 |
 |
 |
|
|||||||||
|
 | |||||||||||
|
 |
||||||||
|
МЕНЮ
|
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Моделирование, как необходимый научный метод познания и его связь с детерминированными и стохастическими методами ИЗУЧЕНИЯ ЛЮБОГО явления или процессаМоделирование, как необходимый научный метод познания и его связь с детерминированными и стохастическими методами ИЗУЧЕНИЯ ЛЮБОГО явления или процессасмотреть на рефераты похожие на "Моделирование, как необходимый научный метод познания и его связь с детерминированными и стохастическими методами ИЗУЧЕНИЯ ЛЮБОГО явления или процесса " ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ Новочеркасский государственный технический университет ПЕТРОВ ИГОРЬ АЛЬБЕРТОВИЧ, ассистент каф. СМ, СиПМ НГТУ, соискатель кафедры “Сопротивление материалов, строительная и прикладная механика”. Моделирование как необходимый научный метод познания и его связь с детерминированными и стохастическими методами ИЗУЧЕНИЯ ЛЮБОГО явления или процесса Р Е Ф Е Р А Т Реферат представлен для сдачи кандидатского экзамена по философии. Научный руководитель Зарифьян Александр Захарович, профессор, д-р техн. наук, зав. каф. “Сопротивление материалов, строительная и прикладная механика”. Руководитель по кафедре философии Ефимов Владимир Иванович, доцент, канд. фил. наук. Новочеркасск — 1996 г. С О Д Е Р Ж А Н И Е |ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |3 | В В Е Д Е Н И Е Бурный рост промышленности и науки во всех сферах человеческой
деятельности привели в настоящее время к такому положению вещей, что
создание и разработка каких-либо новых технологий, технических средств Одной из таких обязательных сторон научного исследования является метод моделирования, без которого не обходится ни одна конструкторская и ни одна исследовательская работа. По этой причине, в реферате сделан значительный акцент на метод моделирования как необходимый научный метод познания явлений природы и использование этого познания для практических целей [4]. 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК НЕОБХОДИМЫЙ ЭТАП ПОЗНАНИЯ СУЩНОСТИ ИЗУЧАЕМОГО ЯВЛЕНИЯ ИЛИ ПРОЦЕССА ПРИ РАЗРАБОТКЕ ЕГО ТЕОРИИ Всякое вновь изучаемое явление или процесс бесконечно сложно и
многообразно и потому до конца принципиально не познаваемо и не изучаемо. Какие стороны изучаемого явления необходимо сохранить в модели и какие отбросить, зависит от постановки задачи исследований. Цель и задачи исследований формулируются перед началом разработки теории еще неизученного явления или уточнения уже существующей теории с целью более адекватного описания изучаемого процесса или явления [7]. Построение теории начинается с выбора некоторого достаточного множества понятий и определения тех объектов, с которыми будет оперировать формируемая теория. Иногда список исходно определяемых понятий и объектов называют терминами теории. Они должны быть определены так, чтобы воспринимались любым исследователем однозначно. Далее необходимо ввести, при построении модели явления, самые необходимые свойства определяемых объектов (“кирпичей” теории) и правила их взаимодействия и преобразования. Список введенных свойств и правил должен быть полным, т. е. таким, оперируя с которым можно осуществить любое действие по решению поставленных в исследовании задач и доведения решения логического и однозначного результата. Указанный список должен быть логически непротиворечивым, иначе создаваемая теория приведет к ошибочным заключениям. Вводимые правила должны быть выполнимы, а результаты их использования однозначными и определенными. Выделенное множество объектов-терминов теории и правил их преобразования должно допускать проверку практикой или иными надежными методами. При этом выбранная модель должна обеспечивать необходимую точность результатов [6]. В философском смысле дать определение некоторому понятию-термину — это значит подвести более узкое определяемое понятие или подпонятие под более широкого и указать отличительную особенность. Это означает, что, давая определения вводимым в теорию терминам, мы определяем их в конце концов через ряд неопределимых исходных понятий. Тем самым становится возможным неоднозначное толкование, которое позволяет прилагать сформулированную теорию к любым явлениям, имеющим в своей основе аналогичные