Научная теория, её сущность, структура и функции. Виды теорий. Теория

Еще в Древней Греции люди пытались разгадать тайны мироздания, а ученые на основе наблюдений выдвигали гипотезы и методом научных измерений доказывали свои догадки. На протяжении всей истории человечества развитие науки непрестанно продолжается вплоть до наших дней. Современные науки построены на теориях, которые, в свою очередь, имеют собственную структуру. Давайте изучим их устройство и выделим главные функции.

Понятие и структура научной теории

Научная теория - это совокупность общих знаний о различных явлениях или событиях, которые происходят в окружающей природе или обществе. У этого понятия есть также и другие значения. Теория - это свод канонов и принципов, разработанных на основании многочисленных наблюдений и опытов, которые подтверждают выдвинутую идею, описывают природу явлений и изучаемых предметов. Более того, научная теория благодаря методам выявления закономерностей помогает предвидеть грядущие события. Научная теория неразрывно связана с философскими взглядами, потому что мировоззрение ученого или исследователя во многом определяет границы и пути развития науки в целом.

В структуру научной теории входят задачи, которые требуют решения. По этой причине любая теория предполагает необходимость практики, благодаря которой и достигаются поставленные цели. Следует помнить, что научная теория не всегда описывает только одну сферу природы, часто она охватывает несколько сфер и содержит систему обобщенных знаний. Взять к относительности Эйнштейна, она не ограничивается одним явлением природы - светом, напротив, данная теория распространяется абсолютно на все предметы в нашей Вселенной. Ниже мы более подробно разберем, из каких же элементов состоит гипотетико-дедуктивная структура научной теории.

Что такое наука, и как она связана с философией

Наша планета и все, что на ней находится, движется по определенным законам, которые можно описать с помощью научных методов. Невозможно представить себе современный мир без развития науки. Все знания, которые доступны человечеству накапливались на протяжении многих веков. Благодаря только научным открытиям наш мир сейчас такой, каким мы его видим. Зарождение науки связано с таким общественным явлением как философия (от греч. "любовь к мудрости"). Именно философы и мыслители считаются первыми, кто положил фундамент современных наук. В Древней Греции философы делились на две группы. Первые - гностики, это те, кто считал, что окружающий мир познаваем, то есть человек обладает безграничными возможностями для его полного изучения. Вторые же, агностики, не были столь оптимистичны, они полагали, что законы мироустройства никогда невозможно познать во всем объеме.

Наука - это относительно новое слово в русском языке, изначально оно обозначало один определенный предмет. В современном же понимании наука представляет собой всю систему знаний и опыта, накопленного человечеством. Наукой также можно считать деятельность, направленную на сбор информации и анализ полученных фактов. Люди, которые занимаются наукой, входят в научное сообщество. Одним из ученых, сделавших огромный вклад в развитие науки как философии, является российский академик Вячеслав Семенович Степин. В своей работе "Концепция структуры и генезиса научной теории" Степин совершенно по-новому взглянул на проблемы философии науки. Он создал концепцию новых методов теории познания и выявил новые типы цивилизационного развития.

Философия научных теорий

Еще несколько столетий назад в основе любой теории лежали принципы античной философии, которые призывали к очищению души через созерцание мира и его познание. Однако Новое время открыло абсолютно другие взгляды на изучение окружающих нас явлений. Были созданы новые концептуально-идеологические теории научного мышления, которые в прошлом веке сформировались в идеи критического рационализма. Несмотря на новые методы, используемые в науке, базис остается тем же: сохраняется мысленно-интуитивное созерцание космоса, звезд и других небесных тел. Научная теория и ее структура в философии играли огромную роль, потому как одно не могло существовать без другого. Все размышления древних философов сводились к вопросам, на которые они находили ответы. Результатом их исканий становились факты и научные знания, которые требовалось структурировать и систематизировать. Для этих целей и были созданы научные теории, которые представляли собой не только инструмент для развития науки, но также и самостоятельный элемент, заслуживающий пристального изучения.

Отличие теории от гипотезы

При изучении основ и структуры научной теории следует четко различать между собой понятия гипотезы и теории. Следующие определения также являются весьма важными для понимания нашей темы. Итак, как известно из школьной программы, знания - это та часть нематериальных благ, которые человечество накапливает и передает из поколения в поколение. Издревле люди сохраняли полученные знания в песнях или притчах, которые потом напевались мудрыми стариками. С возникновением же письменности люди стали все записывать. Знания тесно связаны с понятием опыта. Опытом можно назвать многое: впечатления, полученные в процессе наблюдения или деятельности, а также знания и навыки, которыми человек овладел в результате труда. Научная теория, ее структура и функции позволяют систематизировать накопленные знания и опыт.

Давайте вернемся к нашей теме и разберемся, в чем различие гипотезы от теории. Итак, гипотеза - это идея, которая высказывается на основании увиденного или полученного опыта. К примеру, вы открываете водопроводный кран, чем сильнее вы отклоняете его, тем сильнее увеличивается поток воды. Следовательно, вы можете выдвинуть гипотезу о том, что объем обтекаемой воды прямо пропорционален отклонению крана, то есть гипотеза носит характер рассуждений или умозаключений на основании увиденного явления. Гипотеза - это предположение. Теория же представляет собой систему знаний, которые были не только получены в результате наблюдений, но также были доказаны путем измерений и повторных экспериментов. Более того, структуру научной теории составляют законы и формулы, которые характеризуют и описывают то или иное явление. Получается, что любая научная теория - это доказанная на опытах гипотеза, дополненная математическими или физическими законами.

