| 1 Естествознание. Определение и содержание понятия. Задачи естествознания
Слово «естествознание» (естество - природа) означает знание о природе, или природоведение. В настоящее время имеются два определения естествознания. Естествознание- наука о природе, как о единой целостности. Естествознание- совокупность наук о природе, взятое как единое целое. Первое определение говорит об одной единой науке о природе, подчеркивая единство природы, ее нерасчлененность. Второе говорит о естествознании как о совокупности, т.е. множестве наук, изучающих природу, хотя в нем и содержится фраза, что это множество следует рассматривать как единое целое. К естественным наукам относят физику, химию, биологию, космологию, астрономию, географию, геологию и частично психологию Целью естествознания, в конечном счете, является попытка решения так называемых «мировых загадок». Задачей естествознания является познание объективных законов природы и содействие их практическому использованию в интересах человека. Естественнонаучное знание создается в результате обобщения наблюдений, получаемых и накапливаемых в процессе практической деятельности людей, и само является теоретической основой их деятельности. 29.Четыре фундаментальных типа взаимодействия.
1.Сильное взаимодействие обеспечивает связь нуклонов в ядре. Константа взаимодействия равна приблизительно 10, радиус действия порядка 10"1
является универсальным, однако в микромире учитывается, так как его константа равна 10~и
|
2. Редукционизм и холизм.
Редукционизм
уменьшение) определяется как господство аналитического подхода, направляющего мышление на поиск простейших, далее неразложимых элементов. Редукционизм в науке - это стремление описать более сложные явления языком науки, описывающей менее сложные явления или класс явлений (например, сведение биологии к механике и т.п.). Разновидностью редукционизма является физикализм - попытка объяснения всего многообразия мира на языке физики. Однако здесь надо хорошо осознать следующее. Нельзя рассматривать жизнедеятельность организма, сводя все к физике или химии. Но важно знать, что законы физики и химии справедливы и должны выполняться и для биологических объектов. В настоящее время достигнуто понимание необходимости целостного, холистического (англ. «гкЯе целый) взгляда на мир. Холизм, или интегрэтизм можно рассматривать как противоположность редукционизма, как присущее современной науке стремление создать действительно обобщенное, интегрированное знание о природе.
24.
Главная исходная идея ЭМКМ - это естественнонаучный материализм, а ее ядро - теория электромагнитного поля. ЭМКМ базировалась на следующих идеях: Непрерывность материи (континуальность), Материальность электромагнитного поля, Неразрывность материи и движения, Связь пространства и времени как между собой, так и с движущейся материей. Материя и движение. Материя существует в двух видах; вещество и поле. Они строго разделены и их превращение друг в друга невозможно. Главным является поле, а значит основным свойством материи является непрерывность (континуальность) в противовес дискретности. Пространство и время. В первоначальной ЭМКМ абсолютное и пустое пространство (как в МКМ) было заполнено мировым эфиром. Электромагнитное поле представлялось как колебания эфира. С неподвижным эфиром пытались связать абсолютную систему отсчета, самую простую, самую лучшую. Взаимодействие. В период становления и развития ЭМКМ физика знала два взаимодействия гравитационное и электромагнитное. В рамках ЭМКМ А. Эйнштейном была предпринята попытка разработать единую теорию гравитационного и электромагнитного взаимодействия. После создания ОТО ученый до конца своей жизни работал над созданием единой теории поля - труд, непосильный для одного человека. Вскоре на смену ЭМКМ пришла новая - квантово-полевая картина Мира, объединившая дискретность МКМ и непрерывность ЭМКМ. |
3. Этапы (стадии) познания природы.
