 км2, что составляет 10% поверхности суши или 1 / 3 всей лесопокрытой территории Земного шара.
Для экосистем тайги характерна холодная зима, хотя лето достаточно теплое и продолжительное. Сумма активных температур в тайге составляет 1200-2200. Зимние морозы достигают до -30 ° -40 °С.


Экосистемы этого вида распространены на юге от зоны тайги. Они охватывают почти всю Европу, простираются более или менее широкой полосой в Евразии, хорошо выраженные в Китае. Есть леса такого типа и в Америке. Климатические условия в зоне лиственных лесов более мягкие, чем в зоне тайги. Зимний период длится не более 4-6 месяцев, лето теплое. В год выпадает 700-1500 мм осадков. Почвы подзолистые. Листовой опад достигает 2-10 тонн / га в год. Он активно вовлекается в гумификации и минерализации.


Тропические дождевые леса - джунгли - формируются в условиях достаточно влажного и жаркого климата. Сезонность здесь не выражена и времени года распознаются по дождливым и относительно сухим периодами. Среднемесячная температура круглогодично держится на уровне 24 ° - 26 ° С и не опускается ниже плюс восемнадцатого С. Осадков выпадает в пределах 1800-2000 мм в год. Относительная влажность воздуха обычно превышает 90%. Тропические дождевые леса занимают площадь, равную 10 млн. кв. км.