Классификация научной теории

Наука изучает абсолютно все стороны нашей жизни и охватывает практически все явления и события, происходящие на нашей планете. Подсчитать количество существующих наук очень сложно, потому что некоторые крупные направления науки ответвляются на более мелкие. Например, наука математика может включать в себя арифметику, теорию чисел, теорию вероятностей, геометрию и т.д.

Научная теория является неотъемлемой частью любой науки, поэтому стоит уделить внимание изучению ее основ. Итак, классификация и структура научных теорий весьма похожа на разделение и самих предметных наук (естественные, филологические, технические, общественные). По мнению ученых-науковедов, их можно разделить на три типа:

Математизированные теории. В их основе лежат общие положения математики, а в качестве моделей они используют понятия "идеальных" предметов. Например, идеальный шар катится по идеально плоской поверхности (в данном случае, поверхность не обладает сопротивлением, хотя в действительности таких поверхностей не существует).
Описательные научные теории. Они часто создаются на основании многочисленных опытов и наблюдений, которые в результате дают о предметах эмпирические данные. К самым известным описательным теориям относятся следующие: эволюционная теория Чарльза Дарвина, теория физиологии Павлова, лингвистические теории, а также все классические теории психологии.
Дедуктивные научные теории представляют собой основу, базис науки. Например, самая первая дедуктивная теория выполнила задачу основания математики. Это труд Евклида "Начала", который был построен на аксиоматических системах. Аксиомой в те времена служили общественно-устоявшиеся нормы, с которыми было невозможно не согласиться. А уже из этих аксиом-утверждений вытекали постулаты теории. Этот тип называется дедуктивным, потому что главный метод для развития теории - это использование логических выводов из основных аксиом.

Научная теория и ее логическая структура может выглядеть иначе. Часто научные теории классифицируют по признаку исследуемого предмета, то есть по объекту исследования (естественные изучают природу и мир; социально-гуманитарные же связаны с человеком и обществом). Другими словами, тип теории закладывается на основании той сферы нашей природы, которую изучает наука.

Теории, отображающие объективные физические, биологические или социальные свойства изучаемых предметов. К таким могут относиться различные теории, связанные с антропологией, историей и социологией.
Второй тип научных теорий ориентирован на отображение субъективных характеристик предметов (идеи, мысли, сознание, чувства и эмоции). К этому типу можно отнести теории таких наук, как психология и педагогика.

Однако психологически ориентированные теории не всегда относятся ко второму типу. Так, например, социокультурная антропология в зависимости от преобладающих в ней методов может относиться к обоим типам научных теорий. По этой причине научную теорию и ее логическую структуру следует выстраивать на основании методов, которыми она пользуется, а также целей, на которые она ориентирована.

Функции и значение научных теорий

Перед любой наукой вне зависимости от ее изучаемых предметов стоит множество задач, требующих решения. Великий ученый-теоретик Альберт Эйнштейн изучал цели научных теорий, из которых вытекают их функции. Важно понимать, что любая теория должна выполнять все описанные ниже задачи. Итак, вот главные функции научных теорий, выделенных ученым:

Познавательная - состоит в том, что любая теория должна стремиться к открытию новых законов в изучаемой области. Ведь именно отражение действительности в формулировках и законах обеспечит полную и ясную картину происходящих явлений. Что значит познать и понять интересующие нас объекты? Познавательная или, как ее еще называют, научной теории как раз и является главным методом при изучении всех внешних и внутренних свойств этих объектов. Структура научной теории предполагает, что познавательная функция изучает не только качества объектов, но также и связи (отношения) между ними и различными природными явлениями или общественными процессами.
Систематизирующая функция заключается в том, что научная теория анализирует и классифицирует все накопленные знания и факты, а затем на их основе структурирует одну целую значимую систему. Данная функция считается непрерывной, потому что новые наблюдения приводят к новым фактам, вынуждающим ученых совершенствовать научные теории. Если говорить простыми словами, то систематизирующая (синтетическая) функция объединяет разрозненные научные знания и выстраивает логическую взаимосвязь между ними.
Объяснительная функция позволяет не просто сформулировать и описать факты, но еще и проанализировать, понять и переосмыслить их. Согласитесь, невозможно назвать человека ученым, только за то, что он выучил накопленные научные факты. Осмысление и полное понимание сути явлений - вот, что важнее. И именно объяснительная функция помогает нам истолковывать природные явления и сложные процессы.
В научной теории (ее структуре и функции) выделяют еще одну значимую роль - прогностическую. Благодаря эффективным методикам, которые в большей степени основываются на природных закономерностях (например, весна сменяет зиму, рост растений и животных, то есть все повторяющиеся формы или сочетания, которые образуются в природе), прогностическая функция позволяет предсказывать целый ряд событий или процессов. Одной из самых древних научных теорий, в которой данная функция является преобладающей, считается метеорология. Современная наука обладает такими усовершенствованными методами, что стало возможным предсказывать погоду на несколько месяцев вперед.
Практическая функция призвана облегчить теорию до такой степени, чтобы ее можно было применить в действительности. Какова структура научной теории могла бы быть, если бы отсутствовала практическая польза от ее развития, представить сложно.