На первой стадии сформировались общие синкретические, т.е. нерасчлененные, не детализированные представления об окружающем мире как о чем-то целом. Именно тогда появилась натурфилософия (философия Природы), содержавшая идеи и догадки, ставшие в 13-15 столетиях зачатками естественных наук. В натурфилософии господствовали методы наблюдения, но не эксперимента, догадки, но не точные выводы. Тем не менее, ее роль в общем ходе познания Природы очень важна. Именно на этом этапе возникли представления о мире как развивающемся из хаоса, эволюционирующем. Вторая стадия - аналитическая характерна для 15-18 веков. На этой стадии происходило мысленное расчленение и выделение частностей,приведшее к возникновению и развитию физики, химии и биологии, а также целого ряда других наук (наряду с издавна существовавшей астрономией). Накопленные с тех пор и до настоящего времени знания в изучении Природы появились как раз на втором этапе. Рассмотрим же основные особенности аналитической стадии познания. 1. Дифференциация естественных наук. Главная особенность аналитической стадии - тенденция к дальнейшей непрерывной дифференциации естественных наук. Эта тенденция остается и сегодня еще очень действенной. 2. Преобладание эмпирических знаний. Для аналитической стадии характерно явное преобладание эмпирических знаний над теоретическими. 3. Приоритеты «предметов» над «процессами». Важной особенностью аналитической стадии является опережающее, преимущественное исследование предметов Природы по отношению к изучению процессов в Природе. 4. «Статичность» Природы. Эта особенность аналитического периода развития естествознания состоит в том, что сама Природа вплоть до середины 19-го века рассматривалась неизменной, окостенелой, вне эволюции. Третья стадия - синтетическая. Постепенно, в -течение 19-20 Вв. стало происходить воссоздание целостной картины Природы на основе ранее познанных частностей, т.е. наступила третья, так называемая синтетическая стадия. В настоящее время пришла пора обосновать принципиальную целостность всего естествознания. Важно ответить на вопрос: почему именно физика, химия и биология (а также психология) стали основными и как бы самостоятельными разделами науки о Природе, т.е. начинает осуществляться необходимая заключительная (четвертая) интегрально - дифференциальная стадия, на которой рождается действительно единая наука о природе. |
4. Четыре глобальных революций.
Первой глобальной естественнонаучной революцией, преобразовавшей астрономию, космологию и физику, было создание последовательного учения о геоцентрической системе мира. Начало этому учению положил еще древнегреческий ученый Анаксимандр, создавший в Б-м в. до н.э. довольно стройную систему кольцевых мироустроений. Однако последовательная геоцентрическая система была разработана в 4-м в. до н.э. величайшим ученым и философом древности Аристотелем, а затем, в 1- м в. математически обоснована Птолемеем. Геоцентрическую систему мира обычно называют системой Птолемея, а естественнонауч. револ. - аристотелевской. Вторая глобальная естественнонаучная революция представляла собой переход от геоцентризма к гелиоцентризму, а от него к полицентризму, т.е. учению о множественности звездных миров. Это был переход от частного учения о непосредственно наблюдаемой солнечной планетной системе к общему учению о потенциально бесконечном иерархическом звездном мире, с действующим в нем законом всемирного тяготения Ньютона. Эта революция произошла в эпоху Возрождения, на рубеже 15-1 6-го веков. Третья глобальная естественнонаучная революция означала принципиальный отказ от всякого центризма, отрицание наличия какого-либо центра у Вселенной. Эта революция связана, прежде всего, с появлением теории относительности АЭйнштейна, т.е. релятивистской (относительной) теорией пространства, времени и гравитации. Метагалактика, т.е. вся на¬ ша астрономическая наблюдаемая Вселенная как целое, стала описываться однородной и изотропной безграничной релятивистской космологической моделью. Четвертая глобальная естественнонаучная революция предполагает некий синтез общей относительности с квантовыми (дискретными) представлениями о строении материи в единую физическую теорию наподобие уже создаваемой в наше время единой теории всех фундаментальных физических взаимодействий: гравитационного, электромагнитного, слабого и сильного. Эта революция фактически еще не осуществлена. Но многие исследователи считают, что недалеко то время, когда о ней будут говорить как о свершившемся факте. |
||||||||||||||
| 5.натурфилооофия и ее место а развитии естествознания.
