ТИПЫ МЫСЛИТЕЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ В ФИЗИКЕ,

  Хочется затронуть щекотливую тему отражения реального материального, физического мира в наших мыслительных образах и как следствие построение моделей РЕАЛЬНОСТИ.
Щекотливой, потому что РЕФЛЕКСИЯ В РЕФЛЕКСИЮ всегда процесс сложный, каждым понимается по своему и ОЧЕНЬ СУБЪЕКТИВНО. Тем не менее, интересно перечислить подходы к проблеме.
Каждый человек, взявший на себя труд заниматься прогнозом изменений происходящих в РЕАЛЬНОСТИ, принимает на себя роль наблюдателя-исследователя. 
Рассмотрим, 7-стериотипов мышления, которые при этом применяются исследователями.
Некоторые модели относятся к двум или более видам. Рассмотрим их, опуская детали рассмотрения каждой модели и детали рассматриваемых теорий, на примере моделей в физике и астрофизике.
Из числа рассматриваемых примеров исключены теории и модели, имеющие узкоспециализированный характер и мало знакомые публике.
 
ТИП 1: ГИПОТЕЗА (ТАКОЕ МОГЛО БЫ БЫТЬ)

Эти модели представляют собой пробное описание явления, причем его автор либо верит в его возможность, либо считает даже его истинным.
Примеры:

Птолемей, Аристотель (эпициклы) (тип 2?)

Коперник/ Кеплер Модели Вселенной: Эйнштейн, де Ситтер, Фридман Модель Непрерывной эволюции мира в противовес модели Большого взрыва Эфир Максвелла (тип 2?)

Модель атома Дж. Дж. Томсона Модель атома Резерфорда Боровская модель атома водорода Весьма почтенными по возрасту примерами такого рода являются модели Вселенной Аристотеля и Птолемея, от которых позже отказались, усовершенствованная Кеплером модель Коперника, которую и сейчас считается достаточно точной.

Приход эры релятивизма расширил эту проблему и поставил вопрос о создании модели пространственно-временной структуры Вселенной типа моделей Эйнштейна, де Ситтера и Фридмана. Эти модели фактически доходят до утверждений относительно природы Вселенной, которые могут быть или не быть правильными.

Аналогичные слова можно сказать о моделях атома Дж. Дж. Томсона и Резерфорда.

Другими примерами моделей типа 1 являются конкурирующие в космогонии гипотезы о Непрерывной эволюции мира и Большом взрыве, причем вторая из них в настоящее время считается предпочтительной.

Идея Максвелла об эфире, относившаяся первоначально к разряду гипотез, заняла потом свое место среди феноменологических описаний явления типа 2.

ТИП 2: ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ (ВЕДЕМ СЕБЯ ТАК, КАК ЕСЛИ БЫ...)

Весьма часто отмечают, что некое явление или событие могло бы быть, объяснено путем привлечения определенного механизма, однако имеющихся свидетельств недостаточно, чтобы убедить нас в справедливости такого истолкования. Хотя поиск окончательного ответа на этом пути оказывается незавершенным, само описание явления в терминах некой модели может быть полезным для объяснения соотношений и формулировки предположений относительно будущих приложений или экспериментов.

Примеры:

Птолемей, Аристотель (эпициклы)?

Флогистон Эфир Максвелла (тип 1?)

Атомизм (– тип 1)

Кварковая модель (тип 1?)

Реджеонная модель Партонная модель В этом перечне моделей эпициклы Аристотеля и Птолемея под вопросом. Хотя они уже нашли себе место среди гипотез, трудно отделаться от удивления по поводу того, действительно ли верили их созда- тели в существование этих вложенных одна в другую хрустальных сфер или считали их скорее удобным способом описания движения планет.

В процессе формулировки своих уравнений электромагнитного поля Джеймс Клерк Максвелл столкнулся с необходимостью поддержать гипотезу о существовании эфира, т.е. упругой среды с высокой жесткостью, который пронизывает все тела. Это понадобилось ему по той причине, что он не смог избавиться от предрассудка, согласно которому любое объяснение физического явления должно исходить из механических представлений.

В качестве современного примера можно упомянуть кварковую модель.