Требования к научным теориям (по К.Р. Попперу)

Один из самых известных и влиятельных философов XX века, который абсолютно по-новому взглянул на философию науки. Он критиковал классические понятия методов познания, вместо них предлагал ввести новую структуру научных теорий, в которых главными являются принципы критического рационализма. Карл Раймонд Поппер считается основоположником эпистемологической теории критического эмпиризма. Основная идея теории заключается в следующих постулатах:

научные знания должны носить объективный характер, то есть не зависеть от мнения или суждения одного человека или общества в целом;
абсолютного знания (догмата) не существует;
любую науку необходимо подвергать критике или опровергать до тех пор, пока эмпирическими данными не будет доказано обратное.

Теория К. Поппера стала одной из самых обсуждаемых, его труды переводились на многие языки мира. Этот философ создал новую концепцию, по которой более предпочтительной является теория, отвечающая нескольким критериям. Во-первых, она очень глубоко исследует объект, поэтому сообщает максимальное количество информации. Во-вторых, теория должна обладать логической, объяснительной и огромной предсказательной силой. Наконец, она должна быть испытана временем, то есть следует сравнить предсказанное теорией с фактами и наблюдениями.

Что представляет собой научная теория?

Если говорить о структуре научной теории кратко, то следует выделить три основных компонента: идею, как основу; методы и инструменты изучения объекта; формулировки и законы, характеризующие свойства изучаемого объекта.

Давайте более подробно рассмотрим каждый элемент, чтобы в полной мере понять, что же такое научная теория. Главный критерий любой теории - это ее глубина, то есть глубина исследуемых явлений. Если теория принадлежит к определенной науке, то она должна раскрывать именно те объекты, которые имеют отношение к этой науке. К примеру, теория относительности является одним из самых важных разделов современной физики, поэтому предметом изучения этой теории является элемент или целая система процессов, относящихся к науке "физике".

В структуру научной теории входит также набор методик и способов, с помощью которых она решает множество задач, поставленных перед наукой. Третьим компонентом любой теории являются строго сформулированные законы, которым подчиняются объекты исследования. Например, в разделе "механика" науки физики есть не только описательные характеристики явлений и предметов, но также формулы и законы, с помощью которых можно высчитывать неизвестные значения физических величин.

Разновидности научных теорий

Научная теория как высшая форма систематизированных знаний имеет несколько направлений. Теория делится на типы по принципу изучаемой ею науки. Структура научной теории при этом не меняется, сохраняя в себе все важные ключевые элементы. Существует огромное количество теорий, которые можно разделить на следующие разновидности:

биологические - считаются одним из самых древних, так как возникли в доисторические времена, они непременно сопровождались медицинскими фактами о человеческом теле;
химические теории - первое упоминание об алхимиках датируется IV веком до нашей эры (представители - ученые Древней Греции);
социологические теории - объединяют в себе не только общественный строй, но и политические аспекты государств;
физические - эти теории положили фундамент в развитии современных технических наук;
психологические теории позволяют по-новому взглянуть на человеческое сознание, на его душу.

Этот список можно продолжать еще долго, ведь не все теории считаются полными, некоторые из них требуют дальнейшего изучения.

Методы и способы научных теорий

Для решения любой задачи требуется набор определенных действий или методов. В научных теориях выделяют несколько типов методик, с помощью которых строятся логически-дедуктивные элементы теорий. Элементами структуры научной теории являются общелогические и узко-специализированные методы.

Методы эмпирического исследования	Наблюдение и созерцание за объектами. Эксперимент, как способ активного изучения. Сравнение, операция по выявлению сходства или различий между объектами. Описание - фиксирование результатов. Измерение позволяет вычислить числовые данные и характеристики изучаемых объектов.
Методы теоретического познания	Формализация как основа алгоритмизации процессов. - способ построения теории, когда за основу берутся несколько неоспоримых утверждений. Гипотетико-дедуктивный метод заключается в создании логических рассуждений, из которых в дальнейшем строится вся теория.
Общие методы и приемы исследования	Анализ фактов и происходящих явлений. Абстрагирование. Обобщение как процесс выявления общих признаков у изучаемых объектов. Идеализация - создание вымышленных "идеальных" моделей, которые заменяют действительность. Моделирование - это процесс изучения характеристик одних предметов на свойствах других объектов.

Самые известные научные теории, изменившие мир

С развитием естественных наук стало возможным создавать множество инструментов, которые значительно упрощают жизнь современному человеку. Однако еще пару столетий назад люди пользовались свечами в виду отсутствия электричества. Давайте узнаем, благодаря каким научным открытиям наш мир преобразился и выглядит так, как мы его сейчас видим.

На первом месте, пожалуй, гордо стоит научный труд Чарльза Дарвина "Естественный отбор". Опубликованный в 1859 году, он стал предметом самых горячих споров между учеными и религиозными людьми. Сущность и структура научной теории Дарвина заключается в том, что природа, окружающая нас среда выступает в роли селекционера, отбирая самые "сильные, приспособленные" виды живых существ.

Теория относительности, которая была создана в 1905 году великим ученым Альбертом Эйнштейном, оказала огромное влияние на современную физику. Ее смысл сводится к тому, что методы классической механики не применимы к космическим телам.

Одной из теорий является научная теория академика Павлова "Условные рефлексы". Она гласит о том, что у каждого человека и животного есть врожденные инстинкты, благодаря которым мы выживаем.

Научных теорий огромное множество, и каждая из них считается бесценным фрагментом в общей системе естественных и технических наук.

Поскольку средств дистанционной коммуникации много, начиная от голубиной почты и заканчивая Skype, то и теория связи - весьма комплексное понятие. Однако излагать мы её не станем даже вкратце, просто опишем, какие вопросы она изучает, с чем имеет дело, для чего нужна и приносит ли хоть какую-то практическую пользу.

Конечно, в первую очередь нас интересуют области, имеющие отношение к компьютерным технологиям .

Как всё началось

Люди пользовались связью тысячи лет, но делали это примитивно: писали письма и отправляли гонцов. Настоящий прогресс начался в девятнадцатом веке, когда были придуманы телеграф, телефон и радио. В двадцатом веке - телевидение, компьютеры и интернет. То есть, действительно эффективная и быстрая коммуникация отождествляется с появлением электросвязи .

В 1948-м году американский инженер Клод Элвуд Шеннон (Claude Elwood Shannon) опубликовал эпохальный труд «Математическая теория связи», в коем попытался подвести научную основу под вышеупомянутую электросвязь. Как передавать и хранить информацию, как её обрабатывать, шифровать и кодировать.

Мистер Шеннон ввёл понятие минимального объёма информации - бит . Связные системы по сей день разрабатываются с учётом принципов, сформулированных учёным. Значит, рассмотрим его наследие поближе.

Суть теории

Во-первых, каналы связи обладают ограниченной пропускной способностью. Так было в середине прошлого века, такой ситуация является и сейчас. Поэтому из сигнала сначала вырезается избыточность, и только потом он каким-либо образом кодируется для передачи.

Что такое избыточность? Капитан Очевидность подсказывает: всё то, без чего можно обойтись. Изображение необязательно формировать из всех шестнадцати с лишним миллионов оттенков, доступных человеческому глазу. Достаточно передавать комбинации, в которых смешиваются красный, синий и зелёный, формируя разные цвета.

Звук тоже необязательно транслировать во всём слышимом диапазоне от 20 до 20 000 герц, он неплохо воспринимается с частотным «потолком» в 15 000 Гц. И даже гораздо меньше, если это только речь.

Во-вторых, мы живём в невидимом электромагнитном океане, где помехи бывают естественными (солнечная активность, магнитные бури, грозы) и индустриальными (много чего понастроили). Поэтому желательно разрабатывать и применять помехозащищённое кодирование передаваемого сигнала.

К примеру, амплитудная модуляция практически не защищена (диапазоны AM на вашем приёмнике, короткие, средние и длинные волны). Треск в динамике слышен, когда сосед включает пылесос.

Частотная модуляция (аналоговое телевидение, радио FM) гораздо более устойчива, однако если рядом с приёмником включить фен или электрическую кофемолку, помехи всё равно будут.

Ну а цифровой сигнал - пока что высшая ступень эволюции. Хотя помехи тоже могут затруднить передачу пакетов с данными , но получается всё равно лучше.

В-третьих, есть такое понятие как шум. Вызван он необязательно одними лишь помехами на линиях передачи, потому что его способно генерировать само оборудование. К примеру, в паузах между музыкальными композициями можно услышать шипение мощного усилителя.

Так вот, чем шире канал, чем больше информации по нему пытаются передать, тем больше в нём шума. Когда сигнал неизбежно начинает искажаться, это означает, что достигнут допустимый предел. Он называется «порог Шеннона». Учёный сформулировал по этой теме одну из своих теорем.

К чему всё привело

Слава Шеннона лишила покоя многих специалистов, и они как с цепи сорвались. Теория связи начала стремительно расширяться, углубляться и всячески разбухать. Появились отдельные разделы о кодировании, модуляциях, способах передачи, методах шифрования, всевозможных алгоритмах etc.

Между тем, суть осталась прежней. Голос в мобильном телефоне , который вы слышите, передаётся в соответствии с изначальной концепцией: диапазон звуковых частот перед передачей (при кодировании) сужается. Избыточность вырезана и из mp3-файлов, которые вы получаете по сети. Из видео - тоже.

Справедливости ради следует отметить, что кардинальные и полезные новшества всё же появились. Одно из них - мобильная технология третьего поколения, известная как 3G и используемая для доступа к интернету.

Инженеры подумали примерно так: «Если в широких, скоростных каналах никак не избежать обилия шума, то давайте превратим его в полезные данные!» И начали кодировать сигналы, запуская их в эфир именно как цифровой шум. Мол, пусть каждый абонент вылавливает из этого моря то, что предназначено ему (другие раскодировать не могут). И получилось довольно неплохо.

Резюмируем

Итак, теория связи рассматривает, в основном, такие понятия как:

источник информации, передатчик в любом его проявлении;
обработка сигнала до передачи, для передачи, во время приёма, после оного;
каналы связи;
приёмник информации, тоже какой угодно, хоть радио на батарейках, хоть смартфон со Skype на борту;
математические, физические, технологические, программные и прочие научные основы осуществления всего вышеперечисленного.

Много? Да, много, даже при таком весьма кратком, обобщённом описании. Поэтому будущему связисту для начала нужно выбрать конкретную специализацию. Можно стать специалистом по компьютерным сетям, радиоинженером-телевизионщиком , конструктором спутникового оборудования - профессий в этой сфере полно, и все они востребованы.

Предыдущие публикации:

ТЕОРИЯ это

совокупность высказываний , замкнутых относительно логического следования (слово теория происходит от греч. theoria - рассмотрение, исследование). Такое предельно общее и наиболее абстрактное определение теории дает логика . С логической точки зрения - это любое высказывание , рассматриваемое вместе с его логическими следствиями .

Например, из высказывания «Сегодня вторник» следуют такие: «Завтра будет среда», «Вчера был понедельник», «Сегодня - третий день недели» и тому подобные, поэтому данное высказывание вместе с перечисленными следствиями можно назвать . Столь широкое определение термина Теория может показаться несколько не обычным , однако оно вполне соответствует обыденному употреблению этого . Например, в романе М. Булгакова «Мастер и Маргарита» Воланд говорит отрезанной голове Берлиоза: «...ваша теория и солидна, и остроумна. Впрочем, ведь все стоят одна за другой. Есть среди них и такая, согласно которой каждому будет дано по его вере». Неясное и расплывчатое употребление «Теория » в повседневном языке и выражает логическое данного . Чтобы сделать его более точным, нужно указать по меньшей мере, какой именно логической системой мы пользуемся при выводе следствий.

ИСТОЧНИК : В. С. Швырев. Философский энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия. Гл. редакция: Л. Ф. Ильичёв, П. Н. Федосеев, С. М. Ковалёв, В. Г. Панов. 1983.

ЧТО ТАКОЕ ТЕОРИЯ

Теория выступает как наиболее сложная и развитая форма научного знания; другие его формы - законы науки , классификации , типологии , первичные объяснительные схемы и т. д. - генетически могут предшествовать собственно теории, составляя базу ее формирования; в то же время они нередко сосуществуют с теорией, взаимодействуя с ней в науки, и даже входят в теорию в качестве ее элементов (теоретические законы, типологии, основанные на теории).

Свет, как известно, представляет собой формулу лучевой энергии, испускаемой в виде электромагнитных волн. Эти волны характеризуются длиной волны или их частотой. Зависимость между длимой волны и ее частотой выражается следующим уравнением:

где I - длина волны, v - частота колебаний волны в циклах в секунду, С - скорость света в секунду в вакууме.

Величина, обратная длине волны, определяет число волн, приходящихся на единицу длины, и носит название волнового числа:

Световая энергия, применяющаяся в аналитических целях, ультрафиолетовая видимая, инфракрасная, является определенной частью электромагнитного спектра (табл. 11).

Таблица 11

За пределами 150 х находится область, близкая к микроволнам, а выше 100 нм - близкая к лучам Рентгена.

Применение оптических методов основано на свойстве веществ поглощать световую энергию. При этом используются следующие характеристики свойств света: длина волны (или частота) и интенсивность света.

Длина волны определяет тот предел, до которого луч света способен взаимодействовать с любым веществом, а путем измерения интенсивности света можно количественно определять взаимодействие между веществом и энергией луча света.

При рассмотрении способа взаимодействия вещества и света энергию света представляют разделенной на отдельные единицы, носящие название фотонов, или квантов. Энергия фотона зависит от частоты излучения и определяется уравнением:

где Е - энергия фотона в эргах; v - частота колебания волны в циклах в секунду; h - постоянная Планка, равная 6,624 Х 10 -27 эргов в секунду.

Следовательно, излучение при определенной длине волны состоит из фотонов, имеющих абсолютно равное количество энергии. Интенсивность, или световая энергия, пропорциональна числу фотонов, которые в единицу времени проходят через единицу площади, перпендикулярной к направлению луча света.

Общая энергия молекулы для любого ее состояния может быть выражена следующим уравнением:

Е общ. =Е электр. +Е колеб. +Е вращ.

Каждый из компонентов общей энергии может иметь только определенную величину, называемую энергетическим уровнем. Молекула, у которой электронная, колебательная и вращательная энергии имеют их наименьшее значение, находится в так называемом основном состоянии. В этом состоянии молекула может поглощать энергию, однако лишь в определенных количествах. Если молекула подверглась воздействию фотонов, чья энергия соответствует разности энергии между основным и возбужденным состояниями молекулы, то происходит поглощение молекулой энергии и вследствие этого молекула переходит на более высокий энергетический уровень.

Более высокие уровни называют первым, вторым и т. д. возбужденными состояниями. Каждому электронному уровню соответствует одно Основное и несколько возбужденных колебательных состояний, аналогично каждому колебательному уровню соответствует один основной и несколько возбужденных вращательных уровней.

С другой стороны, если существует значительная разница в энергии фотонов и разности энергий двух состояний, может не быть никакого поглощения.

Таким образом, электронные, колебательные и вращательные энергии молекулы могут иметь только определенные, дискретные значения, иначе говоря, энергии в молекуле квантизированы.

Поглощение молекулой излучения может привести в зависимости от энергии фотона к следующим изменениям:

а) увеличению электронной энергии вследствие перераспределения электронов и перехода их на более высокий уровень;

б) увеличению колебательной энергии (распределение энергии между двумя ядрами);

в) увеличению вращательной энергии (ускорение вращения диполя).

Если молекула поглощает небольшое количество энергии, излучаемой источником в далекой инфракрасной или микроволновой области, то изменяется только ее вращательная энергия, а электронная и колебательная энергия остаются прежними. Если же источник излучения характеризуется более высокой энергией, соответствующей близкой инфракрасной области, то возрастает как вращательная, так и колебательная энергия молекулы. Излучение более высокой анергии, соответствующей ультрафиолетовой и видимой областям, приводит к изменениям всех трех видов энергии - вращательной, колебательной и электронной. Зависимость между энергией излучения и длинной волны представлена в табл. 12.

Таблица 12

Молекулы вещества очень недолго находятся в возбужденном состоянии, продолжительность их существования порядка Ю -8 сек. Следовательно, энергия не аккумулируется в системе, а вещество немедленно растрачивает избыточную энергию несколькими путями, которые могут быть физическими или химическими.

Энергия может выделиться в виде тепла или флюоресцентного излучения.

Повторное излучение энергии в виде флюоресценции происходит в молекулах, у которых процессы деактивации протекают несколько иначе и полная деактивация путем столкновения или химической реакции затруднена. Такие молекулы могут иметь более высокую колебательную энергию в возбужденном состоянии, чем в основном состоянии. Эта колебательная энергия теряется путем столкновения на высшем электронном уровне, после чего молекула флюоресцирует, т. е. возвращается в основное состояние с выделением энергии в виде излучения. Флюоресцентная энергия меньше по величине, чем энергия падающего света, т. е. имеет большую длину волны. Флюоресценция немедленно прекращается при устранении источника радиации, что и отличает это свойство от фосфоресценции, которая продолжается некоторое время после устранения источника излучения.

Вещество может подвергнуться гомолитической диссоциации или ионизации. Выше уже отмечалось, что излучения разнятся по содержанию энергии в зависимости от длин волн. Для разрыва межатомной связи в молекуле требуется энергия порядка 50-100 ккал/моль; следовательно, для разрыва связи необходимо поглощение квантов видимого света (от 55 до 70 икал/моль) или ультрафиолетового (около 140 ккал/моль).

Изучением химических реакций, возникающих при воздействии электромагнитного излучения, занимается фотохимия.

Определения, связанные с измерением поглощения света, основаны на двух физических законах.

Когда свет проходит через вещество, интенсивность излучения уменьшается по сравнению с интенсивностью излучения, падающего навещество.

Поглощенная интенсивность света равна разности I 0 - I.

Закон Бугера-Ламберта связывает поглощение с толщиной слоя поглощающего вещества и выражается соотношением:

где I 0 - интенсивность излучения, падающего на вещество; I - интенсивность излучения, прошедшего через вещество; b - толщина слоя вещества в сантиметрах; k - показатель поглощения - величина, обратная той толщине слоя, проходя через который поток излучения ослабляется в 10 раз. Второй закон поглощения Беера связывает интенсивность падающего света и света, прошедшего через раствор определенной толщины, с концентрацией раствора. При этом предполагается, что растворитель не поглощает в данной области спектра:

lgIo/I = k 1 c

где k 1 - константа, зависящая от способа выражения концентрации раствора; с - концентрация раствора.

Оба закона могут быть сведены в одно уравнение, которое известно под названием закона Бугера - Ламберта - Беера, закона Ламберта - Беера или просто закона Беера: lglo/I=k 1 bc

Раздел терминологии, относящейся к оптическим методам анализа, остается унифицированным. В данной книге мы следуем практике Государственной фармакопеи X издания с некоторыми изменениями согласно Второму изданию Международной фармакопеи.

Соотношение lg I 0 /I известно как поглощение (А), оптическая плотность (D ), или как экстинкция (Е).

Величина lg Io/I носит название пропускаемости и обозначается Т. Соотношение между пропускаемостью Т и поглощением А определяется следующим уравнением: A=lg 10 (l/T),

Значение k 1 зависит от единиц, в которых выражают концентрацию вещества и толщину слоя. Если выразить с в грамм-молях на 1 л раствора, а Ь в сантиметрах, то коэффициент поглощения будет равен молярному коэффициенту поглощения. Последний изображается греческой буквой ЭПСИЛОН - 8.

Если концентрация выражается в граммах вещества на 100 мл раствора, то эта величина называется удельным показателем поглощения и обозначается символом Е 1% или

Известно также выражение поглощения при концентрации в граммах вещества на 1 л раствора - поглощаемость - а. Эта величина в 10 раз меньше, чем удельный показатель поглощения.

Приведенные ниже формулы определяют зависимость менаду величиной поглощения, Е(1%, 1см), и молярным коэффициентом поглощения.

ТЕОРИЯ

(от греч. theoria - рассмотрение, ) - совокупность высказываний, замкнутых относительно логического следования. Такое предельно и наиболее абстрактное Т. дает . С логической т.зр. теорией можно назвать любое , рассматриваемое вместе с его логическими следствиями. Напр., из высказывания «Сегодня вторник» следуют такие: «Завтра будет », «Вчера был понедельник», «Сегодня - третий день недели» и т.п., поэтому высказывание вместе с перечисленными следствиями можно назвать Т. Столь широкое определение термина «Т.» может показаться несколько необычным, однако вполне соответствует обыденному употреблению этого слова. Напр., в романе М. Булгакова «Мастер и Маргарита» Воланд говорит отрезанной голове Берлиоза: «...ваша теория и солидна, и остроумна. Впрочем, ведь все теории стоят одна задругой. Есть среди них и такая, согласно которой каждому будет дано по его вере». Неясное и расплывчатое употребление слова «Т.» в повседневном языке и выражает логическое определение данного термина. Чтобы сделать его более точным, нужно указать по меньшей мере, какой именно логической системой мы пользуемся при выводе следствий.

Философия: Энциклопедический словарь. - М.: Гардарики . Под редакцией А.А. Ивина . 2004 .

ТЕОРИЯ

(греч. , от - рассматриваю, исследую) , в широком смысле - взглядов, представлений, идей, направленных на истолкование и к.-л. явления; в более узком и спец. смысле - высшая, самая развитая организации науч. знания, дающая целостное о закономерностях и существ. связях определ. области действительности - объекта данной Т. По словам В. И. Ленина, в форме Т., «теоретическое должно дать в его необходимости, в его всесторонних отношениях...» (ПСС, т. 29, с. 193) . По своему строению Т. представляет внутренне дифференцированную, но целостную систему знания, которую характеризуют логич. одних элементов от других, содержания Т. из некрой совокупности утверждений и понятий - исходного базиса Т.- по определ. логикометодологическим принципам и правилам.

Роль Т. в социально-практич. деятельности. Основываясь на обществ. практике и давая целостное, достоверное, систематически развиваемое знание о существ. связях и закономерностях действительности, Т. выступает как наиболее совершенная форма науч. обоснования и программирования практич. деятельности. При этом роль Т. не ограничивается обобщением опыта практич. деятельности и перенесением его на новые ситуации, а связана с творч. переработкой этого опыта, благодаря чему Т. открывает новые перспективы перед практикой, расширяет её горизонты. Марксизм-ленинизм отвергает как принижение Т., её отождествление с практикой, так и схоластич. теоретизирование, отрыв Т. от действительности.

Опираясь на знание, воплощённое в Т., способен создавать то, что не существует в налично данной природной и социальной действительности, но возможно с т. зр. открытых Т. объективных законов. Эта программирующая роль Т. по отношению к практике проявляется как в сфере материального производства, где она заключается в реализации науч. открытий, достигаемых на основе науч. Т., особенно в эпоху совр. научно-технич. революции и превращения науки в не-посредств. производит. силу, так и в области обществ. жизни, где передовая Т. обществ. развития, отражающая его объективные и воплощающая в то же идеологию прогрессивных социальных сил, выступает в качестве науч. основы программы революц. преобразования общества.

Значительно возрастает роль Т. в эпоху создания социалистич. и коммунистич. общества на основе со-знат. деятельности нар. масс. Как подчёркивал Ленин, «без революционной теории не может быть и революционного движения» (там же, т. 6, с. 24) , а «...роль передового борца может выполнить только партия, руководимая передовой теорией» (там же, с. 25) . Ориентирующая, направляющая роль передовой марксистско-ленинской Т. общества, раскрывающей объективные законы обществ. развития, ярко проявляется в совр. условиях в руководстве КПСС развитым социалистич. обществом в его движении к коммунизму.

Осуществление целенаправленного практич. преобразования действительности на основе теоретич. знаний есть истинности Т. При этом в ходе практич. применения Т. сама совершенствуется и развивается. Практика образует не только критерий истинности, но и основу развития Т.: «Практика выше (теоретического) познания, ибо она имеет не только всеобщности, но и непосредственной действительности» (Ленин В. И., там же, с. 195) . В процессе применения Т. сформулированное в ней знание опосредуется различными промежуточными звеньями, конкретизирующими факторами, что предполагает живое, творч. , руководствующееся Т. как программой, но мобилизирующее также все возможные способы ориентации в конкретной ситуации. Действенное применение Т. требует опоры на «живое » объекта, использования практич. опыта, включения эмоциональных и эстетич. моментов сознания, активизации способностей творч. воображения. Сама Т. как форма особого освоения мира функционирует в тесном взаимодействии с другими, нетеоретич. формами сознания. Науч. Т. всегда так или иначе связана с определ. филос.-мировоззренч. установками, способствует укреплению того или иного мировоззрения (напр., в борьбе с ре-лиг, мировоззрением важнейшую роль сыграли Т., созданные Коперником и Ньютоном; утверждению идей диалектико-материалистич. мировоззрения способствовала дарвиновская Т. эволюции) . С др. стороны, в истории познания существовали и продолжают существовать псевдонауч. концепции, также претендующие на роль подлинных Т., но в действительности выражающие антинауч., реакц. идеологию (напр., социал-дарвинизм, геополитика) . Особенно сильна содержания Т. с идейно-мировоззренч. установками и социально-классовыми интересами в области обществ. наук, где противоборство передовой науч. Т. марксизма-ленинизма с реакц. взглядами отражает борьбу противоположных идеологий.

Т. как форма науч. знания. Т. выступает как наиболее сложная и развитая форма науч. знания; другие его формы - законы науки, классификации, типологии, первичные объяснит. схемы - генетически могут предшествовать собственно Т., составляя базу её формирования; с др. стороны, они нередко сосуществуют с Т., взаимодействуя с нею в системе науки, и даже входят в Т. в качестве её элементов (теоретич. законы, типологии, основанные на Т.) .

