Meranie vo vede znamená identifikáciu kvantitatívnych charakteristík skúmaných javov. Účelom merania je vždy získať informácie o kvantitatívnych charakteristikách objektov, organizmov alebo udalostí. Nemeria sa samotný predmet, ale len vlastnosti resp Vlastnosti objekt. V širšom zmysle je meranie špeciálny postup, ktorým sa čísla (alebo radové hodnoty) priraďujú veciam podľa určité pravidlá... Samotné pravidlá spočívajú v stanovení súladu medzi niektorými vlastnosťami čísel a niektorými vlastnosťami vecí. Možnosť tejto korešpondencie dokladá význam merania v pedagogike.

V procese merania sa vychádza z predpokladu, že všetko, čo existuje, sa nejakým spôsobom prejavuje alebo na niečo pôsobí. Všeobecným účelom merania je určiť takzvanú modalitu jedného ukazovateľa voči druhému meraním jeho „váhy“.

Rozmanitosť duševných, fyziologických a spoločenských javov je obvyklé nazývať premenné, pretože sa líšia v individuálnych hodnotách u jednotlivých jednotlivcov alebo v iný čas ten istý jedinec. Z hľadiska teórie merania treba rozlišovať dva aspekty: a) kvantitatívnu stránku - frekvenciu určitého prejavu (čím častejšie sa prejavuje, tým vyššia je hodnota vlastnosti); b) intenzita (veľkosť alebo sila prejavu).

Merania je možné vykonávať na štyroch úrovniach. Štyri úrovne budú zodpovedať štyrom mierkam.

Mierka [< лат. scala – лестница] – инструмент для измерения непрерывных свойств объекта; представляет собой числовую систему, в которой отношения между различными свойствами объектов выражены свойствами числового ряда. Шкала есть способ упорядочивания объектов произвольной природы. В педагогике, психологии, социологии и других spoločenské vedy na štúdium sa používajú rôzne stupnice rozdielne vlastnosti pedagogické a sociálno-psychologické javy.

Spočiatku boli identifikované štyri typy číselných systémov, ktoré definujú štyri úrovne (alebo stupnice) merania. Presnejšie, tri úrovne, no tretia úroveň je rozdelená na ďalšie dve podúrovne. Ich oddelenie je realizovateľné na základe tých matematických transformácií, ktoré umožňuje každá stupnica.

1) Menná stupnica (nominálna).

2) Stupnica poradia (hodnosť, poradové číslo).

3) Metrické stupnice: a) stupnica intervalov, b) stupnica proporcií (proporcionálne, pomerové).

Metrická mierka môže byť relatívna (mierka intervalov) a absolútna (mierka proporcií). V metrických mierkach tvorí nosič stupnice vzťahy prísneho poriadku, ako napríklad v časových mierkach, mierkach, teplotách atď.


Pri absolútnom type metrickej stupnice sa ako referenčný bod vyberie určitá absolútna značka, napríklad meranie dĺžky a vzdialenosti v porovnaní so štandardom (Petyova výška je 92 cm, vzdialenosť z jedného mesta do druhého je 100 km) .

V relatívnych mierkach je referenčný bod viazaný na niečo iné. Napríklad Peťa je vysoký ako tretiak, dĺžka boa constrictor sa rovná tridsiatim dvom papagájom, chronológia sa na Západe viaže na Narodenie Krista, nultý bod moskovského času slúži ako orientačný bod pre celé územie Ruská federácia a Greenwichský nultý čas pre Moskvu.

Poradová mierka neposkytuje možnosť meniť vzdialenosť medzi objektmi premietanými na ňu. Fuzzy stupnice sú spojené s radovými stupnicami, napríklad Peťa je vyšší ako Sasha. Najprv bolo toto a potom toto; tak ďaleko ako ...; dávno, ako.... Akousi radovou stupnicou je aj zoznam žiakov v triednom denníku. Takéto stupnice sú široko používané v modelovaní uvažovania: ak A viac ako V, a S vyššie A, teda, S vyššie než V.

Rozdiel v úrovniach merania akejkoľvek kvality možno ilustrovať na nasledujúcom príklade. Ak žiakov rozdelíme na tých, ktorí test zvládli a ktorí nezvládli, získame tým nominálnu škálu tých, ktorí úlohu splnili. Ak je možné určiť stupeň správnosti kontrolnej práce, zostaví sa stupnica poriadku (ordinálna stupnica). Ak je možné zmerať, o koľko a koľkokrát je gramotnosť niektorých väčšia ako gramotnosť iných, potom je možné získať intervalovú a proporcionálnu škálu gramotnosti kontrolnej práce.

Váhy sa líšia nielen svojimi matematickými vlastnosťami, ale aj rôzne cesty zber informácií. Každá stupnica používa prísne definované metódy analýzy údajov.

V závislosti od typu úloh, ktoré sa majú riešiť pomocou škálovania, sa zostavujú buď a) hodnotiace škály, alebo b) škály na meranie sociálnych postojov.