ТИП 3: ПРИБЛИЖЕНИЕ (ЧТО-ТО СЧИТАЕМ ИЛИ ОЧЕНЬ МАЛЫМ, ИЛИ ОЧЕНЬ БОЛЬШИМ)

Совсем небольшое число уравнений в физике поддается точному решению, и, как правило, исследователь вынужден либо прибегать к ис- пользованию каких-то приближенных методов, либо искать численные решения. Если в рассматриваемой проблеме задействовано большое число переменных или кто-то заинтересован в изучении общих свойств возможных решений, то вычислительная работа становится достаточно громоздкой. В этих случаях наиболее естественный способ решения проб- лемы основан на использовании приближений.

Примеры:

Линейный отклик (законы Ома, Ньютона, Гука, Фурье)

Идеальный газ Оболочечная модель атома Борновское приближение для атомов Борновское приближение искаженной волны для ядер Один из важных типов проблем, в которых требуется использование приближений, можно охарактеризовать термином ЛИНЕЙНЫЙ ОТКЛИК (одной планеты на другую, на вхождение в созвездие, нахождение в Доме-для АСТРОЛОГОВ)

ТИП 4: УПРОЩЕНИЕ (ОПУСТИМ ДЛЯ ЯСНОСТИ НЕКОТОРЫЕ ДЕТАЛИ)

Многие проблемы, с которыми сталкиваются физики, выглядят на первый взгляд настолько сложными, что в итоге всегда имеется возможность оказаться в положении человека, не видящего из-за леса дерева.

Большую роль в преодолении такой ситуации может сыграть использование упрощенной модели, в которой опущены некоторые усложняющие детали.

Примеры:

Ван-дер-Ваальс силы и взаимодействия Дебаевская модель удельной теплоемкости Оболочечная модель ядра Модель Нильсона Модель составного ядра Оптическая модель Борновское приближение для ядер Модель прямого взаимодействия Модель гигантского резонанса Брауна — Больстерли

ТИП 5: ЭВРИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ (КОЛИЧЕСТВЕННОГО ПОДТВЕРЖДЕНИЯ НЕТ, НО МОДЕЛЬ СПОСОБСТВУЕТ БОЛЕЕ ГЛУБОКОМУ ПРОНИКНОВЕНИЮ В СУТЬ ДЕЛА)

Иногда бывает необходимо, или полезно, еще ДАЛЬШЕ в сторону от реалистического описания исследуемого явления и достичь тем самым еще большего его упрощения, сохраняя, тем не менее, достаточную меру подобия с реальной ситуацией. В итоге это помогает нам узнать нечто новое о природе последней.

Примеры:

Боровская модель многоэлектронного атома Средняя длина свободного пробега Идеальный бозегаз Эйнштейновская модель удельной теплоемкости Модель желе Модель ячеистого потенциала Модель спаривания для сверхпроводников или ядер Ферромагнетик Гейзенберга Модель жидкой капли Кластерная модель

ТИП 6: АНАЛОГИЯ (УЧТЕМ ТОЛЬКО НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ)

Иногда бывает необходимо (или удобно) узнать что-то о физической системе на основе изучения более простой системы, которая не имеет сход- ства с исходной системой во всех деталях, но передает лишь некоторые типичные ее особенности. Ниже приведен перечень относящихся сюда при- меров.

Примеры:

Дебаевская модель фононного рассеяния Модель Изинга Модель X — У Решеточный газ Гейзенберговская модель ядерных сил

ТИП 7: МЫСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ (Главное состоит в опровержении возможности)

Последний рассматриваемый тип моделей несколько отличается по своей природе от остальных. Он носит название мысленного эксперимента и характеризует модель возможного эксперимента (который может быть не очень легко осуществимым или не слишком реалистичным), не нарушающего любые известные физические законы.

Примеры:

Цикл Карно Демон Максвелла микроскоп Гейзенберга Эйнштейн — Подольский — Розен

Общим элементом для всех этих разных типов моделей служит то, что они помогают нам более ясно представить существо физических проблем (или взаимосвязи явлений) путем анализа упрощенных ситуаций, более доступных нашей интуиции.