Характеризовалась чисто умозаключительным толкованием природного мира,рассматриваемого в целостности.Философия в таком толковании- царица наук или наука наук.Н.понимания природы содержала моного вымышленного фантастического.появление Н.в интеллектуальной историичеловечества объясняетсяследующим рядом неизб. Обстоятельств: 1)попытки целостного охвата окр. Действительности были единственным и оправданным способом человеческого познания; 2)вплоть до 19-го столетия отсутствовали многие формы,отрасли естествознания.(сущ-ла лишь механика,математика,астрономия,физика).Биология.химия и тд наход. На стадии развития-Н. ,строя общюу картину мира,стремилась заменить собой отсутствующие естественные науки. 3)отрывочному знанию об объектах,явлениях природы.котороедавало тогдашнее естествознание Н. противопоставляла свои умозрительные представления..не известные науке факты заменялись фантастическими,вымышленными причинами и связями. Однако когда были познаны действительные причины явления и раскрыты их реальные связи между собой,существование Н. потеряло всякое историческое оправдание .вместе с уходом Н. сама философия обреласвой предмет(как и остальные различные отрасли естествознания) ,однако связь между ф-ей и естеств-ем есть до сих пор 28.Основные понятия и принципы КПКМ
Как и все предшествующие картины Мира, КПКМ представляет собой процесс дальнейшего развития и углубления наших знаний о сущности физических явлений. Процесс становления и развития КПКМ продолжается и прошел уже ряд стадий, в частности: 1) утверждение корпусхулярно-волновых представлений о материи; 2) изменение методологии познания и отношения к физической реальности; Пространство и время. Появилось новое пространство-время как абсолютная характеристика четырехмерного Мира (пространственно- временного континуума Минковского). И новая величина - пространственно- временной интервал стал оставаться неизменным (инвариантным) при переходе от одной системы отсчета к другой. Причинность. В КПКМ, в соответствии соотношением неопределенностей они не могут применяться независимо друг от друга, они дополняют друг друга. Таким образом, пространство, время и причинность оказались относительными и зависимыми друг от друга. 10.Жизнь и космические циклы.
Изменение в морфологии жмвых существ соотносимы с так называемымкритическими периодамигеологическкой истории планеты,движущиен пружины еоторых выходят которых выходят за пределы только земных явлений.интенсивность эволюционно-органических процессов связана с активностью биосферы,с космичностью ее вещества .Причины лежат вне планеты. Космические воздействия слогаются из:-гравитационных,т.е .изменение орбит земли и солнца под воздействием других планет и галактик;-карпускулярных;являются причиной коротко-периодических климатических ритмов с различной длительностью.орбитальные климатические ритмы-это рабочие хронометры биосферы. Становление и развитие живого вещества в биосфере(человек) полность юподченяется этому космическому ритму с его фазами.ритм наступает вкачестве основного закона природы,общества. Наличие циклических процессов в явлениях жизни позволяет выдвинуть предположение о существовании циклических закономерностей времени. Пространставо имеет энантиоморфную(право-левую) природу.Л.Пастер предполагал,что ассиметрия (хиральность) жизни обусловлена космической ассиметрией или неким космическим фактором. Этой идеи придерживался Вернадский.указывая на право-левый характер налактически хспералей и на право-левую природу космического вакуума.Человек-как биосоциальное сущ-во фиксирует в себе многообразие ритмов , но победждают боее мощные. Вне конкупенции стоит Солнце как колебательный источник энергию,влияющий на все живое на земле. Космическое влияние следует рассматриывать в синтезе с внутренней цикличностью биологической и социальной жизни. 13.Первое начало термодинамики.
