Fysikaalinen määrä on yksi tieteellisen ja teknisen terminologian tärkeimmistä käsitteistä. Päävaatimus termeille ja määritelmille on määriteltävän käsitteen tarkkuus ja yksiselitteisyys, koska sanotun merkitys ja ymmärtäminen riippuu siitä, mitä fysikaalisella suurella tarkalleen tarkoitetaan. Tieteellisessä ja teknisessä kirjallisuudessa tästä käsitteestä ei kuitenkaan vielä ole yhtä tulkintaa. Fysikaaliselle suurelle on annettu lukuisia määritelmiä eri lähteissä . Harkitse useita konteksteja esimerkkinä.
1. Fysikaalinen määrä , ominaisuus, ominaisuus, joka on laadullisesti yhteinen monille fyysisille objekteille (fyysiset järjestelmät, niiden tilat jne.), mutta jokaiselle esineelle kvantitatiivisesti yksilöllinen [1]
2. Fysikaalinen määrä on aineellisen esineen tai ilmiön mitattavissa oleva laatu, merkki tai ominaisuus, joka on aineellisille esineille tai prosesseille, ilmiöille laadullisesti yhteinen, mutta jokaiselle kvantitatiivisesti yksilöllinen [2]
3. Fyysinen määrä , ─ aineellisen maailman fyysisten esineiden tai ilmiöiden ominaisuus , joka on laadullisesti yhteinen monille esineille ja ilmiöille, mutta jokaiselle yksilöllinen määrällisesti. [3]
4. Fysikaalinen suure (toisin kuin matemaattinen) on jonkin kohteen (fyysisen järjestelmän, ilmiön tai prosessin) ominaisuuden ominaisuus, joka on laadullisesti yhteinen monille fysikaalisille objekteille, mutta jokaiselle esineelle kvantitatiivisesti yksilöllinen. [neljä]
5. Fysikaaliset suureet - fyysisten kappaleiden, tilojen tai prosessien mitattavissa olevat ominaisuudet tai ominaisuudet , jotka voidaan kvantifioida ja joita voidaan käyttää luonnonilmiöiden kuvaamiseen matemaattisten yhtälöiden avulla. [5]
Yllä olevista yhteyksistä seuraa, että fyysisen suuren kaksi ensimmäistä määritelmää eivät ole yhteensopivia kolmannen ja neljännen määritelmän kanssa, ja viidennessä kontekstissa tunnistetaan erilaisia käsitteitä: ominaisuus ja ominaisuus . Tässä herää kysymys, mitä pitäisi ymmärtää fysikaalisena suureena: todellisen fyysisen objektin ominaisuus (kontekstit 1 ja 2) tai abstraktio (mentaalinen malli) sanallisen, graafisen jne. kuvauksen muodossa (ominaisuus) tämän ominaisuuden (kontekstit 3 ja 4) .
Toisin sanoen fyysisen suuren käsitteen määritelmissä on niin sanottu kategorinen epäselvyys . Fysiikassa ja muissa luonnontieteissä käsitellään useimmiten seuraavia luokkia:
Kognitioprosessin ydin on ideamaailman muodostuminen, joka heijastaa parhaiten esineiden maailmaa. [6] [7] Analysoidaan konteksteja siltä kannalta, kuuluuko fysikaalisen suuren käsite yllä oleviin luokkiin. Ensimmäisessä ja toisessa kontekstissa fyysinen määrä ymmärretään aineen objektiiviseksi ominaisuudeksi (esine maailmasta), joka todella on olemassa tietoisuutemme ulkopuolella. Se voi olla vuorovaikutuksessa muiden kappaleiden kanssa (voima), siirtyä (energia), levitä (lämmönsiirto, diffuusio), liueta, mitata, esimerkiksi: inertia - paino, paine - painemittari, lämpötila - lämpömittari ; muuttaa energiaa työksi jne. Kolmannessa ja neljännessä kontekstissa fyysinen suure ei ymmärretä jo tutkittavan kohteen ominaisuutena, vaan sen ominaisuutena (objekti ideamaailmasta), joka ei ole todellisuus, ja siksi sitä ei voida mitata ja varastoida mittauslaitteeseen mittayksikkönä, altistaa fysikaaliselle tai kemialliselle hyökkäykselle. Esimerkiksi massa ei voi roikkua köydessä tai painaa tukea, tilavuus ei voi liikkua (putkea pitkin) jne. Viidennessä yhteydessä fyysinen suure ymmärretään sekä esineen ominaisuutena että sen ominaisuutena.
Yllä olevaa sekä lukuisia muita esimerkkejä analysoimalla voidaan päätellä, että fyysisellä suurella on kategorinen moniselitteisyys , koska joissain tapauksissa se tarkoittaa todellisen kohteen, prosessin, ilmiön ominaisuutta ja toisissa sen kvantitatiivista ( numeerinen) ominaisuus. Ilmeisesti itse ominaisuus (esine) ja sen määrällinen ominaisuus ─ fyysinen määrä ─ eivät ole sama asia, kuten kahvi ei ole sama juoma ja kahvi on sana, joka ilmaisee kahvilan nimeä tai pakkauksessa olevaa tekstiä. R. V. Pohl kiinnitti huomion asioiden ja fysikaalisten määrien sekoittamisen hyväksymättömyyteen pitkään: Kaikissa fyysisissä kokonaisuuksissa on välttämätöntä erottaa selvästi paino, eli metallipala, painosta eli voimasta. Meidän on korostettava sanan massa näennäisen hävittämättömän käytön kehon sijaan . Uudelleen ja uudestaan löydämme esimerkiksi oppikirjoista riippuvan kappaleen sijasta merkkijonoon riippuvan massan. [kahdeksan]
Mistä johtuu fysikaalisen suuren käsitteen kategorinen epäselvyys? Vastaus tähän kysymykseen liittyy läheisesti mittaushistoriaan. Fyysisten kappaleiden ominaisuuksien (fysikaalisten ominaisuuksien) kvantitatiivinen ominaisuus saadaan mittauksilla, joiden tuloksena saadaan lukuja, joille voidaan suorittaa tiettyjä matemaattisia operaatioita. Historiallisesti näille luvuille on annettu samat nimet kuin mitattavalle omaisuudelle. Korostaakseen sitä, mitä yksikkömittaksi otettiin kutakin numeroa hankittaessa, kullekin ominaisuuden yksikköosalle alettiin antaa nimi, joka usein osui samaan ruumiin nimen kanssa, joka tallensi mitatun ominaisuuden yksikköosan (jalka). , tuumaa, kyynärää jne.) Tämän seurauksena tällaiset mittaukset alkoivat saada nimettyjä lukuja ─ fyysisiä suureita . Koska fysikaalisen suureen koostumus sisältää puhtaan luvun – ihmismielen tuotteen (objekti ideamaailmasta), niin fyysinen määrä itsessään tulisi liittää ideamaailman esineeseen. Yllä olevan perusteella seuraava määritelmä:
Fysikaalinen suure on yleisin käsite (kategoria), jonka avulla voidaan kvantitatiivisesti ilmaista kappaleiden, ilmiöiden tai prosessien ominaisuuksia ja kuvata luonnonilmiöitä matemaattisten yhtälöiden avulla.
toisin sanoen:
Fysikaalinen määrä on fyysisen kohteen, järjestelmän, ilmiön tai prosessin ominaisuuden kvantitatiivinen ominaisuus). [9]
Tämä määritelmä täyttää täysin nykyaikaiset tarkkuuden ja kategorisen yksiselitteisyyden vaatimukset. (On huomattava, että metrologian kirjallisuudessa ja aiemmissa standardeissa otettiin historiallisista syistä erilainen (vanhentunut) määritelmä fyysisen suuren termille, mikä on ristiriidassa yllä olevan kanssa, esimerkiksi GOST 16263-70. [10 ] Kuitenkin Venäjän federaatiossa ja viidessä muussa IVY-maassa voimassa olevien valtioiden välistä standardointia koskevien suositusten RMG 29-2013 mukaan termi fyysinen määrä poistettiin ja korvattiin termillä määrä samassa (vanhentunut) merkityksessä [11].