Компиляция выполнен по Р.Пайерлс «ПОСТРОЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ» Успехи Физических Наук  1983 год Том 140,  вып. 6       http://ufn.ru/ru/articles/1983/6/d/

Рыженко В.А. «Упрощенная модель Вселенной»
Я не категоричен в ниже приведенных мыслях и не настаиваю, что они верны. Это всего лишь НАБРОСКИ  и не более.
    Содержание.

1.Одновременное и непосредственное взаимодействие

2. Интенсивность одновременного и непосредственного взаимодействия

3.Количество вещества

4.Концепция.

ЧАСТЬ 1. Одновременное и непосредственное взаимодействие  
   1.Все, что происходит и совершается во Вселенной, происходит и совершается  не относительно друг друга, не относительно одновременно, а АБСОЛЮТНО ОДНОВРЕМЕННО. Это не зависит ни от скорости света, ни оттого, что скорость света независима от скорости источника света, ни от каких   систем отсчета, систем  координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга, ни от пространства (если таковое существует и обладает физической сущностью), ни от времени (если таковое также существует и обладает физической сущностью), ни от гравитации (если такая существует и обладает физической сущностью),  от электромагнитного  и других полей, «черных дыр», ни от бесконечности и так далее, а зависит от того, что все элементы Вселенной находятся одновременно в непосредственном взаимодействии (в прямом контакте), но   любой элемент Вселенной, находясь в одновременном и  непосредственном взаимодействии,    ОДНОВРЕМЕННО ВЗАИМОДЕЙСТВУЕТ не с какими – угодно, а вполне определенными элементами (качество), не с каким – угодно числом элементов, а с ограниченным (количество), и это зависит от интенсивности одновременного и непосредственного взаимодействия. 

    2..Одновременное и непосредственное взаимодействие является не частным взаимодействием, а всеобщим. Не специфическим, а фундаментальным, на которой базируются все остальные взаимодействия, отличающиеся друг от друга своими участниками.
   3.Одновременное и непосредственное воздействие элементов друг на друга образует единый функционирующий процесс, в котором элементы удерживаются друг подле друга в виде естественных (предметных, реальныхх моделей), что обусловленно непрерывностью  одновременного и непосредственного воздействия элементов друг на друга, которое заложено в самом сущем. В случае, если исчезнет непрерывность одновременноего и непосредственного воздействия, то весь процесс развалится
   ЧАСТЬ 2. Интенсивность одновременного и непосредственного взаимодействия  
   1.Все элементы Вселенной одновременно находятся в непосредственном взаимодействии, и это не зависит от того, какими «личными» данными (свойствами) и плотностью они обладают.
   2.Одновременное и непосредственное взаимодействие   элементов Вселенной   обладает максимальной интенсивностью, то есть интенсивностью всего сущего, и это уже зависит от воздействия всех элементов друг на друга,    всех их «личных» данных и от того, какими плотностями они обладают.
   3.Интенсивность всего сущего прямо пропорциональна воздействию всех «личных» данных всех элементов  друг на друга и обратно пропорциональная качеству и количеству их суммарной плотности.
  ЧАСТЬ 3. Количество вещества
   1.Количество вещества ( вещество - лат. materia ) является конечным. Оно не   увеличивается, поскольку нет дополнительных источников, вливающих вещество, и не уменьшается, поскольку не имеется источников, «пожирающих» вещество.
   2.Все вещество организованно и оформлено в элементы   органического и неорганического характера. Свободного вещества, не оформленного и не организованного во Вселенной, не существует.
   ЧАСТЬ 4.Концепция.
   1.Признавая первый и второй пункты части 3, а также то, что одновременное и непосредственное взаимодействие является  всеобщим в плане, что его участники -   все, без исключения, элементы Вселенной формулируем  следующую концепцию.
   2.В мире нет ничего кроме элементов органического и неорганического вещества, их одновременного и непосредственного взаимодействия и результатов данного взаимодействия.
   3.Приведенная концепция имеет три составляющих: 1. Элементы органического и неорганического вещества. 2. Их одновременное и непосредственное взаимодействие. 3. Результаты указанного    взаимодействия.
   NB. Любая модель несет в себе существенный фрагмент неопределенности сущего, так как наше познание  не обладает возможностями действовать во всем объеме Вселенной.