Науч. знание вообще теоретично с самого начала, т. е. всегда связано с размышлением о содержании понятий и о той исследоват. деятельности, которая к нему приводит. При этом, однако, формы и глубина теоретич. мышления могут сильно варьировать, что находит историч. в развитии структуры теоретич. знания, в формировании различных способов его внутр. организации. Если теоретич. мышление вообще (Т. в широком смысле слова) необходимо сопутствует всякой науке, то Т. в собственном, более строгом смысле появляется на достаточно высоких этапах развития науки.

Переход от эмпирич. стадии науки, которая ограничивается классификацией и обобщением опытных данных, к теоретич. стадии, когда появляются и развиваются Т. в собств. смысле, осуществляется через промежуточных форм теоретизации, в рамках которых формируются первичные теоретич. конструкции. Будучи источником возникновения Т., сами эти конструкции, однако, ещё не образуют Т.: её возникновение связано с возможностью построения многоуровневых конструкций, которые развиваются, конкретизируются и внутренне дифференцируются в процессе деятельности теоретич. мышления, отправляющегося от некоторой совокупности теоретич. принципов. В этом смысле зрелая Т. представляет собой не просто сумму связанных между собой знаний, но и содержит определ. построения знания, внутр. развёртывания теоретич. содержания, воплощает некоторую программу исследования; всё это и создаёт Т. как единой системы знания. Подобная развития аппарата науч. абстракций в рамках и на основе Т. делает последнюю мощнейшим средством решения фундаментальных задач познания действительности.

В совр. методологии науки принято выделять след. осн. компоненты Т.: 1) исходную эмпирич. основу, которая включает зафиксированных в данной области знания фактов, достигнутых в ходе экспериментов и требующих теоретич. объяснения; 2) исходную теоретич. основу - множество первичных допущений, постулатов, аксиом, общих законов Т., в совокупности описывающих Т.; 3) логику Т.- множество допустимых в рамках Т. правил ло-гич. вывода и доказательства; 4) совокупность выведенных в Т. утверждений с их доказательствами, составляющую осн. массив теоретич. знания. Методологически центр. роль в формировании Т. играет лежащий в её основе идеализированный объект - теоретич. существ. связей реальности, представленных с помощью определ. гипотетич. допущении и идеализации. Построение идеализированного объекта Т.- необходимый этап создания любой Т., осуществляемый в специфических для разных областей знания формах. К. Маркс в «Капитале», развив трудовую теорию стоимости и проанализировав структуру капиталистич. производства, разработал идеализированный объект, который выступил как теоретическая модель капиталистич. способа производства. Идеализированным объектом Т. в классич. механике является материальных точек, в молекулярно-кинетич. теории - множество замкнутых в определ. объёме хаотически соударяю-щихся молекул, представляемых в виде абсолютно упругих материальных точек, и т. д.

Идеализированный объект Т. может выступать в разных формах, предполагать или не предполагать математич. описания, содержать или не содержать того или иного момента наглядности, но при всех условиях он должен выступать как конструктивное развёртывания всей системы Т. Этот объект, т. о. , выступает не только как теоретич. модель реальности, он вместе с тем неявно содержит в себе определ. программу исследования, которая реализуется в построении Т. Соотношения элементов идеализированного объекта - как исходные, так и выводные - представляют собой теоретич. законы, которые, в отличие от эмпирич. законов, формулируются не непосредственно на основе изучения опытных данных, а путём определ. мыслит. действий с идеализированным объектом. Из этого вытекает, в частности, что законы, формулируемые в рамках Т. и относящиеся по существу не к эмпирически данной реальности, а к реальности, как она представлена идеализированным объектом, должны быть соответствующим образом конкретизированы при их применении к изучению реальной действительности.

Многообразию форм идеализации и соответственно типов идеализированных объектов соответствует и многообразие видов Т. В теории описат. типа, решаю-щей гл. обр. задачи описания и упорядочения обычно весьма обширного эмпирич. материала, построение идеализированного объекта фактически сводится к вычленению исходной схемы понятий. В еовр. математизированных Т. идеализированный объект выступает обычно в виде математич. модели или совокупности таких моделей. В дедуктивных теоретических системах построение идеализированного объекта по существу совпадает с построением исходного теоретического базиса.

Процесс развёртывания содержания Т. предполагает макс. выявление возможностей, заложенных в исходных посылках Т., в структуре её идеализированного объекта. В частности, в Т., использующих математич. , развёртывание содержания предполагает формальные операции ср знаками математизированного языка, выражающего те или иные параметры объекта. В Т., в крых математич. формализм не применяется или недостаточно развит, на первый план выдвигаются рассуждения, опирающиеся на содержания исходных посылок Т., на мысленный с идеализированными объектами. Наряду с этим развёртывание Т. предполагает построение новых уровней И слоев содержания Т. на основе конкретизации теоретич. знания о реальном предмете. Это связано с включением в состав Т. новых допущений, с построением более содержательных идеализированных объектов. Напр., Маркс в «Капитале» от рассмотрения товарного производства в абстрактном виде переходит к анализу собственно капиталистич. производства, от рассмотрения производства, абстрагированного от обращения,- к анализу единства производства и обращения. В итоге конкретизация Т. приводит её к развитию в систему взаимосвязанных Т., объединяемых лежащим в их основании идеализированным объектом. Это одно из характерных выражений метода восхождения от абстрактного к конкретному.