A fizikai mennyiség a tudományos és műszaki terminológia egyik legfontosabb fogalma. A kifejezésekkel és definíciókkal szemben támasztott fő követelmény a definiálandó fogalom pontossága és egyértelműsége, mivel az elmondottak jelentése és megértése attól függ, hogy pontosan mit is értünk egy fizikai mennyiség alatt. A tudományos és műszaki irodalomban azonban még mindig nincs egységes értelmezése ennek a fogalomnak. A fizikai mennyiségekre számos definíciót adnak meg különböző források . Tekintsünk példának számos összefüggést.
1. Fizikai mennyiség , olyan jellemző, tulajdonság, amely minőségileg sok fizikai objektumra (fizikai rendszerekre, állapotaikra stb.) jellemző, de mennyiségileg minden objektumra nézve egyedi [1]
2. A fizikai mennyiség egy anyagi tárgy vagy jelenség mérhető minősége, jele vagy tulajdonsága, amely az anyagi tárgyakra vagy folyamatokra, jelenségekre minőségileg közös, de mindegyikre mennyiségileg egyedi [2]
3. Fizikai mennyiség , ─ az anyagi világ fizikai tárgyainak vagy jelenségeinek jellemzője , minőségileg sok tárgyra és jelenségre jellemző, de mennyiségileg mindegyikre egyedi. [3]
4. A fizikai mennyiség (a matematikaival ellentétben) egy objektum (fizikai rendszer, jelenség vagy folyamat) egyik tulajdonságának jellemzője , amely minőségileg sok fizikai objektumra jellemző, de mennyiségileg minden objektumra egyedi. [négy]
5. Fizikai mennyiségek - fizikai testek, állapotok vagy folyamatok mérhető tulajdonságai vagy jellemzői , amelyek számszerűsíthetők és felhasználhatók természeti jelenségek matematikai egyenletekkel történő leírására. [5]
A fenti összefüggésekből következik, hogy a fizikai mennyiség első két definíciója összeegyeztethetetlen a harmadik és a negyedik definícióval, az ötödik összefüggésben pedig különböző fogalmakat azonosítanak: tulajdonság és jellemző . Itt felmerül a kérdés, hogy mit kell érteni fizikai mennyiségen: egy valós fizikai objektum tulajdonát (1. és 2. kontextus) vagy egy absztrakciót (mentális modell) verbális, grafikus stb. leírás formájában (karakterisztika) ennek a tulajdonságnak (3. és 4. kontextus) .
Más szóval, a fizikai mennyiség fogalmának definícióiban van egy úgynevezett kategorikus kétértelműség . A fizikában és más természettudományokban leggyakrabban a következő kategóriákkal foglalkoznak:
A megismerési folyamat lényege egy olyan eszmevilág kialakítása, amely a legpontosabban tükrözi a dolgok világát. [6] [7] Elemezzük az összefüggéseket abból a szempontból, hogy a fizikai mennyiség fogalma a fenti kategóriákba tartozik-e. Az első és a második összefüggésben a fizikai mennyiség az anyag objektív tulajdonsága (a dolgok világából származó tárgy), amely valóban létezik, a tudatunkon kívül. Kölcsönhatásba léphet más testekkel (erő), továbbítható (energia), terjedhet (hőátadás, diffúzió), oldódhat, mérhető, például: tehetetlenség - tömeg, nyomás - nyomásmérő, hőmérséklet - hőmérő ; energiát munkává alakítani stb. A harmadik és negyedik összefüggésben a fizikai mennyiség már nem a vizsgált tárgy tulajdonságaként értendő, hanem jellemzőjeként (az eszmevilágból származó tárgy), ami nem valóság, ezért nem lehet mérni és mérőműszerben mint mértékegységben tárolni, nem lehet fizikai vagy kémiai támadásnak kitéve. Például a tömeg nem lóghat egy kötélen, vagy nem gyakorolhat nyomást egy támasztékra, a térfogat nem tud mozogni (a cső mentén), stb. Az ötödik összefüggésben a fizikai mennyiség egy tárgy tulajdonságaként és jellemzőjeként egyaránt értendő.
A fentieket, valamint számos más példát elemezve arra a következtetésre juthatunk, hogy egy fizikai mennyiségnek kategorikus kétértelműsége van , mivel egyes esetekben egy valós tárgy, folyamat, jelenség tulajdonát jelenti, máskor pedig – mennyiségi ( numerikus) jellemző. Nyilvánvalóan maga a tulajdonság (dolog) és annak mennyiségi jellemzője ─ fizikai mennyiség ─ nem ugyanaz, mint ahogy a kávé sem ugyanaz az ital , a kávé pedig a kávézó nevét vagy a csomagoláson lévő feliratot jelölő szó. R. V. Pohl felhívta a figyelmet a dolgok és a fizikai mennyiségek hosszú ideig tartó keveredésének megengedhetetlenségére: Minden fizikai entitásban egyértelműen meg kell különböztetni a súlyt, vagyis egy fémdarabot a súlytól, vagyis az erőtől. Ki kell emelnünk a tömeg szó kitörölhetetlennek tűnő használatát a test helyett . Újra és újra találkozunk például a tankönyvekben a felfüggesztett test helyett egy húrra felfüggesztett masszával. [nyolc]
Mi az oka a fizikai mennyiség fogalmának kategorikus kétértelműségének? A kérdésre adott válasz szorosan összefügg a méréstörténettel. A fizikai testek tulajdonságainak (fizikai tulajdonságoknak) mennyiségi jellemzőjét mérésekkel kapjuk meg, melynek eredményeként számokat kapunk, amelyeken bizonyos matematikai műveleteket lehet végrehajtani. Történelmileg ezek a számok ugyanazt a nevet kapták, mint a mért tulajdonság. Annak hangsúlyozására, hogy az egyes számok megszerzésekor mit vettek mértékegységnek, a tulajdonság minden egységnyi részét elkezdték hozzárendelni egy névhez, amely gyakran egybeesett magának a testnek a nevével, amely a mért tulajdonság (láb) egységnyi részét tárolta. , hüvelyk, könyök, stb.) Ennek eredményeként az ilyen mérések elnevezett számokat ─ fizikai mennyiségeket kaptak . Mivel a fizikai mennyiség összetétele tiszta számot tartalmaz – az emberi elme termékét (az eszmék világából származó tárgyat), ezért magát a fizikai mennyiséget az ideák világából származó objektumnak kell tulajdonítani. A fentiek alapján a következő meghatározás:
A fizikai mennyiség a legáltalánosabb fogalom (kategória), amely a testek, jelenségek vagy folyamatok tulajdonságainak kvantitatív kifejezésére és a természeti jelenségek matematikai egyenletekkel történő leírására szolgál,
más szavakkal:
A fizikai mennyiség egy fizikai tárgy, rendszer, jelenség vagy folyamat valamely tulajdonságának mennyiségi jellemzője). [9]
Ez a meghatározás teljes mértékben kielégíti a pontosság és a kategorikus egyértelműség modern követelményeit. (Megjegyzendő, hogy a metrológiai szakirodalomban és a korábbi szabványokban történelmi okok miatt a fizikai mennyiség fogalmának más (elavult) definíciója került elfogadásra, ami ellentmond a fentieknek, például a GOST 16263-70. [10 ] Az Orosz Föderációban és további öt FÁK-országban érvényes, az államközi szabványosításra vonatkozó RMG 29-2013 ajánlások szerint azonban a fizikai mennyiség kifejezést eltávolították, és a mennyiség kifejezéssel azonos (elavult) jelentéssel helyettesítették [11].
