Системно-элементный метод моделирования в науке

Содержание предыдущих параграфов главы 3 может служить иллюстрацией того, как в науке используется системно-элементный метод моделирования «устройства» природы. Суть этого метода, или подхода к изучению какого-либо объекта естествознания, заключается в том, чтобы представить предмет изучения с двух точек зрения.

Во-первых, как систему, содержащую в себе совокупность элементов, как правило, меньшего масштабного уровня.

Во-вторых, тот же предмет представить в качестве бесструктурного элемента системы большего масштабного уровня.

При этом возникает модель соподчинения подсистем в систему, которую называют иерархией уровней организации, т. е. модель связей нижних уровней с верхними. Подобные модели дают представление о том, из чего построена конкретная система и каковы связи между элементами-подсистемами.

Выбор точки зрения зависит от уровня действующих на предмет исследования сил или потоков энергии. Если они не вскрывают внутренние связи в системе, то она может считаться однородной и не имеющей в себе каких-то составляющих.

Приведем пример. В химических реакциях участвуют внешние, валентные уровни электронных оболочек атомов. При этом строение ядер не имеет значения, достаточно считать их однородными, положительно заряженными шариками очень малых размеров.

Другой приер. Во многих ядерных реакциях можно пренебрегать внутренним строением протонов и нейтронов. Состав ядра в этих случаях определяется по положению элемента в периодической системе Д.И. Менделеева. Порядковый номер элемента покажет число протонов в ядре (и соответственно число электронов). Так как массы протона и нейтрона отличаются незначительно, число нейтронов определится разностью величин атомной массы (выраженной в относительных единицах массы) и порядковым номером элемента.

В других обстоятельствах, например при исследовании структуры молекул, особенно органических, необходимо знать не только из каких атомов состоит молекула, но и как именно они расположены в пространстве. Различная конфигурация атомов в изомерах (молекулах с одинаковым составом) приводит к различной в химической активности изомеров.

Производя последовательно декомпозицию сложной системы на подсистемы, мы в определенной мере стремимся к упрощению описания сложной системы через введение более простых частей. Это так называемый редукционизм, который не всегда оправдан в естествознании. Более того, как следует из описанных выше структурных уровней организации микромира, уровень сложности атома не становится меньше, чем для молекулы, сложность ядра не уступает сложности самого атома, тем более сложным является уровень кварков. Поэтому классическая парадигма простого устройства природы по принципу «То, что находится внизу, подобно тому, что находится вверху» в современном естествознании сменяется другой - ее можно назвать фрактальной парадигмой. В ее рамках (см. определение парадигмы) фрактальность объектов природы (самоподобие структур при изменении пространственных масштабов) понимается как сохранение сложности подсистем при переходе от одного уровня организации микромира к другому.

Задания для самостоятельной работы

  • 1. Изобразите в рабочей тетради планетарную модель для атома антиводорода.
  • 2. Приведите варианты наборов цветовых зарядов трех кварков для модели строения нейтрона (см. рис. 33). Сколько вариантов Вы сможете получить? Попробуйте найти это число рассуждениями.
  • 3. Определите величину электрического заряда для гиперонов, расположенных на кварковой схеме (см. рис. 35) по углам треугольника и в его центре.
  • 4. Каким значением квантового спинового числа должен обладать пентакварк (мезобарион)?
  • 5. Приведите пример декомпозиционной модели структуры какой- либо организации (производственной, сервисной или общественной).
  • 6. Почему можно сказать, что естествознание является культурой моделирования?
  • 7. Какие цветовые заряды должен нести испускаемый глюон, чтобы зеленый кварк «перекрашивался» в красный?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >