Раздел 12
ТЕМА 1
- Возникновение турбулентного течения жидкости
Если на каком-то участке трубопровода
существует турбулентный поток, то это
не значит, что такой же характер
сохраняется во всей трубе. На различных
участках трубопровода и даже на одних
и тех же участках в разные периоды времени
поток может иметь различный характер.
Это может определяться либо различными
диаметрами трубопроводов, либо изменением
скорости течения жидкости. Во всех случаях
при возникновении условий турбулентного
режима он устанавливается в трубе не
мгновенно. Это происходит в течение некоторого
времени на участке трубы определённой
длины. Рассмотрим процесс возникновения
турбулентного режима движения.
Переход к турбулентному режиму
может происходить из ламинарного,
например, в результате плавного или
внезапного изменения диаметра трубы
Такой же переход возможен за счёт изменения
скорости движения жидкости. К образованию
турбулентного режима может приводить
также и изменение формы потока жидкости.
Кроме перечисленных возможны и
другие причины, особенно при режимах,
характеризующихся числами Рейнольдса,
близкими к критическому.
На основании опыта установлено
следующее. Когда создаются условия
для такого перехода, например, сужение
проходного сечения трубы достигает значения,
при котором поток может стать турбулентным,
по периферии потока ламинарный слой нарушается
и дальше по течению развивается турбулентный
пограничный слой. Толщина этого слоя
из-за турбулентного перемешивания достаточно
быстро увеличивается, и турбулентный
поток заполняет всё сечение трубопровода.
Участок, на котором происходит превращение
ламинарного режима движения в турбулентный,
называется разгонным участком. Его длина
по экспериментальным данным равна
, где d – диаметр трубопровода.
- Хронология событий в ЕНКМ
Естественнонаучная картина мира
– это система представлений,
понятий, концептуальных схем, обобщающих
знания о законах природы, причинно-следственных
и функциональных связях природных
процессов. Физика, астрономия, химия,
геология, биология, астрономия, экология
и другие науки создают систему
знаний, образующих естественнонаучную
картину мира.
Мир, в котором мы живем, состоит
из разномасштабных открытых систем,
развитие которых подчиняется общим
закономерностям. При этом он имеет
свою долгую историю, в общих чертах
известную современной науке. Приведем
хронологию наиболее важных событий:
- 20 млрд. лет назад — Большой взрыв.
- 3 минуты спустя — образование вещественной основы Вселенной (фотоны, нейтрино и антинейтрино с примесью ядер водорода, гелия и электронов).
- Через несколько сотен тысяч лет — появление атомов (легких элементов).
- 19—17 млрд. лет назад образование разномасштабных структур (галактик).
- 15 млрд. лет назад — появление звезд первого поколения, образование атомов тяжелых элементов.
- 5 млрд. лет назад — рождение Солнца.
- 4,6 млрд. лет назад — образование Земли.
- 3,8 млрд. лет назад — зарождение жизни.
- 450 млн. лет назад — появление растений.
- 150 млн. лет назад — появление млекопитающих.
- 2 млн. лет назад — начало антропогенеза.
Подчеркнем, что современной науке
известны не только "даты", но во многом
и сами механизмы эволюции Вселенной
от Большого взрыва до наших дней. Наиболее
крупные открытия тайн истории Вселенной
осуществлены во второй половине ХХ века:
предложена и обоснована концепция
Большого взрыва, установлены типы
фундаментальных взаимодействий, построены
первые теории их объединения и т.д.
Мы обращаем внимание в первую очередь
на успехи физики и космологии потому,
что именно эти фундаментальные
науки формируют общие контуры
научной картины мира. Картина
мира, рисуемая современным естествознанием,
необыкновенно сложна и проста одновременно.
Сложна потому, что способна поставить
в тупик человека, привыкшего к согласующимся
со здравым смыслом классическим научным
представлениям. Идеи начала времени;
корпускулярно-волнового дуализма квантовых
объектов; внутренней структуры вакуума,
способной рождать виртуальные частицы,
и другие подобные новации придают нынешней
картине мира немножко "безумный"
вид. Но в то же время эта картина величественно
проста, стройна и где-то даже элегантна.
Эти качества ей придают в основном уже
рассмотренные нами ведущие принципы
построения и организации современного
научного знания: системность, глобальный
эволюционизм, самоорганизация, историчность.
Данные принципы построения научной
картины мира в целом соответствуют
фундаментальным закономерностям
существования и развития самой
Природы. Системность означает воспроизведение
наукой того факта, что Вселенная
предстает как наиболее крупная
из известных нам систем, состоящая
из огромного множества элементов
(подсистем) разного уровня сложности
и упорядоченности. Под системой
обычно понимают некое упорядоченное
множество взаимосвязанных элементов.
Эффект системности обнаруживается
в появлении у целостной системы
новых свойств, возникающих в
результате взаимодействия элементов
(атомы водорода и кислорода, например,
объединенные в молекулу воды, радикально
меняют свои обычные свойства). Другой
важной характеристикой системной
организации является иерархичность,
субординация — последовательное включение
систем нижних уровней в системы
более высоких уровней. Системный
способ объединения элементов выражает
их принципиальное единство: благодаря
иерархичному включению систем разных
уровней друг в друга каждый элемент
любой системы оказывается связаным
со всеми элементами всех возможных систем.
(Например: человек — биосфера — планета
Земля — Солнечная система — Галактика
и т. д.) Именно такой принципиально единый
характер демонстрирует нам окружающий
мир. Подобным образом организуются и
научная картина мира, и создающее ее естествознание.
Все его части ныне теснейшим образом
взаимосвязаны — сейчас уже нет практически
ни одной "чистой" науки. Все пронизано
и преобразовано физикой и химией. Глобальный
эволюционизм — это признание невозможности
существования Вселенной и всех порождаемых
ею менее масштабных систем вне развития,
эволюции. Эволюционирующий характер
Вселенной, кроме того, свидетельствует
о принципиальном единстве мира, каждая
составная часть которого есть историческое
следствие глобального эволюционного
процесса, начатого Большим взрывом. Самоорганизация
— наблюдаемая способность материи к
самоусложнению и созданию все более упорядоченных
структур в ходе эволюции. Эти принципиальные
особенности современной естественнонаучной
картины мира и определяют в главном ее
общий контур, а также сам способ организации
разнообразного научного знания в нечто
целое и последовательное.
Однако есть еще одна особенность
современной научной картины
мира, отличающая ее от прежних вариантов.
Она заключается в признании
историчности, а следовательно, принципиальной
незавершенности настоящей, да и любой
другой научной картины мира. Та, которая
есть сейчас, порождена как предшествующей
историей, так и специфическими социокультурными
особенностями нашего времени. Развитие
общества, изменение его ценностных ориентации,
осознание важности исследования уникальных
природных систем, в которые составной
частью включен и человек, меняют стратегию
научного поиска, само отношение человека
к миру. Но ведь развивается и Вселенная.
ТЕМА 2
Современная естествознание
и будущее науки
Научная картина мира. Понятие «научная
картина мира» активно используется
в естествознании и философии
с конца 20 века. Специальный анализ
его содержания стал проводиться
более или менее систематически
с 60-х годов 20 века, но до сих пор понимание
его не достигнуто. Вероятно, это связано
с размытостью, неопределенностью самого
понятия, занимающего промежуточное положение
между философским и естественнонаучным
уровнями обобщения. Результаты познания
окружающего мира отражаются и закрепляются
в сознании человека в виде знаний, умений,
навыков, типов поведения и общения.
Совокупность результатов познавательной
деятельности человека образует определенную
модель, или картину мира. В истории
человечества было создано и существовало
большое количество разнообразных
картин мира, каждая из которых отличалась
своим видением мира и специфическим
его объяснением. Однако самое широкое
и полное представление о мире
дает научная картина мира, которая
включает в себя важнейшие достижения
науки. Она представляет собой целостную
систему представлений об общих
свойствах, сферах, уровнях и закономерностях
реальной действительности. Это особая
форма систематизации знаний, качественное
обобщение и мировоззренческий
синтез различных научных теорий.
Научная картина мира существует
как сложная структура, включающая
в себя в качестве составных частей
общенаучную картину мира и картины
мира отдельных наук (физическая, биологическая,
геологическая и т. п.).
Последние в свою очередь включают
в себя соответствующие многочисленные
концепции — определенные способы
понимания и трактовки каких-либо
предметов, явлений и процессов
объективного мира, существующие в
каждой науке. В мировоззренческом
и методологическом отношении научные
картины мира выполняют функции
связующего звена между философией
и отдельными науками, специальными
научными теориями. Научная картина
мира включает в себя важнейшие достижения
науки, создающие определенное понимание
мира и места человека в нем. В
нее не входят более частные сведения
о свойствах различных природных
систем, о деталях самого познавательного
процесса.
При этом научная картина мира не
является совокупностью общих знаний,
она представляет целостную систему
представлений об общих свойствах,
сферах, уровнях и закономерностях
природы. Научная картина мира в
отличие от строгих теорий обладает
необходимой наглядностью, характеризуется
наличием абстрактно-теоретических
знаний и образов, создаваемых с
помощью моделей. Таким образом,
научная картина мира – это
особая форма систематизации знаний,
преимущественно качественное обобщение
и мировоззренческо-методологический
синтез различных научных теорий.
Основой современной научной картины
мира являются фундаментальные знания,
полученные, прежде всего, в области
физики Понятие научной картины
мира является одним из основополагающих
в естествознании. На протяжении своей
истории оно прошло несколько
этапов развития и формирования научных
картин мира по мере доминирования
какой-либо отдельной науки или
отрасли наук, опирающейся на новую
теоретическую, методологическую и
другие системы взглядов, принятых
в качестве основания решения
научных задач. Подобная система
научных взглядов и установок, разделяемая
преобладающим большинством ученых,
называется научной парадигмой.
Научная картина мира формируется
на основе достижений естественных, общественных
и гуманитарных наук. Но фундаментом
этой картины, бесспорно, является естествознание.
Значение естествознания для формирования
научной картины мира настолько
велико, что нередко научную картину
миру сводят к естественнонаучной картине
мира, содержание которой составляют
картины мира отдельных естественных
наук.
Естественнонаучная картина мира
представляет собой систематизированное
и достоверное знание о природе,
исторически сформировавшееся в
ходе развития естествознания. В эту
картину мира входят знания, полученные
из всех естественных наук, их фундаментальных
идей и теорий. В то же время история
науки свидетельствует, что большую
часть содержания естествознания составляют
преимущественно физические знания.