Опираясь на работы Джоуля и Майера, Клаузнус впервые высказал мысль, сформировавшуюся впоследствии в первое начало термодинамики. Он сделал вывод, что всякое тело имеет внутреннюю энергию и . Клаузиус назвал ее теплом, содержащимся в теле, в отличие от "тепла О., сообщенного тепу". Внутреннюю энергию можно увеличить двумя эквивалектными способами: проведя над телом механическую работу А, или сообщая ему количество теплоты д. -Ц=0+А В 1860 г. У. Томсон окончательно заменив устаревший термин "сила" термином "энергия", записывает первое начало термодинамики следующей формулировке: количество теплоты, сообщенное газу, идет на увеличение внутренней энергии газа и совершение газом внешней работы. <}= * и+А Для бесконечно малых изменений имеем й<2=сШ+с1А Первое начало термодинамики, или закон сохранения энергии, утверждает баланс энергии и работы. Его роль можно сравнить с ролью своеобразного «бухгалтера» при взаимопревращения различных видов энергии друг в друга. 15. Энтропия. Вероятностная трактовка.
Макроскопическое и микроскопическое описание объектов природы. Различные объекты и явления природы (системы) могут быть описаны как на микро-, так и на макроуровне, на основе их микрососгояния или макросостояния Сами понятия микро- и макро- отражают в какой-то степени наши представления о размерах объектов природы. Макросостояние. Состояние макроскопического тела (системы), заданное с помощью макропараметров (параметров, которые могут быть измерены макроприборами - давления, температуры, объемом и другими макроскопическими величинами, характеризующими систему в целом), называют иакросостоянием. Микросостояние. Состояние макроскопического тела, охарактеризованное настолько подробно, что заданы состояния всех образующих тело молекул, называется микросостоянием. Термодинамика, как уже говорилось, рассматривает тепловые процессы в системах на макроскопическом уровне, оперируя макропараметрами: температура, теплота, давление, объем. Статистическая физика, или молекулярно-кинетическая теория рассматривает тепловые явления на микроуровне - с точки зрения движения молекул - их скорости, кинетической энергии. Термодинамика, опираясь на понятие энтропии, четко различает обратимые и необратимые процессы. Способна ли не это статистическая физика? Другими словами, существует ли для микросостояния понятие аналогичное энтропии? Утвердительно ответить на этот вопрос позволили работы великого австрийского физика Людвига Больцмана, в которых отличие обратимых процессов от необратимых было сведено с макроскопического уровня на микроскопический. 32.3
19.Проблема тепловой смерти Вселенной и флуктуационная гипотеза Больцмана.
Согласно второму началу ТД все физические процессы протекают в направлении передачи тепла от более горячих тел к менее горячим, а это означает, что медленно, но верно идет процесс выравнивания температуры во Вселенной. Следовательно, в будущем ожидается исчезновение температурных различий и превращение всей мировой энергии в тепловую, равномерно распределенную во Вселенной. Вывод Клаузиуса был следующим: 1 Энергия мира постоянна. 23нтропия мира стремится к максимуму. Таким образом, тепловая смерть Вселенной означает полное прекращение всех физических процессов вследствие перехода Вселенной в равновесное состояние с максимальной энтропией. Флуктуации. Проблему будущего развития Вселенной пытался разрешить Л. Больцман. Он так же считал Вселенную замкнутой изолированной системой, однако применил к ней понятия флуктуации. Под флуктуацией физической величины понимается отклонение истинного значения величины от ее среднего значения, обусловленное хаотическим тепловым движением частиц системы. Больцман рассматривал видимую часть Вселенной как небольшую область бесконечной Вселенной. Для такой области допустимы флуюуационные отклонения от равновесия, благодаря чему в целом исчезает необратимая эволюция Вселенной к хаосу и тепловой смерти. 23.Основные идеи общей теории относительности.