A fizikai mennyiség nem egy objektum tulajdonsága, hanem annak numerikus jellemzője, a mérési eredmény (megnevezett szám) egy tárgy az eszmevilágból. Ebből az következik, hogy nem lehet megmérni, ahogyan lehetetlen megmérni bármely tárgy súlyát a fényképéből vagy szóbeli leírásából. Ezért a metrológiában jól bevált „ fizikai mennyiségek mérése ” kifejezést a fizikai tulajdonságok mérésével kell helyettesíteni. Az energia ─ mozgás mértéke kifejezésben az energia fizikai mennyiséget jelent, mivel lehetetlen meghatározni a mozgás egy meghatározott részét, amelyet az energia szó jelöl. Mivel a fizikai mennyiség nem objektív valóság, nem lehet sem egy tulajdonság része, sem egy test, amely ezt a részt tárolja. Következésképpen a mértéket itt már nem objektív valóságként kell érteni (a mért tulajdonság egy része vagy egy etalon, amely ezt a részt tárolja), hanem a mért tulajdonság (itt mozgás) mennyiségi (numerikus) jellemzője. Mivel a mérték nem egyértelmű fogalom, annak hangsúlyozása érdekében, hogy az energia kifejezés egy fizikai mennyiségre (és nem magára a mozgásra) utal, a fenti kifejezést a következőképpen kell tisztázni: az energia a mozgás mennyiségi jellemzője. Hasonlóan: a tömeg nem a tehetetlenség mértéke, hanem egy test tehetetlenségének mennyiségi jellemzője.
A modern tudományos és műszaki terminológiát az évszázadok során hozták létre és fejlesztették. A tudomány fejlődésével összefüggésben számos tudományos elmélet elavult, helyükre újak léptek fel, és ezzel együtt megváltoztak a kifejezések, definíciók, vagy új jelentést kaptak a régi fogalmak. Ugyanakkor a rokon tudományokban, sőt ugyanannak a tudománynak a különböző szakaszaiban ugyanazokat a kifejezéseket továbbra is a korábbi jelentésükben használták. Például a hő kifejezésben az elfogadott hőelmélettől függően teljesen más jelentéseket ruháztak be, és továbbra is befektetnek. A kalóriaelméletben a hő egy súlytalan folyadék ─ kalória, a hő mechanikai elméletében ─ a legkisebb anyagrészecskék mozgásának formája (típusa), a molekuláris kinetikai elméletben ─ az egyik testről a másikra történő energiaátvitel mikrofizikai formája, stb. stb. A fizikában és a termodinamikában nincs kétértelműbb fogalom, mint a hő vagy a meleg. Ez nem egyedi, mint fentebb látható, és a fizikai mennyiség kifejezés . A fizikai mennyiségek mérése (például teljesítmény) kifejezések stabilitásának megértéséhez az energia a mozgás mértéke, a tömeg a tehetetlenség mértéke, amelyben a fizikai mennyiségek objektív valóságként működnek, át kell térni a történelemhez. intézkedések megjelenéséről. Kezdetben az emberi test részeit (valódi dolgokat) használták mértékként, amelyeket mértékegységeknek neveztek, például a lábfej ─ lábfej, a hüvelykujj vastagsága ─ hüvelyk, az alkar hossza ─ könyök, stb. Maga a mérési folyamat, például a tábla vastagsága abból állt, hogy a hüvelykujjat ráhelyezték a táblára; az anyag (szövet) mennyiségét az alkar köré tekerve határoztuk meg; a zab mennyiségét egy bizonyos méretű edényben lévő zab adaggal határozták meg, amit mértéknek neveztek, az ilyen adagok ─ mértékek egy adott zabkupacban történő meghatározásával (mérésével). Következésképpen magukat a dolgokat (deszka, anyag, zab stb.) vagy pontosabban tulajdonságaikat (hosszúság, tehetetlenség, rugalmasság, keménység stb.) ugyanazokkal a dolgokkal (ujj, könyök, zab mértéke, súlyok) mérték. stb., amelyek a mért tulajdonságok egy részét (mértékét) tartalmazzák. Az objektumok és jelenségek tulajdonságainak ilyen kísérleti összehasonlítását ezeknek a tulajdonságoknak a mértékeivel (részeivel), hogy mennyiségi becsléseket kapjunk, mérésnek nevezzük. Így a metrológiában a mérési folyamat maga (a kezdeti szakaszban) a fizikai mennyiség fogalmának kategorikus kétértelműségéhez vezetett.
Gomojunov K. K. . A műszaki tudományok oktatásának fejlesztése // Oktatási szövegek elemzésének módszertani vonatkozásai. — Leningrádi Egyetem. - L. , 1983. - 206 p.