Klasifikačná stupnica je metodická technika, ktorá vám umožňuje rozdeliť súbor skúmaných predmetov podľa stupňa prejavu spoločnej vlastnosti pre ne. Možnosť konštrukcie hodnotiacej škály vychádza z predpokladu, že každý expert je schopný priamo kvantifikovať skúmané objekty. Najjednoduchším príkladom takejto stupnice je systém bežných školských známok. Hodnotiaca škála má päť až jedenásť intervalov, ktoré môžu byť označené číslami alebo formulované verbálne (slovne). Predpokladá sa, že psychologické schopnosti človeka mu neumožňujú klasifikovať predmety na viac ako 11-13 pozíciách. Medzi hlavné postupy škálovania pomocou hodnotiacej stupnice patrí párové porovnávanie objektov, ich priraďovanie do kategórií atď.

Škály na meranie sociálnych postojov. Napríklad postoje študentov k dokončeniu problémovej úlohy sa môžu líšiť od negatívneho po kreatívne aktívne (obrázok 1). Po umiestnení všetkých stredných hodnôt na stupnici dostaneme:

Pomocou princípu mierok je možné zostrojiť stupnice polárnych profilov, ktoré merajú viacero ukazovateľov naraz.

Samotná váha presne určuje stredné hodnoty meranej premennej:

7 - znak sa vždy objaví,

6 - veľmi často, takmer vždy,

5 - často

4 - niekedy, ani často, ani zriedka,

3 - zriedka

2 - veľmi zriedka, takmer nikdy,

1 - nikdy.

Invariant tejto stupnice s nahradením jednostrannej stupnice obojstrannou môže vyzerať takto (pozri obr. 2):

Zmena mierky [< англ. scaling – определение масштаба, единицы измерения] – метод моделирования реальных процессов с помощью числовых систем. В социальных науках (педагогике, психологии, социологии и др.) шкалирование является одним из важнейших средств математического анализа изучаемого явления, а также способом организации эмпирических данных, получаемых с помощью наблюдения, изучения документов, анкетного опроса, экспериментов, тестирования. Большинство социальных объектов не могут быть строго фиксированы и не поддаются прямому измерению.

Všeobecný proces škálovania spočíva v konštrukcii podľa určitých pravidiel samotnej škály a zahŕňa dve etapy: a) v etape zbierania informácií sa študuje empirický systém skúmaných objektov a určuje sa typ vzťahov medzi nimi; b) v štádiu analýzy dát sa vybuduje numerický systém, ktorý simuluje vzťahy empirického systému objektov.

Existujú dva typy problémov, ktoré je možné riešiť pomocou metódy škálovania: a) numerické zobrazenie množiny objektov pomocou ich spriemerovaného skupinového hodnotenia; b) číselné zobrazenie vnútorných charakteristík jednotlivcov fixovaním ich postoja k akémukoľvek sociálno-pedagogickému javu. V prvom prípade sa zobrazenie vykonáva pomocou hodnotiacej stupnice, v druhom - stupnice nastavenia.

Vývoj stupnice na meranie si vyžaduje zohľadnenie množstva podmienok: súlad meraných objektov, javov s meracou normou; identifikácia možnosti merania intervalu medzi rôznymi prejavmi meranej kvality alebo osobnostných vlastností; stanovenie konkrétnych ukazovateľov rôznych prejavov meraných javov.

V závislosti od úrovne stupnice je potrebné vypočítať hodnotu na označenie hlavného trendu. Na nominálnej stupnici možno špecifikovať len modálnu hodnotu, t.j. najbežnejšia hodnota. Poradová stupnica vám umožňuje vypočítať medián, ktorého hodnota na oboch stranách je rovnaký počet hodnôt. Intervalová a pomerová stupnica umožňujú vypočítať aritmetický priemer. Korelačné hodnoty závisia aj od úrovne stupnice.

Je ťažké preceňovať zásluhy fyziky. Ako veda, ktorá študuje najvšeobecnejšie a najzákladnejšie zákony sveta okolo nás, zmenila ľudský život na nepoznanie. Kedysi boli výrazy „“ a „“ synonymá, pretože obe disciplíny boli zamerané na poznanie vesmíru a zákonov, ktorými sa riadi. Ale neskôr, so začiatkom vedeckého výskumu, sa fyzika stala samostatným vedeckým smerom. Čo teda dala ľudstvu? Na zodpovedanie tejto otázky sa stačí rozhliadnuť. Vďaka objavu a štúdiu elektriny si ľudia užívajú umelé osvetlenie, nespočetné množstvo elektrických zariadení im uľahčuje život. Štúdium elektrických výbojov fyzikmi viedlo k objavu. Práve vďaka fyzickému výskumu po celom svete využívajú internet a mobilné telefóny... Kedysi boli vedci presvedčení, že vozidlá ťažšie ako vzduch nemôžu lietať, zdalo sa im to prirodzené a samozrejmé. Ale Montgolfier, vynálezcovia teplovzdušný balón, a po nich bratia Wrightovci, ktorí vytvorili prvé, dokázali neopodstatnenosť týchto tvrdení. Je to vďaka ľudskosti, že dala do svojich služieb silu pary. Vzhľad parných strojov a s nimi parných lokomotív a parníkov dal silný impulz. Vďaka skrotenej sile pary mohli ľudia v továrňach a továrňach využívať mechanizmy, ktoré nielen uľahčujú prácu, ale aj desaťnásobne, stokrát zvyšujú jej produktivitu.Bez tejto vedy by vesmírne lety neboli možné. Vďaka objavu zákona univerzálnej gravitácie Isaacom Newtonom bolo možné vypočítať silu potrebnú na odvodenie vesmírna loď na obežnú dráhu Zeme. Znalosť zákonov nebeskej mechaniky umožňuje automatickým medziplanetárnym staniciam vypusteným zo Zeme úspešne dosiahnuť iné planéty, prekonať milióny kilometrov a presne dosiahnuť stanovený cieľ. Bez preháňania možno povedať, že poznatky, ktoré fyzici získali počas storočí vývoja vedy je prítomný v akejkoľvek oblasti ľudská aktivita... Pozrite sa na to, čo vás teraz obklopuje – pri výrobe všetkých predmetov okolo vás kľúčová úloha hrali výdobytky fyziky. V našej dobe sa to aktívne rozvíja, objavil sa v ňom skutočne tajomný smer, ako je kvantová fyzika. Objavy v tejto oblasti dokážu zmeniť život človeka na nepoznanie.