В 1916 г. Эйниггейн опубликовал общую теорию относительности (ОТО), над которой работал в течение 10 лет. ОТО обобщила СТО на ускоренные, т.е. неинерциальные системы. Основные принципы ОТО сводятся к следующему: 1 .ограничение применимости принципа постоянства скорости света областями, где гравитационными силами можно пренебречь; (там, где гравитация велика, скорость света замедляется); 2.распроогранение принципа относительности на все движущиеся системы (а не только на инерциальные). Из ОТО был получен ряд важных выводов: 1.Свойства пространства-времени зависят от движущейся материи. 2Луч света, обладающий инертной, а, следовательно, и гравитационной массой, должен искривляться в поле тяготения. В частности, такое искривление должен испытывать луч, проходящий возле Солнца. Этот эффект, как писал Эйнштейн, можно обнаружить при наблюдении положения звезд во время солнечного затмения. 30. Структурные уровни материи
Понятие «микромир» охватывает фундаментальные и элементарные частицы, ядра, атомы и молекулы. Макромир представлен макромолекулами, веществами в различных агрегатных состояниях, живыми организмами, начиная с элементарное единицей живого – клетки, человеком и продуктами его деятельности, т.е. макротелами
32. Молекулы и реакционная способность веществ.
35.Солнечная система
Планеты Земной группы. Планеты Земной группы сравнительно невелики, медленно вращаются вокруг своих осей (сутки на Меркурии длятся около 60 земных суток, на Венере - 243 дня). Ось вращения Венеры наклонена в другую сторону, и вращается Венера в направлении, обратном ее движению вокруг Солнца. У этих планет мало спутников (у Меркурия и Венеры нет, у Земли - один, у Марса - два совсем небольших). Планеты Земной группы отделены от планет-гигантов поясом астероидов - малых планет. Самая крупная из них - Церера. Планеты- гиганты. Планеты-гиганты располагаются за орбитой Марса. Это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, Самый легкий гигант - Уран - в 14,5 раза массивнее Земли. Их особенность - большие размеры и масса. Например, радиус Юпитера в 11 раз больше земного, а масса в 318 раз больше земной. У планет-гигантов нет твердой поверхности. Газы их обширных атмосфер, уплотняясь с приближением к центру, постепенно переходят в жидкое состояние. Эти планеты быстро совершают один оборот вокруг своей оси (10-18 часов). Малые планеты и кометы. Между орбитами Юпитера и Сатурна проходят орбиты тысяч небольших и немассивныхтел, именуемых астероидами. Эти тела, называемые также малыми планетами, не имеют правильной формы и по химическому составу близки к планетам земной группы. Орбиты астероидов имеют различные утлы с плоскостью эклиптики, их орбиты заметно вытянуты. Все известные астероиды вращаются вокруг Солнца в прямом направлении. Солнце, центральное тало солнечной системы, представляет собой раскаленный плазменный шар; Солнце - ближайшая к Земле звезда. Масса Солнца в 332958 раз больше массы Земли. В Солнце сосредоточено 99,866% массы Солнечной системы. Температура поверхности Солнца, 5770 К. Направление вращения Солнца совпадает с
наблюдаются темные пятна. Причина их появления - сильные магнитные поля, которые замедляют движение горячих потоков от центра Солнца к его поверхности. Таким образом, темные пятна - это более холодные области на фотосфере. С появлением пятен связаны и другие явления: вспышки в хромосфере, сопровождающиеся различными излучениями (тепловым, ультрафиолетовым, рентгеновским и т.п.). 39. Возникновение Вселенной. Теория Большого Взрыва
Проблема эволюции Вселенной является центральной в естествознании. Вопросы о том, как велик окружающий нас звездный мир и когда он возник или был создан, интересуют людей с незапамятных времен. В различных мифах, натурфилософских представлениях до нас дошли идеи о бесконечном пространстве и времени. Действительно, утверждения о том, что мир возник из какого-то первичного хаоса или был сотворен в некоторый момент времени, неявно предполагают, что Хаос и Творец существовали еще «до того», а за границами мира, как бы далеко они ни располагались, всегда есть что-то еще, по крайней мере пустота. Принципиально иная концепция возникла в 20-х годах 20-го века. Основываясь на созданной незадолго до того общей теории относительности, ленинградский физик А.