Fysikaalinen suure ei ole esineen ominaisuus, vaan sen numeerinen ominaisuus, mittaustulos (nimetty luku) on esine ideamaailmasta. Tästä seuraa, että sitä on mahdotonta mitata, aivan kuten on mahdotonta mitata minkä tahansa esineen painoa sen valokuvasta tai sanallisesta kuvauksesta. Siksi metrologiassa vakiintunut ilmaisu " fysikaalisten suureiden mittaaminen " tulisi korvata fysikaalisten ominaisuuksien mittauksella. Ilmaisussa energia ─ liikkeen mitta energialla on fyysisen suuren merkitys, koska on mahdotonta määritellä tiettyä liikkeen osaa, jota ilmaistaan sanalla energia. Koska fyysinen määrä ei ole objektiivinen todellisuus, se ei voi olla joko osa ominaisuudesta tai tätä osaa varastoiva kappale. Tästä johtuen tässä mittaa ei pitäisi jo ymmärtää objektiivisena todellisuutena (osa mitatusta ominaisuudesta tai standardi, joka tallentaa tämän osan), vaan mitattavan ominaisuuden (tässä liike) kvantitatiivisena (numeerisena) ominaisuutena. Koska mitta on moniselitteinen termi, korostaaksemme sitä, että termi energia viittaa fyysiseen suureen (eikä itse liikkeeseen), yllä olevaa lausetta tulisi selventää seuraavasti: energia on liikkeen määrällinen ominaisuus. Vastaavasti: massa ei ole inertian mitta, vaan kappaleen hitauden määrällinen ominaisuus.
Nykyaikaista tieteellistä ja teknistä terminologiaa on luotu ja parannettu vuosisatojen aikana. Tieteen kehityksen yhteydessä monet tieteelliset teoriat vanhentuivat, korvautuivat uusilla, ja niiden myötä termit ja määritelmät muuttuivat tai vanhoihin käsitteisiin lisättiin uusi merkitys. Samanaikaisesti lähitieteissä ja jopa saman tieteen eri osissa näitä samoja termejä käytettiin edelleen aiemmissa merkityksissään. Esimerkiksi termiin lämpö, riippuen hyväksytystä lämpöteoriasta, investoitiin täysin erilaisia merkityksiä ja investoidaan edelleen. Kaloriteoriassa lämpö on painoton neste ─ kalori, mekaanisessa lämmön teoriassa ─ pienimpien aineen hiukkasten liikkeen muoto (tyyppi), molekyylikineettisessä teoriassa ─ energian mikrofyysinen siirto kehosta toiseen, jne. jne. Fysiikassa ja termodynamiikassa ei ole epäselvämpää käsitettä kuin lämpö tai lämpö. Se ei ole ainutlaatuinen, kuten yllä näkyy, ja termi fyysinen määrä . Fysikaalisten määrien (esimerkiksi teho) mittauslauseiden stabiiliuden ymmärtämiseksi energia on liikkeen mitta, massa inertian mitta, jossa fyysiset suureet toimivat objektiivisena todellisuutena, on tarpeen kääntyä historian puoleen. toimenpiteiden esiintymisestä. Aluksi mittaina käytettiin ihmiskehon osia (oikeita asioita), joita kutsuttiin mittayksiköiksi, esimerkiksi jalan jalka ─ jalka, peukalon paksuus ─ tuuma, kyynärvarren pituus ─ kyynärpää, jne. Itse mittausprosessi, esimerkiksi laudan paksuus, koostui peukalon laittamisesta laudalle; aineen (kudoksen) määrä määritettiin kiertämällä se kyynärvarren ympärille; kauran määrä määritettiin tietynkokoisessa astiassa olevalla kaura-annoksella, jota kutsuttiin mittariksi, määrittämällä (mittaamalla) tällaisten annosten lukumäärä ─ mittoja tietyssä kaurakasassa. Näin ollen itse esineet mitattiin (laudat, aine, kaura jne.) tai tarkemmin sanottuna niiden ominaisuudet (pituus, inertisyys, elastisuus, kovuus jne.) samoilla asioilla (sormi, kyynärpää, kauran mitat, painot) jne., joka sisältää osan (mitta) mitatuista ominaisuuksista. Tällaista kohteiden ja ilmiöiden ominaisuuksien kokeellista vertailua näiden ominaisuuksien mittoihin (osiin) kvantitatiivisten arvioiden saamiseksi kutsutaan mittaukseksi. Näin ollen metrologiassa mittausprosessia itse (alkuvaiheessa) johti fysikaalisen suuren käsitteen kategoriseen epäselvyyteen .
Gomojunov K.K. Teknisten tieteenalojen opetuksen parantaminen // Opetustekstien analyysin metodologiset näkökohdat. – Leningradin yliopisto. - L. , 1983. - 206 s.