структуры исходных понятий. Так, например, в курсе геометрии в разделе планиметрия понятие точки не вводится, а понятие отрезок прямой o-b вводится как континуальное множество точек — последовательность точек c, ведущих из начальной точки отрезка o к конечной точке b, имеющее наименьшую длину [pic] Рис. 1 Путем продолжения отрезка в направлении от точки d к с получаем полупрямую, а продолжая отрезок и в противоположную сторону от точки d, будем иметь бесконечную прямую(рис. 1). В дальнейшем, точки рассматриваются как места пересечения линий. Рассмотрим проективные модели Римана: проведем через точку o прямой перпендикуляр (рис. 2), на котором отметим точку o p, на отрезке o-o p, как на диаметре, построим окружность, касающуюся прямой в точке o. Точку o назовем полюсом. [pic] Рис. 2 Соединим полюс с точками d, c и b, каждая из приведенных проектирующих
прямых пересекает окружность в точках d (, c ( и b (. Очевидно, между
точками d и d (, c и c (, b и b (, имеется взаимооднозначное соответствие. Возьмем плоскость N, в точке o которой поместим сферу диаметром o-o p. Рассматривая точку o p как полюс проектирования, спроектируем [pic] Рис. 3 прямыми, проходящими через полюс o p, расположенные в плоскости N, то точки
d, c, b на поверхность сферы в виде точек-образов d (, c (, b (. Как и в
линейном случае (рис. 2) между точками d, c, b и их проективными образами d 2. ГИПОТЕЗЫ КАК НЕОБХОДИМЫЕ ПРИЗНАКИ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ СВОЙСТВА РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ МОДЕЛИ ИЛИ ПРОЦЕССА Изучение всякого непознанного явления начинается с наблюдения его проявления в природе или в лаборатории. Сделанные наблюдения позволяют высказать ряд исходных предположений (гипотез), позволяющих объяснить на модели изучаемое явление и его свойства. Справедливость высказанных гипотез проверяется экспериментом. Подтвержденные экспериментом гипотезы путем логических рассуждений желательно оформленных в виде математического описания и построения превращаются в теорию исследуемого явления. При этом высвечиваются две стороны явления — качественное и количественное [1]. Таким образом, модель изучаемого явления с помощью вводимых гипотез приобретает ряд свойств, опираясь на которые можно путем математических и логических действий проследить, как принятая модель взаимодействует с окружающими объектами и, следовательно, как она реагирует на внешнее воздействие. При этом варианте возможно, что и первоначальное свойство модели изменится [5]. Проиллюстрируем роль вводимых гипотез на примерах. Для хранения сжатого газа при высоких давлениях обычно применяются
тонкостенные цилиндрические резервуары-баллоны, представляющие собой
цилиндрическую оболочку вращения. Оболочка считается тонкостенной, если
толщина стенки в 20-30 раз меньше диаметра баллона. Такая оболочка может
рассчитываться по безмоментной теории, следовательно элемент стенки баллона
работает только на растяжение-сжатие, таким образом гипотеза о малой
толщине стенки сводится к тому, что изгибающими моментами, возникающими в
стенке баллона можно пренебречь; в этом случае для определения действующих
в оболочке нормальных напряжений можно пользоваться известным уравнением [pic] где [pic], [pic] — радиусы меридиана кольцевого сечения; [pic] — давление газа; [pic] — толщина стенки. Из этого уравнения выходит, что меридиональные нормальные напряжения Для расчета толстостенной цилиндрической оболочки приходится применять моментную теорию, основанную на гипотезе, что и в стенке оболочки действуют наряду с нормальными напряжениями еще и поперечные силы и изгибающие моменты (рис. 5). Это уточненная модель приводит к совершенно иным уравнениям (дифференциальному уравнению четвертого порядка) [pic] [pic] где W — перемещение элемента стенки резервуара в радиальном направлении; [pic] Рис. 4. [pic] [pic] Рис. 5. [pic] — упругая постоянная стенки; [pic]— модуль упругости материала; [pic] — толщина стенки резервуара; [pic] — удельный вес жидкости в резервуаре; [pic] — глубина жидкости в резервуаре; [pic] — коэффициент Пуассона. Изменение гипотезы привело к резкому усложнению модели и к более сложному алгоритму расчета оболочки на прочность. Рассмотрим еще один пример из физики. В классической механике Галилея-Ньютона при рассмотрении