А. Фридман пришел к выводу, что в силу каких-то пока не ясных причин Вселенная внезапно возникла в очень малом, практически точечном объеме чудовищной плотности и температуры (так называемой сингулярности) и стала стремительно расширяться. Размеры «зародыша» Вселенной сопоставляют с размерами атомного ядра, т.е. 10 м. Ученик Фридмана Дж. Гамов рассчитал в конце сороковых годов модель горячей взрывающейся Вселенной, положив начало так называемой теории "Большого взрыва". Широкое распространение и внедрение эта теория получила с середины 1960-х годов 46. Специфика и системность живого
Вопрос о сущности жизни до сих пор является одним из центральных вопросовестествознания, несмотря на то, чтодискуссии о том, что такое жизньотражаются различные точки зрения. Всеисследователи признают одно общеенеотъемлемое свойство живого - еесистемный характер, или системность.Таким образом, живой, целостнойсистеме присущи следующие качества:1 множественность элементов, наличие связей между элементами и с окружающей средой, 1согласованная организация взаимоотношений элементовкак в пространстве, так и во времени,направленное на осуществление функцийсистемы. Определение жизни. Жизнь - это высшая из природных форм движенияматерии, онхарактеризуется самообновлением, саморегуляцией и самовоспроизведение разноуровневых открытых систем, вещественную основу которых составляют белки, нуклеиновые кислоты и фосфорорганические соединения. 47.Уровни организации живых систем
Каждая живая система состоит из единиц подчиненных ей уровней организации и является единицей, входящей в состав живой системы, которой она подчинена. 1. Молекулярный1
функционирующей элементарной биологической единицей, характерной для всех живых организмов. У всех организмов только на клеточном уровне возможны биосинтез и реализация наследственной информации. 3.Тканевый уровень. Совокупность клеток с одинаковым типом организации составляет ткань. Тканевый уровень возник вместе с появлением многоклеточных животных и растений, имеющих различающиеся между собой ткани. ^.Органный уровень. Совместно функционирующие клетки, относящиеся к разным тканям, составляют органы. Б.Организменный уровень. Разнообразие организмов, относящихся к разным видам, а также в пределах одного вида, объясняется не разнообразием дискретных единиц низшего порядка (клеток, тканей, органов), а усложнением их комбинаций, обеспечивающих качественные особенности организмов. б.Популяционнно-видовой уровень. Совокупность организмов одного вида, населяющих определенную территорию, составляет популяцию. 7Биоценотический уровень. Биогеоценозы - исторически сложившиеся устойчивые сообщества популяций различных видов, связанных между собой и окружающей средой обменом веществ, энергии и информации. 8. Биосферный уровень. Совокупность биогеоценозов составляют: биосферу и обуславливают все процессы, протекающие в ней. 44. Общая теория химической эволюции и биогенеза
происходить только за счет постоянного притока энергии, источником которой является основная, т.е. оазисная реакция. Из этого следует, что максимальные эволюционные преимущества получают каталитические системы, развивающиеся на базе экзотермических реакций. Временной период химической эволюции. На ранних стадиях химической эволюции мира катализ отсутствовал. Первые проявления катализа начинаются при понижении температуры до 5000° К и ниже и образовании первичных твердых тел. Полагают также, что когда период химической подготовки, т.е. период интенсивных и разнообразных химических превращений сменился периодом биологической эволюции, химическая эволюция как бы застыла. Прикладное значение эволюционной химии. Эволюционная химия не только помогает раскрыть механизм биогенеза но и позволяет разработать новое управление химическими процессами, предполагающее применение принципов синтеза себе подобных молекул и создание новых мощных катализаторов, в том числе биокатализаторов - ферментов, а это , в свою очередь, является залогом решения задач по созданию малоотходных, безотходных и энергосберегающих промышленных процессов. 58.1
53.Информация и энтропия.
62. Проблемы антропогенеза. Основные этапы развития «человека разумного»
Австралопитеки - сравнительно крупные, около 20-65 кг массой, 100-150 см ростом ходили на коротких ногах при выпрямленном положении тела, масса мозга - 450-550 г. Это были обитатели открытых пространств. Свободные руки служили для нападения и защиты. Австралопитеки широко использовали как ударные орудия палки, камни, кости копытных и т.д. Род Ногтю, появившийся на Земле, продолжал претерпевать эволюционные изменения. В настоящее время известны несколько переходных форм. 1. Человек умелый (Нолю НаЬШз). - 2 млн. лет назад. 2. Архактропы (Нота егекшз) - 2 млн. лет назад -140 тыс. лет назад. 3. Палеоантропы (Ното Меагк3егйта1епя5, неандертальцы) - от 250 до 40-25 тыс. лет назад. Последние исследования показывают, что неандертальцы - неоднородная группа. Интересно, что более древние по возрасту находки неандертальцев морфологически (т.е. по форме) более прогрессивны, чем более поздние формы. Поэтому нельзя воображать себе эволюцию как ствол, неукротимо тянущийся к некой вершине, — эволюция больше похожа на гигантский кустарник, покрывающий огромное поле и состоящий из множества более мелких, но тоже очсть сложных кустов. 58.Гипотеза Опарина-Холдейна
71.Лимитирующие факторы.
В 1840 г. химик - органик Ю. Либих (1803-1873) выдвинул теорию минерального питания растений, в которой утверждается, что развитие растений зависит не только от тех химических элементов или веществ (факторов), которые присутствуют в достаточном для организма количестве, но и от тех, которых не хватает. Например, избыток воды или азота не заменяет недостатка бора или железа, которые обычно присутствуют в почве в малых количествах. Либих сформулировал «закон минимума» (называемый также «законом Либиха»), согласно которому необходимо увеличивать содержание в почве минерального вещества, находящегося в минимальном количестве. Разумеется, закон Либиха справедлив не только для растений. Спустя 70 лет американский ученый В.Шелфорд доказал, что не только вещество или какой-либо другой фактор (например, температура, давление и т.п.), присутствующее в минимуме, может определять урожай или жизнеспособность организма, но и избыток какого-то элемента может приводить к нежелательным последствиям. Например, многие животные и растения могут поддерживать жизнедеятельность лишь в некотором узком диапазоне рн. Согласно В. Шел форду, факторы, присутствующие как в избытке, так и в недостатке по отношению к оптимальным требованиям организма, называются лимитирующими, а соответствующее правило получило название «закона лимитирующего фактора»,
76,
Современное естествознание пришло еще к одному важному открытию, связанному с симметрией и касающемуся отличия живого от неживого- Дело в том, что «живые» молекулы, т.е. молекулы органических веществ, составляющих живые организмы и полученные в ходе жизнедеятельности, отличаются от «неживых», т.е. полученных искусственно, отличаются зеркальной симметрией. Неживые молекулы могут быть как зеркально симметричны, так и зеркально асимметричны, как, например, левая и правая перчатка. Это свойства зеркальной асимметрии молекул называется киральностью или хиральностью (греч.спе!го5 - рука). Неживые киральные молекулы встречаются в Природе как в «левом» так и в «правом» варианте, т.е. они кирально нечистые. «Живые» молекулы могут быть только одной ориентации - «левой» или «правой», т.е. здесь говорят о киральноЙчистоте живого. Например, молекула ДНК, как известно, имеет вид спирали, и эта спираль всегда правая. У глюкозы, образующейся в организме правовращающая форма, у фруктозы - левовращающая. Следовательно, важнейшая способность живых организмов - создавать кирально чистые молекулы. По современным представлениям именно киральность молекул определяет биохимическую границу между живым и неживым. 77. Нарушение симметрии как источник самоорганизации
Взаимосвязь симметрии и асимметрии рассматривается современной наукой в различных аспектах, охватывающих саморазвитие материи на всех ее структурных уровнях. Так современное синергегичеосое видение эволюции Вселенной основано на идее о т.н. спонтанном нарушении симметрии исходного вакуума. Под исходным вакуумом понимают состояние материидо большого Взрыва, когда вся материябыла представлена физическим вакуумом. В настоящее время считается,что истинный физический вакуум - этосостояние материи с наименьшейэнергией. Идея спонтанного нарушениясимметрии исходного вакуума означаетотход от общепринятого представления о вакууме как о состоянии, в котором значение энергии всех физических полейравно нулю. Здесь признается возможность существования состояний снаименьшей энергией при отличном отнуля значении некоторых физическихполей и возникает представление осуществовании вакуумных конденсатов -состояний с отличным от нуля средним значением энергии. Спонтанное нарушение симметрии означает, что приопределенных макроусловиях фундаментальные симметрии оказываются в состоянии неустойчивости, а платой за устойчивое состояние является асимметричность вакуума. (Для такого вакуума введен термин «ложный вакуум»). 81-Аттракторы и фазовые траектории.
