При изучении процессов и явлений окружающего нас мира исследователи часто прибегают к моделированию. Как средству отображения или воспроизведения действительности. В физической науке для отражения понятия «физический закон» используются различные приближенные модели реальных тел.
Модельные представления физических законов заключаются в том, что на основе экспериментального изучения свойств какого-либо тела высказывается гипотеза о его внутреннем устройстве, свойствах составных частей и особенностей взаимодействия между ними. Если гипотеза способна правильно предсказывать свойства изучаемого тела, неизвестного ранее, то она превращается в теорию [1].
Характерной особенностью моделей является упрощение представлений об изучаемом объекте. Поэтому все модельные представления обуславливают приближенный характер теории, полученной с их помощью.
Рассмотрим некоторые физические модели, широко используемые для понятия взаимосвязи тел и явлений природы.
Обобщенно моделирование определяется как метод непосредственного познания, при котором для получения информации об изучаемом явлении исследуется вспомогательный или естественный объект (модель), имеющий определенное соответствие с изучаемым объектом (оригиналом) и замещающий оригинал, на определенных этапах исследования. Под моделью в физике подразумевается создаваемая на основе определенной системы представлений и идей общая картина явлений, которая с помощью абстрактного мышления и математического языка помогает понять и описать то, что изучается в данном конкретном примере.
Программа моделирования в физике и в науке вообще сводится к следующим этапам:
1) выяснение задания или задач, поставленных человеком самому себе или перед другими людьми:
2) поиск нужных элементов и их сочетаний, удовлетворяющих моделям, и создание вариантов моделей в памяти:
3) выражение вариантов моделей в виде вещественных объектов:
4) повторное восприятие и исследование физической модели, выявление непредвиденных качеств:
5) внесение поправок в модель или отказ от нее и начало работы над новой моделью.
По способу построения и средствам моделирования все модели можно условна разделить на два класса: материальные (вещественные) и идеальные (мысленные).
Материальные модели характеризуются тем, что они функционируют по естественным законам, независимо от деятельности человека. Их назначение– воспроизведение структуры, характера протекания и сущности изучаемого процесса. В материальных моделях используются аналогии. В частности, существуют электрические цепи, полностью аналогичные механическим системам.
В отличии от материальных моделей идеальные модели не имеют материальной основы, а конструируются в голове человека. Они могут фиксироваться при помощи рисунков, определенных символов (знаков), математических уравнений или просто описываться словами, Все прео6paзoвания и взаимосвязи элементов таких моделей осуществляются в сознании человека по формально-логическим, физическим правилам и законам [2].
Следует принципиально различать методы математического и физического моделирования. При математическом моделировании наиболее общим выражением требования объективной общности модели и оригинала является их изофоризм. Теоретической основой такого моделирования является теория подобия, одна из задач которой–установление зависимости между параметрами процессов, протекающих в объекте и модели.
Физическая модель, как уже подчеркивалось выше, не является копией какого-либо объекта или явления. Это определённая абстракция, в которой учитываются наиболее существенные, характерные черты изучаемых физических проблем или систем. Физические модели достаточно корректно описывают многие явления окружающего нас мира, они динамичны, постоянно совершенствуются и развиваются.
Роль моделей в научном познании Вселенной исключительно велика. На их основе наука занимается как систематизацией объектов, так и анализом их взаимодействия. В этом направлении в последние годы наметился исключительный прогресс. Бытует мнение, что научная информация каждые шесть лет удваивается и, таким образом, расширяются возможности науки. Наряду с увеличением объема информации, наука предлагает нам одновременно и приемы обобщения, позволяющие упростить картину и более широко взглянуть на изучаемые явления [3].
В поисках «философского камня» алхимики вынуждены были помнить огромное количество рецептов и специальных условий пpoтекания химических реакций. Сегодня все эти знания систематизированы при помощи атомных моделей, согласно которым, вокруг неподвижного ядра атома по орбите движутся электроны. Здесь ядро и электроны рассматриваются как материальные точки. Сложные циклы и эпициклы, которые были необходимы Птолемею для вычисления расположенных планет, были заменены более простой моделью Солнечной системы Коперником, что резко упростило и расширило возможности астрономов. Исторические примеры можно было продолжить, но и приведенных достаточно, чтобы сделать вывод об исключительно плодотворном научном методе познания Вселенной, в основе которого лежит концепция отыскания определенного порядка и закономерности в явлениях природы.
Литература:
- Ахтямов А. М. Идеализация в естественно–научном познании.–Казан, Казанского университета, 1988.
- Разумовский В. Г., Орлов В. А. Основная школа: проблемы обучения и создание учебника нового поколения //Физика в школе.– 2004.– № 5.– С. 28–35.
- Мамадазимов М. Методологические и дидактические основы содержания астрономии и методы ее обучения в системе непрерывного образования.–Ташкент, «Фан», 2004.