движения материального тела в пространстве вводятся, на первый взгляд, совершенно естественные гипотезы о том, что масса движущегося тела от скорости его движения не зависит, а время, отсчитываемое как в покоящейся, так и в движущейся инерционной системе отсчета, одинаково. При скоростях движения, близких к скорости света, такие гипотезы оказываются не верны и их приходится заменять гипотезами специальной теории относительности, предложенной Альбертом Эйнштейном. Специальная теория относительности представляет собой современную физическую теорию пространства и времени. В специальной теории относительности, как и в классической Объединение специальной теории относительности и классических представлений об абсолютном времени, идущем одинаково во всех системах отсчета, приводят к абсурду, что световой сигнал должен одновременно достигать точек пространства, принадлежащих двум различным сферам. В специальной теории относительности ход времени в разных инерционных системах отсчета различен. Соответственно, промежуток времени между какими- либо двумя событиями относителен. Он измеряется при переходе от одной инерционной системы к другой. В частности, относительна одновременность двух событий, происходящих в разных точках пространства. События, связанные причинно-следственной связью, не могут совершаться одновременно ни в одной системе отсчета, так как всякое следствие обусловлено каким-то процессом, вызываемым причиной. Между тем любой процесс (физический, химический, биологический) не может протекать мгновенно. Поэтому относительность ни в коей мере не противоречит причинности. В любой инерциальной системе отсчета события-следствия всегда совершаются позже, чем его причина. Из гипотез специальной теории относительности, а также из однородности и изотропности пространства и однородности времени следует, что соотношение между координатами и временем одного и того же события в двух инерциальных системах отсчета выражаются преобразованиями Лоренца, а не преобразованиями Галилея, как это считается в классической Ньютоновской механике. Преобразования Лоренца имеют простейший вид в случае, когда
сходственные оси декартовых координат неподвижной и движущейся инерциальных
систем попарно параллельны. Причем движущаяся система перемещается
относительно неподвижной со скоростью вдоль оси OX. При этом преобразования [pic] [pic] [pic] где c — скорость света в вакууме. Преобразования Лоренца показывают, что при переходе от одной
инерциальной системы отсчета изменяются не только пространственные
координаты рассматриваемых событий, но и соответствующие им моменты времен. Из преобразования Лоренца следует, что линейный размер тела, движущегося относительно инерциальной системы отсчета, уменьшается в направлении движения. Это изменение продольного размера при движении называется Лоренцовым сокращением [pic]. Поперечные размеры тела не зависят от скорости его движения и одинаковы во всех инерциальных системах отсчета Итак, линейные размеры тела относительны. Они максимальны в той системе отсчета, относительно которой тело покоится — эти размеры тела называются его собственными размерами В релятивистской динамике, в отличие от классической, масса
материальной точки не постоянна, а зависит от скорости этой точки. [pic] где m0 — масса покоя частиц. В релятивистской механике делается важный вывод, что масса и энергия находятся в зависимости [pic] Приведенные примеры показывают, что простая замена исходных гипотез может приводить к серьезнейшим изменениям свойств модели явления. 3. ПРЕДСКАЗАНИЯ — ВАЖНЕЙШИЙ КРИТЕРИЙ ИСТИННОСТИ РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ ТЕОРИИ После построения теории исследуемого явления делаются и анализируются важнейшие выводы, вытекающие из сформулированной теории, справедливость которых проверяется по специально разработанной методике с помощью специальных экспериментов [3]. Если логические предсказания, вытекающие из построенной теории имеют место в действительности и во всех случаях, то разработанная теория признается верной. Других способов проверки истинности теории не существует. Одновременно с проверкой истинности выявляются границы применимости созданной теории. В случаях, когда теория не подтверждается экспериментальной проверкой, то устанавливаются границы ее применимости, за пределами которых теория должна быть уточнена путем добавления новых или замены введенных ранее гипотез. 4. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ ТЕОРИИ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАДАЧАМ После того, как разработанная теория выдержала экспериментальную проверку и опыты показали, что она справедлива и применима к поставленным практическим задачам, разрабатываются методики и аппаратура для реализации полученных результатов. 5. СВЯЗЬ МОДЕЛИРОВАНИЯ С ДЕТЕРМИНИРОВАННЫМИ И СТОХАСТИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ ИЗУЧЕНИЯ ЯВЛЕНИЯ Выше были приведены ряд примеров, касающихся применяемых в науке
моделей из области геометрии, картографии, математики, строительной
механики, теории упругости, классической динамики и теории относительности. Однако такое положение имеет место далеко не всегда. Известны явления, сущность которых в своей основе содержит существенную случайную компоненту. Такие явления и модели называются стохастическими. Философия признает наряду с детерминированностью еще и случайность, которая рассматривается не как царство произвола, а как философскую категорию, обозначающую случайность как специфическую форму проявления необходимости в природе, случай, когда параллельно основному изучаемому процессу протекают независимые и неуправляемые сопутствующие процессы, пути развития которых, пересекаясь, суммируются, давая всплески и выбросы случайных компонентов. В основе стохастической теории случайных процессов могут быть положены два различных подхода. Первый из них основан на использовании теории многомерных функций распределения случайных величин и второй — на основе корреляционной теории случайных процессов. З А К Л Ю Ч Е Н И Е Постоянное расширение масштабов исследований в науке позволит обеспечить глубокие качественные изменения в двух взаимодействующих сферах материального мира, природы и общества, имеющие тождественные и различные черты. Природа — объективная реальность, существующая в виде неорганического мира. Общество — это высшая форма развития материального мира, закономерно выделившаяся из природы. Развитие науки возможно лишь при условии, что она постоянно будет учитывать запросы производства в двух взаимодействующих сферах материального мира [2] . Научная и практическая деятельность исследователя, тесно связанная с научно производственной активностью с применением теоретических знаний и логических средств: анализ и синтез, обобщение и абстрагирование, индукция и дедукция, аналогия, моделирование, прогнозирование и другие научные подходы. На различных этапах исследований теоретические знания определяют цель, проблему и гипотезу. Эксперименты логически обосновывают объект исследования. На этапе проведения эксперимента и получения исходных эмпирических данных теоретические знания выполняют роль ориентиров в восприятии, осознании, фиксации и истолковании полученных результатов. На этапе логико-теоретической обработки эмпирических зависимостей теоретические знания составляют основу анализа и синтеза, обобщения и интерпретации результатов. На указанных этапах логические средства активно используются, влияя на процесс экспериментального исследования и одновременно воспринимая его обратное действие [4]. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ |1. |Аверьянов А.Н. Системное познание мира: методологические проблемы. | Р Е Ц Е Н З И Я на реферат по философии “Моделирование как необходимый науч- ный метод познания и его связь с детерминированными и стохасти- ческими методами изучения любого явления” соискателя ПЕТРОВА И.А. Реферат посвящен необходимому научному этапу познания сущности любого
явления или процесса. Рассматриваются вопросы о выборе гипотез, описывающих
свойства выбранной модели, даются оценки построения качественной и
количественной теории изучаемого процесса и роли предсказания как
важнейшего критерия истинности разрабатываемой теории процесса. В целом реферат отвечает требованиям, предъявляемым к работам при сдаче кандидатского экзамена по разделу “Философские методы научного познания”. Научный руководитель профессор, д-р техн. наук ЗАРИФЬЯН А.З. |
РЕКЛАМА
|
|||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
| БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА | ||
 |
© 2010 | |