Мир, в котором мы живём

Мы с вами живём в удивительном мире природы. Природа — это всё, что нас окружает, всё, что мы видим и слышим, всё, что используем в процессе жизни и труда. Природа — это Солнце и звёзды, бескрайние поля и леса, моря и горы, растения и животные. И люди, и всё, что создано людьми на Земле — это тоже неотъемлемая часть природы.

В природе мы можем встретить очень разнообразные тела: и очень большие, и невероятно маленькие. Но все они состоят из веществ. Названия некоторых веществ вам известны. Например, стакан изготовлен из стекла, сковородка — из чугуна, а стол — из дерева.

Живые тела называются организмами. К ним относятся бактерии, грибы, растения, животные и человек. Все они состоят из жиров, белков, углеводов и солей.

В природе всё постоянно изменяется. Так, весной на деревьях появляются зелёные листочки. А осенью они желтеют и опадают. За днём следует ночь. Речка течёт. А после дождя на небе появляется радуга, которая вскоре исчезает.

Вот эти все изменения, которые происходят в окружающем нас мире, называются явлениями природы.

Порой нас поражают явления грандиозных масштабов: извержение вулканов, цунами, появление кометы в Солнечной системе. Однако не меньше тайн скрыто и в простом одуванчике, капельке росы и маленькой белой снежинке.

Наш мир велик и многообразен. В нём всё взаимосвязано. А все, абсолютно все явления природы закономерны, то есть подчиняются определённым законам, которые действуют постоянно и безотказно. Человек, в отличие от других живых организмов, способен познавать эти законы и использовать их в своей повседневной жизни.

Почему сверкает молния? Будет ли сегодня дождь? Что произойдёт, если не полить растения дома на подоконнике? Подобные и другие вопросы мы задаём себе каждый день. А ответить на них помогают знания, которое накопило человечество за многие годы.

Очень давно, когда люди практически ничего не знали о природе знали мало, один человек (естествоиспытатель) изучал какие-нибудь явления, а потом пытался их объяснить своим ученикам. Так, постепенно, происходило накопление знаний. Но настало время, когда для дальнейшего познания окружающего мира понадобились усилия многих людей. Так появились учёные, каждый из которых исследовал определенную часть многообразных явлений природы.

Учёные создали разные науки о природе (их ещё называют естественными науками): физику, астрономию, биологию, географию, химию, геологию и экологию.

А главной целью этих наук, является познание законов природы и поиск применения полученных знаний в практической деятельности человека.

Одной из основных наук о природе является физика. Физика — это греческое слово, которое в переводе на русский язык означает «природа».

То есть физика — это наука о наиболее общих законах природы, о материи, её структуре, движении и правилах трансформации. А понятия физики и её законы лежат в основе всех естественных наук.

Физика изучает свойства разных тел и физические явления природы: механические (связаны с движением тел), тепловые, звуковые, световые, электрические и магнитные. А законы природы, открытые учёными-физиками, используются другими науками. Например, в астрономии физика объясняет, почему движутся планеты и почему светит Солнце. В химии — строение вещества. В географии — причину возникновения ветра. А современная медицина использует различные физические приборы для диагностики и лечения заболеваний.

Но и другие науки помогают физике. Например, математика. С её помощью описываются физические явления и законы. Математика позволяет установить связи между физическими величинами и представить их в виде формул и графиков.

Физика, являясь фундаментом техники, развивает её. Только знание законов природы, которые были открыты физиками, позволило человечеству построить быстроходные корабли, самолёты и космические ракеты. Сейчас нам трудно представить себе нашу жизнь без телевидения и интернета, без городского транспорта и электричества.

А техника создаёт приборы, позволяющие физике проникать в неразгаданные тайны природы, открывать новые явления. Мир техники просто необходим современному человеку.

Но какими бы умными ни были приборы, главное в развитии физики — это гениальность и упорный труд учёных всего мира.

В физике любой предмет называют физическим телом. Чем отличаются друг от друга физические тела? Очень многим. Например, они могут состоять из разных веществ или у них могут быть различные объём и форма. Серебряная и золотая ложки имеют одинаковые объём и форму, но состоят они из разных веществ — одна из серебра, а вторая из золота.

А вот эти предметы — кубик и шарик — имеют разные объём и форму. То есть, это разные физические тела. Но изготовлены они из одного и того же вещества — древесины.

Но кроме физических тел, есть ещё и физические поля. Их не всегда можно обнаружить с помощью органов чувств человека, однако легко выявить с помощью приборов. Примеры физических полей — поле вокруг магнита, поле вокруг наэлектризованного тела.

С физическими телами и полями могут происходить разнообразные изменения. В жаркий день вода в луже испаряется. А в холодный день замерзает. Лампочка излучает свет. А вот эти девочка и собака идут (движутся). Испарение, замерзание, излучение, движение и другие изменения, происходящие с физическими телами и полями, называются физическими явлениями.

