Документ описывает естественнонаучный метод и роль физики в его разработке, акцентируя внимание на наблюдении, гипотезах, экспериментах и моделировании. Он освещает процесс от выдвижения гипотез до проверки их на опытах и формирования законов через математическое описание явлений. Также упоминается, что научный поиск может начинаться не только с наблюдений, но и с теорий, которые затем подтверждаются экспериментами.

1. Страница 1. Естественнонаучный метод и участие физики как науки в
его разработке
Естественнонаучный метод и участие физики как науки в его разработке. Общее и
целенаправленное наблюдение, эксперимент. Потребность в моделях. Проверка выводов
модели и развитие модели
Прежде чем приступить к изучению явлений и законов физики, полезно понять, как с её
помощью изучают природу, каков её метод. Обычно изучение физических явлений
начинают с наблюдения. Как понять, что такое молния, не наблюдая её? Как объяснить
движение яхты, не наблюдая её? Как объяснить движение самолёта или ракеты, не
наблюдая их?
Однако, достаточно ли только одних наблюдений для понимания и объяснения
физических явлений? Можно ли понять, почему дует ветер, лишь наблюдая за движением
парусника? Значит, для ответа на поставленные вопросы, учёным приходится выдвигать
гипотезу (предположение), объясняющую эти проблемы и построение модели на основе
гипотезы.
Гипотеза — предположение о причине той или иной закономерности, о сущности того
или иного объекта или явления.
Гипотеза — это предположение, позволяющее объяснить и количественно описать
наблюдаемое явление.
Далее необходима постановка опытов, проверяющих гипотезу, и применение модели к
объяснению явлений, обработка данных.
В опытах учёные создают специальные условия для изучения явлений, моделируют
изучаемое природное явление.
Например, для изучения термоядерных реакций учёные не летят на Солнце, а создают
модель (модель объекта и явления) солнечных термоядерных реакций в лаборатории.
Модель термоядерной реакции отличается от природной термоядерной реакции тем, что
она воспроизводит только основные условия, при которых протекает: температуру,
давление и т.п. А условия, которые не оказывают существенного влияния на протекание
реакции, не воспроизводятся. При постановке опытов производятся измерения
физических величин, таких как температура, объём, давление, масса и т.п. Часто понять
физическое явление означает найти связь между определёнными величинами. Описать
что-либо количественно можно лишь на языке математики.
Например, мы хотим выяснить, как будет двигаться парусник при более сильном ветре.
Для того чтобы понять и объяснить это явление мы должны выдвинуть предположение,
гипотезу о связи силы, действующей на парусник, его массы и ускорения, с которым
будет двигаться парусник. Для проверки гипотезы мы будем ставить опыты на модели
парусника. В результате опытов получим ряд значений сил и скоростей. Обработав
полученные данные, сможем убедиться в правильности выдвинутой гипотезы (если опыты
подтвердили гипотезу) о связи силы, действующей на парусник, его массы и ускорения, с
которым будет двигаться парусник и выяснить, почему скорость парусника увеличивается
с увеличением силы ветра. Сможем вывести закон движения парусника и других тел,
математически выразить этот закон, т.е. создать теорию движения тел. Тогда мы сможем
точно описать, как будет двигаться парусник при более сильном ветре.
Гипотеза, подтверждённая опытом, становится физическим законом.
Для проверки теории нужно сравнить предсказываемые ею значения физических величин
с измеренными. Если теория согласуется с опытом, то тем самым она правильно
объясняет физические явления.
Основа научного метода познания такова:

2. наблюдение явлений и выявление основных проблем, связанных с их объяснением →
выдвижение гипотезы (предположения), объясняющей эти проблемы и построение
модели на основе гипотезы → постановка опытов, проверяющих гипотезу, и применение
модели к объяснению явлений → обработка данных → вывод, открытие закона (если опыт
подтвердил гипотезу) → создание теории (несколько взаимосвязанных законов). Если же
опыты не подтвердили гипотезу, то выдвигается новая гипотеза и создаётся новая модель
….
Правда, порой путь к истине не укладывается в эту схему. Научный поиск не всегда
начинается с наблюдения и опыта, ибо теория не только объясняет какое-то явление, но и
предсказывает новое. Тогда с теории начинается новый научный поиск, который
заканчивается опытом, ибо опыт верховный судья всякой физической теории.
Физика, как и все естественные науки, пользуется теоретическим и экспериментальным
методами. Метод — это совокупность правил и приёмов их использования, которые
позволяют гарантированно и систематически добиваться поставленной цели.
Цель естественнонаучного метода заключается в получении научного знания о природных
объектах и явлениях.
На рисунке представлена обобщённая схема научного метода познания:
Рис. 1.
Одним из основоположников научного метода познания в естествознании был гениальный
итальянский физик Галилео Галилей (1564 – 1642 г.г.)

3. Рис. 2. Галилей и его ученик Винченцо Вивиани
http://www.youtube.com/watch?v=X1OIm_pqwNY Галилео Галилей , 6 мин 47 с