Zdroje:

  • potrebuješ fyziku

V ére priemyselného a technologického pokroku filozofia ustúpila do úzadia, nie každý človek bude vedieť jednoznačne odpovedať na otázku, čo je to za vedu a čomu sa venuje. Ľudia sú zaneprázdnení naliehavými problémami, málo sa zaujímajú o filozofické kategórie oddelené od života. Znamená to, že filozofia stratila svoj význam a už nie je potrebná?

Filozofia je definovaná ako veda, ktorá študuje základné príčiny a počiatky všetkého, čo existuje. V tomto zmysle ide o jednu z najdôležitejších vied pre človeka, keďže sa snaží nájsť odpoveď na otázku po príčine ľudskej existencie. Prečo človek žije, prečo mu bol daný tento život? Odpoveď na túto otázku určuje aj cesty, ktorými sa človek vyberie.

Keďže ide o skutočne všeobsiahlu vedu, filozofia zahŕňa množstvo disciplín a snaží sa nájsť odpovede na otázky dôležité pre ľudskú existenciu – existuje Boh, čo je dobro a zlo, otázky staroby a smrti, možnosť objektívneho poznania realita atď. atď. To môžeme povedať prírodné vedy dať odpoveď na otázku „ako?", kým filozofia sa snaží nájsť odpoveď na otázku „prečo?"

Verí sa, že samotný termín „filozofia“ vynašiel Pytagoras, v preklade z gréčtiny to znamená „láska k múdrosti“. Treba poznamenať, že na rozdiel od iných vied, vo filozofii nikto nezaväzuje zakladať svoje úvahy na skúsenostiach predchodcov. Sloboda, vrátane slobody myslenia, je pre filozofa jedným z kľúčových pojmov.

Filozofia vznikla nezávisle v r Staroveká Čína, Staroveká India a Staroveké Grécko, odkiaľ sa začala šíriť do celého sveta. Klasifikácia súčasných filozofických disciplín a smerov je pomerne komplikovaná a nie vždy jednoznačná. Medzi všeobecné filozofické disciplíny patrí metafilozofia alebo filozofia filozofie. Existujú filozofické disciplíny, ktoré študujú spôsoby poznania: logika, teória poznania, filozofia vedy. Teoretická filozofia zahŕňa ontológiu, metafyziku, filozofickú antropológiu, filozofiu prírody, prírodnú teológiu, filozofiu ducha, filozofiu vedomia, sociálnu filozofiu, filozofiu dejín, filozofiu jazyka. Praktická filozofia, niekedy nazývaná filozofia života (axiológia), zahŕňa etiku, estetiku, praxeológiu (filozofiu činnosti), sociálnu filozofiu, geofilozofiu, filozofiu náboženstva, právo, vzdelanie, históriu, politiku, ekonómiu, techniku, ekológiu. Existujú aj ďalšie oblasti filozofie, s úplným zoznamom sa môžete zoznámiť v špecializovanej filozofickej literatúre.

Napriek tomu, že sa zdá, že nové storočie necháva málo priestoru pre filozofiu, jeho praktický význam ani v najmenšom neubúda – ľudstvo stále hľadá odpovede na otázky bytia, ktoré ho znepokojujú. A odpoveď na tieto otázky závisí od toho, ako cesta pôjde vývoj ľudskej civilizácie.

Podobné videá

Súvisiaci článok

Disciplína v širšom zmysle je dodržiavanie stanovených pravidiel a predpisov. Vo výrobe sú tieto predpisy a režimové obmedzenia určené úradne schváleným dokumentom – „Interné predpisy“. Zamestnanec sa s nimi oboznamuje pri uchádzaní sa o zamestnanie a podpisom pracovná zmluva, formálne sa zaväzuje ich dodržiavať.

Ideálne je, ak v podniku, kde je zavedená „železná“ disciplína, všetci zamestnanci dôsledne a presne dodržiavajú poriadok, pracovný režim a pravidlá stanovené zákonmi, vyhláškami a miestnymi zákonmi, nariadeniami, pokynmi a príkazmi pre organizáciu, ako aj dôsledne dodržiavajú príkazy manažérov. Je jasné, že takú disciplínu teraz ani nenájdete. Ale koľko je to potrebné a za čo?

Disciplína je navrhnutá tak, aby zabezpečila jednotu a kontinuitu v pracovných a technologických procesoch, čo sa odráža v kvalite poskytovaných produktov a služieb. Je to disciplína, ktorá robí výrobné správanie zamestnancov predvídateľným, prístupným plánovaniu a prognózovaniu. To umožňuje zabezpečiť interakciu medzi nimi nielen na úrovni bežných výkonných umelcov, ale aj medzi divíziami podniku ako celku. Od toho závisí efektívnosť práce, a teda aj jej kvantitatívne a kvalitatívne ukazovatele.

Disciplína má objektívne a subjektívne aspekty. Objektívne sa prejavujú v systéme zavedených noriem a pravidiel, ktoré v podniku fungujú. Subjektívne predstavujú túžbu každého zamestnanca ich naplniť. Úlohou manažmentu je vytvárať vo firme také prostredie, kde požiadavky disciplíny budú nadradené záujmom jednotlivých členov. pracovný kolektív... V tomto prípade nie je potrebná realizácia kontrolných a obmedzujúcich funkcií zo strany vedenia – samotný kolektív sa mobilizuje na boj proti zlému hospodáreniu, byrokracii, záškoláctvu a iným javom, ktoré prekážajú pri bežnej práci.

Nemali by ste očakávať, že zamestnanci budú dodržiavať disciplinárne normy, keď ich vedenie podniku neustále porušuje, bezdôvodne ich zapája do neplánovanej a núdzovej práce, práce po pracovnej dobe a cez víkendy. Zamestnanci sa v tomto prípade celkom oprávnene domnievajú, že pracovná disciplína v bežný pracovný deň môže byť porušená, keďže pracujú po pracovnej dobe. Ak ste manažér, začnite napĺňať požiadavky disciplíny sami so sebou. Iba v tomto prípade to budete môcť od svojich podriadených vyžadovať a vyhnúť sa sabotáži.

Podobné videá

Zdá sa, že čím menej slov je v jazyku, tým ľahšie sa s ním komunikuje. Prečo „vymýšľať“ také odlišné slová na označenie toho istého, v skutočnosti predmetu alebo javu, tj ? Ale pri bližšom skúmaní je jasné, že synonymá majú množstvo absolútne nevyhnutných funkcií.

Bohatstvo reči

V spisoch mladších školákovčasto sa môžete stretnúť s textom s takýmto textom: „Les bol veľmi krásny. Rástli tam krásne kvety a stromy. Bola to taká nádhera!" Toto sa deje preto slovná zásoba dieťa je ešte dosť malé a nenaučilo sa používať synonymá. V reči dospelých, najmä v písaní, sa takéto opakovania považujú za lexikálnu chybu. Synonymá umožňujú diverzifikovať reč, obohatiť ju.

Odtiene významu

Každé zo synoným, hoci vyjadruje podobný význam, mu dáva svoj osobitný významový odtieň. Takže v synonymickom riadku „jedinečný – úžasný – pôsobivý“ slovo „úžasný“ znamená objekt, ktorý v prvom rade spôsobuje prekvapenie, „jedinečný“ je objekt, ktorý nie je ako ostatné, jediný svojho druhu a „ pôsobivý" - pôsobí silným dojmom, ale tento dojem môže byť aj niečím iným ako obyčajným prekvapením a aj tento predmet môže byť podobný jemu podobným, t.j. nebyť „jedinečný“.

Emocionálne expresívne zafarbenie reči

Synonymný riadok obsahuje slová, ktoré majú rôzne expresívne a emocionálne významy. „Oči“ sú teda neutrálne slovo označujúce orgán ľudského zraku; "Oči", slovo v štýle knihy, tiež znamená oči, ale zvyčajne veľké a krásne. Ale slovo "burkaly" tiež znamená veľké oči, ale nie odlíšené svojou krásou, skôr škaredé. Toto slovo nesie negatívne hodnotenie a patrí medzi konverzačný štýl... Ďalšie hovorové slovo "zenki" tiež znamená škaredé oči, ale malé rozmery.

Objasnenie hodnoty

Väčšina prevzatých slov má v ruštine -analóg. Možno ich použiť na objasnenie významu pojmov a iných špeciálnych slov cudzieho pôvodu, ktoré môžu byť pre široký okruh čitateľov nezrozumiteľné: „Budú prijaté preventívne opatrenia, t.j. preventívne opatrenia "

Paradoxne, synonymá môžu vyjadrovať aj opačné významové odtiene. Takže v Puškinovom Eugenovi Oneginovi je fráza „Tatiana sa pozerá a nevidí“, a to nie je vnímané ako rozpor, pretože „pozerať sa“ znamená „nasmerovať svoj pohľad určitým smerom“ a „vidieť“. “ je „vnímať a chápať to, čo sa vám zjavuje pred očami“. Rovnakým spôsobom, frázy „rovnaké, ale nie rovnaké“, „nielen myslieť, ale uvažovať“ atď., nespôsobujú odmietnutie.

Podobné videá

Fyzika je veda, ktorá študuje základné zákony hmotného sveta pomocou zákonov na opis vlastností a pohybu hmoty, prírodných javov a ich štruktúry.

Strana 1


Úloha meraní je mimoriadne veľká – nezaobíde sa bez nich ani jedno odvetvie ekonomiky krajiny.

Úloha meraní v živote a rozvoji ľudskej spoločnosti je obrovská. Akákoľvek oblasť vedy a techniky je nemysliteľná bez meraní. Momentálne prebieha meranie v vedecký výskum, viac ako desatina sociálnej práce sa vynakladá na výrobu a prevádzku rôznych zariadení. A v mnohých oblastiach, napríklad v rádioelektronike alebo vesmíre, ich podiel dosahuje polovicu všetkých nákladov. Úroveň meracej techniky je jedným z najdôležitejších ukazovateľov vedecko-technického pokroku.

V úlohe meraní sú atribúty-znaky použité na vytvorenie konečných ukazovateľov; v úlohe zdrojov - náležitostí-základov konečných ukazovateľov.

Úlohu meraní určitých fyzikálnych veličín možno zhruba posúdiť podľa zloženia flotily meracích prístrojov. Aké údaje charakterizujú park meracích prístrojov u nás.

Úloha meraní v probléme zvyšovania kvality produktov je veľká. Výsledky meraní vykonaných v procese prototypovania, testovania a testovania produktov sú totiž hlavným zdrojom informácií, na základe ktorých sa robia vhodné úpravy ich konštrukcie a technológie výroby. Prijímanie nepresných informácií vedie k zníženiu kvality produktov, nehodám a nesprávnym rozhodnutiam.

Významné - úloha merania hustoty v organizácii správny systém kvantitatívne účtovanie kvapalných látok pri ich preberaní, skladovaní a výdaji, keď hmotnosť kvapalín (napríklad paliva a mazív) nemožno merať priamym vážením na váhe. Množstvo kvapaliny sa najprv určí v objemových jednotkách a potom sa výsledok vynásobením hustotou zistenou pre rovnaké podmienky ako objem prevedie na jednotky hmotnosti.

Aby ste správne pochopili úlohu merania, musíte pochopiť, ako sa vykonáva. Meranie vyžaduje interakciu medzi systémom, v ktorom sa meranie vykonáva, a meracím zariadením. V tomto prípade by mali byť hodnoty meracieho zariadenia vyjadrené v makroskopickom efekte, ktorý priamo vnímame našimi zmyslami, ako je pohyb šípky po stupnici.

Už skôr bolo poznamenané, že úloha meraní neustále rastie.

Rozvoj vedy a techniky je neoddeliteľne spojený s rastúcou úlohou meraní. Rôznorodosť druhov meraní a meracích prístrojov sa neustále zvyšuje a tento kvalitatívny a kvantitatívny vývoj meraní by sa mal uskutočňovať v rámci zabezpečenia jednotnosti meraní, ktorým sa rozumie vyjadrenie výsledku merania v zákonných jednotkách s uvedením hodnoty chybových charakteristík.

Úlohy ilustrujúce hlavné ustanovenia modernej metrológie, ukazujúce úlohu meraní vo vede, výrobe, obchode, Každodenný život, pomôže vám posúdiť dôležitosť vašej práce, ak ste metrológ, dá vám možnosť opäť sa presvedčiť o potrebe kompetentného prístupu k meraniam, ak ste experimentátor, zameria svoju pozornosť na problémy zdokonaľovania meracích prístrojov, ak ste ich výrobcom.

Zlepšenie špecifických charakteristík podľa autorov neznižuje, ale skôr zvyšuje úlohu merania hodnoty SQ pre posúdenie vnútorného tepelného odporu.

V moderná spoločnosť ako poznáva prírodu, zvyšuje sa úloha meraní.


Neustále zlepšovanie noriem GSI a iných dokumentov legálnej metrológie odráža objektívny proces zvyšujúcej sa úlohy meraní v modernej vede a technike, túžbu zvýšiť efektivitu technologických procesov a kvalitu produktov.

Uvádza sa prehľad prác o meraní a experimentovaní; definovanie moderná úroveň dizajn systémov softvér... Diskutuje sa o úlohe meraní pri tvorbe teoretických modelov, s osobitným dôrazom na opatrenia na zabezpečenie spoľahlivosti a validity. Ako príklad sú prezentované moderné metódy merania charakteristík softvéru a sú rozoberané najmä metriky zložitosti softvéru spojené s procesom riadiacich prenosov, konektivitou modulov a teóriou softvéru od Halsteada. Uvažuje sa aj o použití experimentálnych metód pri hodnotení príčinno-dôsledkových vzťahov. Prehľad konkrétnych programov experimentálna práca, ktorým sa zabezpečuje štúdium operátorov podmienených a nepodmienených prenosov kontroly. V závere sa tvrdí, že pokrok v oblasti dizajnu softvéru je do značnej miery spojený so zdokonaľovaním metód merania a experimentálneho vyhodnocovania metód a praktické výsledky návrh softvérových systémov.

  • Preklad

Teória relativity tvrdí, že žijeme v štyroch dimenziách. Teória strún – to je desať. Čo sú to „dimenzie“ a ako ovplyvňujú realitu?

Keď píšem na svojom stole, môžem sa načiahnuť hore, aby som rozsvietil lampu, alebo dole, aby som otvoril zásuvku a siahol po pere. Natiahnutím ruky dopredu sa dotknem malej a zvláštne vyzerajúcej figúrky, ktorú mi dala sestra pre šťastie. Natiahnutím späť môžem tlieskať čierna mačka plíži sa za mnou. Vpravo sú poznámky urobené počas výskumu k článku, vľavo je veľa vecí, ktoré treba urobiť (účty a korešpondencia). Hore, dole, dopredu, dozadu, doprava, doľava – ovládam sa vo svojom osobnom priestore trojrozmerného priestoru. Neviditeľné osi tohto sveta mi vnucuje pravouhlá štruktúra mojej kancelárie, definovaná ako väčšina západná architektúra tromi pravými uhlami nakreslenými k sebe.

Naša architektúra, vzdelanie a slovná zásoba nám hovoria o trojrozmernosti priestoru. Oxfordský slovník anglického jazyka takto je priestor definovaný: „súvislá plocha alebo priestor, voľný, dostupný alebo ničím neobsadený. Merania výšky, hĺbky a šírky, v rámci ktorých všetky veci existujú a pohybujú sa." [ Ozhegovov slovník hovorí podobným spôsobom: „Rozšírenie, miesto, ktoré nie je obmedzené viditeľnými limitmi. Medzera medzi niečím, miesto, kde niečo je. pasuje. " / približne. preklad.]. V 18. storočí Immanuel Kant tvrdil, že trojrozmerný euklidovský priestor je a priori nevyhnutnosťou a nám, otráveným počítačovo generovanými obrázkami a videohrami, tento koncept neustále pripomíname vo forme zdanlivo axiomatickej pravouhlý systém súradnice. Z pohľadu 21. storočia sa to už zdá takmer samozrejmé.

A predsa myšlienka života v priestore opísanom nejakou matematickou štruktúrou je radikálnou inováciou západnej kultúry, ktorá si vyžiadala vyvrátenie starodávnych presvedčení o povahe reality. Aj keď pôrod moderná veda sa často opisuje ako prechod k mechanizovanému opisu prírody, možno dôležitejším aspektom toho – a rozhodne dlhším – bol prechod ku konceptu priestoru ako geometrickej konštrukcie.

Problém opisu geometrie priestoru sa stal v minulom storočí hlavným projektom teoretickej fyziky, v ktorom sa odborníci počnúc Albertom Einsteinom snažili opísať všetky zásadné interakcie prírody vo forme vedľajších produktov tvaru samotný priestor. Hoci nás na miestnej úrovni naučili chápať priestor ako trojrozmerný, všeobecná relativita popisuje štvorrozmerný vesmír a teória strún hovorí o desiatich dimenziách – alebo 11, ak vezmeme jej rozšírenú verziu, M-teóriu, ako základ. Existujú 26-rozmerné verzie tejto teórie a nedávno matematici nadšene prijali 24-rozmernú verziu. Aké sú však tieto „rozmery“? A čo znamená prítomnosť desiatich dimenzií vo vesmíre?

Aby ste dospeli k modernému matematickému chápaniu priestoru, musíte o ňom najskôr uvažovať ako o nejakom druhu arény, ktorú môže hmota obsadiť. Priestor si treba prinajmenšom predstaviť ako niečo rozšírené. Takáto myšlienka, hoci je nám zrejmá, by sa Aristotelovi, ktorého koncepcie reprezentácie, zdala kacírska fyzický svet ovládal západné myslenie v neskorej antike a stredoveku.

Presne povedané, aristotelovská fyzika nezahŕňala teóriu priestoru, ale iba koncept miesta. Predstavte si šálku čaju na stole. Pre Aristotela bol pohár obklopený vzduchom, ktorý bol sám o sebe akousi substanciou. V jeho obraze sveta nebolo nič také ako prázdny priestor – existovali len hranice medzi látkami – pohárom a vzduchom. Alebo stôl. Pre Aristotela bol priestor, ak to tak chcete nazvať, len nekonečne tenká čiara medzi pohárom a tým, čo ho obklopuje. Základom nadstavbového priestoru nebolo niečo, čo by mohlo byť niečo iné vo vnútri.

Z matematického hľadiska je „rozmer“ len ďalšou súradnicovou osou, ďalším stupňom slobody, ktorý sa stáva symbolickým pojmom, ktorý nemusí nevyhnutne súvisieť s materiálnym svetom. V 60. rokoch 19. storočia priekopník logiky Augustus de Morgan, ktorého práca ovplyvnila Lewisa Carrolla, zhrnul túto čoraz abstraktnejšiu oblasť a poznamenal, že matematika je čisto „veda o symboloch“ a ako taká sa nemusí spájať s ničím, okrem nej samotnej. Matematika je v istom zmysle logika, ktorá sa voľne pohybuje v poliach predstavivosti.

Na rozdiel od matematikov, ktorí sa voľne hrajú v oblasti myšlienok, fyzici sú spätí s prírodou a aspoň v zásade závisia od materiálnych vecí. Ale všetky tieto myšlienky nás vedú k oslobodzujúcej možnosti – pretože ak matematika umožňuje množstvo dimenzií viac ako tri a veríme, že matematika je užitočná na opis sveta, ako vieme, že fyzický priestor je obmedzený na tri rozmery? Hoci Galileo, Newton a Kant považovali dĺžku, šírku a výšku za axiómy, nemohli by v našom svete existovať ďalšie dimenzie?

Idea vesmíru s viac ako tromi rozmermi opäť prenikla do vedomia spoločnosti cez umelecké prostredie, tentoraz prostredníctvom literárnych úvah, z ktorých najznámejšie je dielo matematika Edwina Abbotta Abbotta „Flatland“ (1884). Je to očarujúce spoločenská satira rozpráva príbeh o skromnom Square žijúcom v lietadle, ku ktorému prichádza na návštevu trojrozmerný tvor Lord Sphere, ktorý ho zavedie do veľkolepého sveta trojrozmerných tiel. V tomto raji objemov Square pozoruje svoju trojrozmernú verziu, kocku, a začína snívať o prechode do štvrtej, piatej a šiestej dimenzie. Prečo nie hyperkocka? Alebo nie hyper-hyperkocka, myslí si?

Bohužiaľ, v Flatlande je Square považovaný za námesačníka a zatvorený v blázinci. Jednou z morálnych zásad tohto príbehu, na rozdiel od jeho otrepanejších úprav a adaptácií, je nebezpečenstvo číhajúce v ignorovaní sociálnych základov. Námestie, hovoriace o iných dimenziách priestoru, hovorí o iných zmenách bytia – stáva sa matematickým excentrikom.

V koniec XIX a začiatkom 20. storočia množstvo autorov (Herbert Wells, matematik a autor sci-fi románov Charles Hinton, ktorý vymyslel slovo „tesseract“ na označenie štvorrozmernej kocky), umelcov (Salvador Dalí) a mystikov ( Peter Demianovič Uspensky [ Ruský okultista, filozof, teozof, tarológ, novinár a spisovateľ, vzdelaním matematik / cca. preklad.] študoval myšlienky týkajúce sa štvrtej dimenzie a toho, čím sa pre človeka môže stať stretnutie s ňou.

Potom v roku 1905 vtedy neznámy fyzik Albert Einstein publikoval článok, ktorý opísal skutočný svet ako štvorrozmerný. V jeho „špeciálnej teórii relativity“ sa k trom klasickým rozmerom priestoru pridal čas. V matematickom formalizme relativity sú všetky štyri dimenzie spolu prepojené – tak sa do našej lexiky dostal pojem „časopriestor“. Toto zjednotenie nebolo svojvoľné. Einstein zistil, že pomocou tohto prístupu bolo možné vytvoriť výkonný matematický aparát, ktorý predstihol Newtonovu fyziku v predpovedaní správania elektricky nabitých častíc. Elektromagnetizmus je možné úplne a presne opísať iba v štvorrozmernom modeli sveta.

Relativita sa stala oveľa viac než len inou literárna hra najmä keď to Einstein rozšíril zo „špeciálneho“ na „všeobecný“. Viacrozmerný priestor nadobudol hlboký fyzický význam.

V Newtonovom obraze sveta sa hmota pohybuje priestorom v čase pod vplyvom prírodných síl, najmä gravitácie. Priestor, čas, hmota a sily sú rôzne kategórie reality. Pomocou SRT Einstein demonštroval zjednotenie priestoru a času, čím znížil počet základných fyzikálnych kategórií zo štyroch na tri: časopriestor, hmota a sily. Všeobecná relativita robí ďalší krok, vtkáva gravitáciu do štruktúry samotného časopriestoru. Zo štvorrozmernej perspektívy je gravitácia len artefaktom tvaru priestoru.

Aby ste pochopili túto pozoruhodnú situáciu, zvážte jej dvojrozmerný náprotivok. Predstavte si trampolínu nakreslenú na povrchu karteziánskej roviny. Teraz položte bowlingovú guľu na mriežku. Okolo nej sa povrch natiahne a zdeformuje, takže niektoré body sa od seba viac vzdialia. Skreslili sme vnútornú mieru vzdialenosti v priestore, urobili sme ju nerovnomernou. Všeobecná relativita hovorí, že ťažké objekty, ako je Slnko, podrobujú časopriestor práve takémuto skresleniu a odchýlka od karteziánskej dokonalosti priestoru vedie k objaveniu sa javu, ktorý vnímame ako gravitáciu.

V newtonovskej fyzike sa gravitácia objavuje z ničoho nič, zatiaľ čo v Einsteinovi prirodzene vzniká z vnútornej geometrie štvorrozmernej rozmanitosti. Kde je rozmanitosť najviac naťahuje, alebo sa odchyľuje od karteziánskej pravidelnosti, gravitáciu pociťujeme silnejšie. Toto sa niekedy označuje ako „fyzika gumového filmu“. Má obrovský kozmických síl držanie planét na obežných dráhach okolo hviezd a hviezd na obežných dráhach v rámci galaxií nie sú ničím iným vedľajší účinok skreslený priestor. Gravitácia je doslova geometria v akcii.

Ak prechod do štvorrozmerného priestoru pomôže vysvetliť gravitáciu, bude mať päťrozmerný priestor nejakú vedeckú výhodu? Prečo to neskúsiť? opýtal sa mladý poľský matematik Theodor Franz Eduard Kaluca v roku 1919, uvažujúc nad skutočnosťou, že ak Einstein zahrnul gravitáciu do časopriestoru, potom by možno ďalšia dimenzia mohla podobne považovať elektromagnetizmus za artefakt geometrie časopriestoru. Kaluza teda pridal do Einsteinových rovníc ďalší rozmer a na svoju radosť zistil, že v piatich rozmeroch sú obe tieto sily nádhernými artefaktmi geometrického modelu.

Matematika magicky konverguje, ale v tomto prípade bol problém v tom, že extra dimenzia nijako nekorelovala so žiadnym konkrétnym fyzické vlastníctvo... Vo všeobecnej teórii relativity bol štvrtým rozmerom čas; v Kalužovej teórii to nebolo niečo, čo by sa dalo vidieť, cítiť alebo na čo poukazovať: bolo to len v matematike. Dokonca aj Einstein bol rozčarovaný takouto efemérnou inováciou. Čo je to? spýtal sa; kde to je?

V roku 1926 dal švédsky fyzik Oskar Klein na túto otázku odpoveď, veľmi podobnú úryvku z diela o krajine zázrakov. Navrhol, aby sme si predstavili mravca žijúceho na veľmi dlhej a tenkej časti hadice. Môžete behať tam a späť po hadici bez toho, aby ste si všimli drobnú kruhovú zmenu pod vašimi nohami. Túto dimenziu môžu vidieť iba mravčí fyzici pomocou výkonných mikroskopov s mravcami. Podľa Kleina má každý bod v našom štvorrozmernom časopriestore malý dodatočný kruh v priestore tohto druhu, ktorý je príliš malý na to, aby sme ho videli. Keďže je mnohonásobne menší ako atóm, niet divu, že sme ho ešte nenašli. Len fyzici s veľmi výkonnými urýchľovačmi častíc môžu dúfať, že sa dostanú do takého malého rozsahu.

Keď sa fyzici spamätali z počiatočného šoku, Kleinov nápad ich vyhral a počas 40. rokov 20. storočia bola teória rozvinutá do veľkých matematických detailov a uvedená do kvantového kontextu. Bohužiaľ, nekonečne malá mierka novej dimenzie sťažuje predstavu, ako možno experimentálne potvrdiť jej existenciu. Klein vypočítal, že priemer malého kruhu je asi 10 -30 cm, pre porovnanie, priemer atómu vodíka je 10 -8 cm, takže hovoríme o niečom o 20 rádoch menšom ako najmenší z atómov. Ani dnes nie sme vôbec blízko k tomu, aby sme mohli vidieť niečo v takom miniatúrnom meradle. Takže tento nápad vyšiel z módy.

Kaluza nebolo také ľahké vystrašiť. Veril vo svoju piatu dimenziu a v silu matematickej teórie, a tak sa rozhodol uskutočniť vlastný experiment. Vybral si tému ako plávanie. Nevedel plávať, tak si prečítal všetko, čo našiel o teórii plávania, a keď usúdil, že zásady správania sa na vode ovláda dostatočne, išiel s rodinou k moru, vrhol sa do vlny a zrazu plával. Preňho plavecký experiment potvrdil pravdivosť jeho teórie, a hoci sa triumfu svojej milovanej piatej dimenzie nedožil, teoretici strún v 60-tych rokoch oživili myšlienku vyššieho dimenzionálneho priestoru.

Do 60. rokov 20. storočia fyzici objavili dve komplementárne prírodné sily pôsobiace v subatomárnom meradle. Boli nazývaní slabými jadrová interakcia a silné jadrové sily a sú zodpovedné za niektoré typy rádioaktivity a za zachytávanie kvarkov, ktoré tvoria protóny a neutróny tvoriace atómové jadrá. Koncom 60. rokov začali študovať fyzici Nová téma teória strún (ktorá tvrdí, že častice sú ako maličké gumičky vibrujúce v priestore) a opäť vyplávali na povrch myšlienky Kalužu a Kleina. Teoretici sa postupne začali pýtať, či by sa tieto dve subatomárne sily dali opísať z hľadiska časopriestorovej geometrie.

Ukazuje sa, že na zachytenie oboch týchto síl je potrebné k nášmu matematickému popisu pridať ďalších päť dimenzií. Neexistuje žiadny konkrétny dôvod, aby ich bolo päť; opäť, žiadna z týchto ďalších dimenzií priamo nesúvisí s našimi pocitmi. Nachádzajú sa iba v matematike. A to nás privádza k 10 dimenziám teórie strún. A tu sú štyri veľkorozmerné dimenzie časopriestoru (opísané všeobecnou teóriou relativity), plus šesť dodatočných „kompaktných“ dimenzií (jedna pre elektromagnetizmus a päť pre jadrové sily), stočené do klbka v prekliate komplexnej, zvrásnenej geometrickej štruktúre. .

Fyzici a matematici vynakladajú obrovské úsilie, aby pochopili všetky možné formy, ktoré tento miniatúrny priestor môže mať a ktoré, ak existuje niektorá z mnohých alternatív, sú realizované v reálny svet... Tieto formy sú technicky známe ako Calabiho-Yauove variety a môžu existovať v akomkoľvek počte vyšších dimenzií. Tieto exotické a zložité stvorenia, tieto mimoriadne formy, tvoria abstraktnú systematiku vo viacrozmernom priestore; ich 2D sekciu (najlepšie, čo môžeme urobiť, aby sme ich vykreslili vzhľad) pripomína kryštálové štruktúry vírusov; vyzerajú skoro