Изучая физику, вы познакомитесь со многими физическими явлениями. Для описания свойств физических тел и физических явлений вводятся физические величины. Например, описать свойства деревянных шарика и кубика можно с помощью таких физических величин, как объём, масса. Движение (той же девочки или автомобиля) как физическое явление описывается с использованием таких физических величин, как путь, скорость, промежуток времени. Обратите внимание на основной признак физической величины: её можно измерить с помощью приборов или вычислить по формуле. Объем тела можно измерить мензуркой (мерным стаканом) с водой или, измерив длину, ширину и высоту линейкой, вычислить по формуле.

Все физические величины имеют единицы измерения. О некоторых единицах измерения вы слышали много раз: килограмм, метр, секунда, киловатт. Более подробно с физическими величинами мы с вами будем знакомиться в процессе изучения физики.

Интересно, что до XIX века не существовало самостоятельной профессии «физик». Этой наукой занимались врачи, математики, инженеры, философы. За время своего существования физика раскрыла перед человеком многие тайны окружающего мира. В настоящее время интересы учёных, занимающихся этой наукой, простираются далеко за пределы Земли. Физики стремятся установить законы, на основе которых устроена Вселенная, найти планеты у ближайших звёзд, пригодные для жизни.

Однако, чтобы изучать законы природы, необходимы терпение и настойчивость. Долгие годы понадобились человеку для того, чтобы придумать колесо, узнать, как зажечь костёр, построить корабль, выяснить, почему сверкает молния, вырастить растение с заданными свойствами, смастерить самолёт и, наконец, отправить человека в космос.

Наблюдения за повадками зверей, ростом и развитием растений познакомили человека с растительным и животным миром нашей планеты. Наблюдения за пожарами в лесу или степи во время грозы научили людей пользоваться огнём. Таким образом, наблюдение за явлениями природы тоже является одним из способов её изучения. Так, например, кропотливые наблюдения за движением облаков на нашей планете нужны для составления прогноза погоды.

Наблюдения являются одним из основных источников знаний о природе.

Наблюдение осуществляется с помощью органов чувств человека, а также с помощью приборов. Например, в результате повседневных наблюдений установлено, что непрозрачные тела в солнечный день дают тень. На основе дальнейших наблюдений были накоплены факты (результаты наблюдений), говорящие о том, что размеры тени изменяются в течение дня. Её длина самая большая утром и вечером, а самая малая — в полдень. Как объяснить данные факты? Для этого выдвигается гипотеза (то есть предположение или догадка). Если гипотеза верна, то из неё вытекают полезные следствия.

Гипотез может быть несколько. В рассмотренном примере гипотеза состоит в том, что свет распространяется прямолинейно. Гипотеза иногда может быть и ошибочной, неверной. Тогда выдвигается новая гипотеза.

Гипотеза объясняет известные факты и предсказывает новые, ещё неизвестные. Например, что могут образовываться тень и полутень, если источников света несколько или источник один, но он большой. Далее следует заключительный этап научного познания — опыт, или экспериментальная проверка гипотезы. Опыты проводятся в лаборатории.

Опыты, проводимые с двумя источниками света и с одним источником больших размеров, показали, что размеры тени, а также наличие тени и полутени полностью подтверждают гипотезу о прямолинейном распространении света.

Если гипотеза подтвердилась, то она становится законом. Гипотеза существует до тех пор, пока не появляются новые факты, которые ей противоречат.

Но следует помнить, что полностью воспроизвести природное явление в лаборатории практически никогда не удаётся. Дело в том, что во время опыта мы меняем реальное природное явление на другое, которое похоже на него своими главными свойствами. Этот метод называется моделированием.

Существует много физических явлений, экспериментальное изучение которых связано с большим риском для человека. Как устроена шаровая молния? Что происходит при взрыве атомной бомбы? Почему Солнце является источником тепла и света?

Моделирование таких процессов помогают осуществить компьютеры. На экране дисплея оживают страшные явления: взрыв атомной бомбы, смерчи и ураганы, столкновение быстро движущихся автомобилей. Изучение физических моделей позволяет учёным сделать важные открытия.

Часто простое наблюдение может привести к неправильному выводу. Для того чтобы твой вывод точнее отражал существо явления или свойства изучаемого тела, мы будем производить измерения.

Измерение — важный способ изучения природы. Но этот метод изучения природы мы обсудим с вами в следующий раз.

А сейчас, в качестве закрепления материала, попробуйте расшифровать отрывок из стихотворения известного русского поэта Александра Сергеевича Пушкина:

О сколько нам открытий чудных

Готовят просвещенья дух,

И опыт, сын ошибок трудных,

И гений, парадоксов друг,

И случай, бог-изобретатель.