Для выяснения сущности этих понятий рассмотрим динамическую систему. Понятие динамической системы состоит из двух частей: понятия состояния (существенной информации о системе) и динамики (правила, описывающего эволюцию системы во времени]. Эволюцию можно наблюдать в пространстве состояний, или фазовом пространстве, - абстрактном пространстве, в котором координатами служат компоненты состояния. При этом координаты выбираются в зависимости от контекста. В случае механической системы это могут быть положение и скорость, в случае экологической модели - популяции различных биологических видов. Точка или множество точек (например, петля, цикл), к которому стремится прийти система, называется аттрактором (от лат. аШасЪо - притягиваю). Другими словами, аттрактор - это точка или некоторое множество точек, к которому стремится динамическая система с течением времени, как бы «забывая* начальные условия. Действительно, каковы бы не были начальные значения переменных системы, по мере развития динамического процесса, они будут стремиться к одним и тем же значениям или одним и тем же множествам значений -аттракторам. Таким образом, аттракторы • это геометрические структуры, характеризующие поведение в фазовом пространстве по прошествии длительного времени. 84.Химические часы.
88.1
Однако наряду с положительным значением этого процесса надо отметить и связанное с ним мифологическое отождествление всего со всем, отход от естественных, структурных взаимосвязей явлений. Отмечается и увлечение некоторых ученых внешней аналогией между современной физической картиной мира и мистическими образами Древнего Востока (Эйнштейн, в частности говорил о буддизме, что это единственная религия, которая совместима с научным мировоззрением). Некоторые даже склоняются к мысли, что они глубже и совершеннее отражают физическую реальность. Показательна в этом отношении книга философа и физика-теоретика Фритьофа Капры «Дао физики», в которой он для преодоления парадоксальной природы некоторых явлений в области ядерной физики и квантовой механики старается применить к ним интуитивно-созерцательный подход, характерный для духовных и философских учений Востока. Тем не менее, параллели между физикой и мистикой скорее отражают законы психической деятельности человека, а не объективные физические законы материального мира [7]. |
6.Механика Ньютона (классическая механика).
Формирование классической механики и основанной на ней механической картины мира происходило по 2-м направлениям 1.о6ощения полученных ранее результатов и, прежде всего, законов свободного падения тел, открытых Галилеем, а также законов движения планет, сформулированных Кеплером; 2.создания методов для количественного анализа механического движения в целом. В первой половине 19 в. наряду с теоретической механикой выделяется и прикладная (техническая) механика, добившаяся больших успехов в решении прикладных задач. Все это приводило к мысли о всесилии механики и к стремлению создать теорию теплоты и электричества так же на основе механических представлений. Наиболее четко эта мысль была выражена в 1847 г. физиком Германом Гельмгопьцем в его докладе "О сохранении силы": "Окончательная задача физических наук заключается в том, чтобы явления природы свести к неизменным притягательным и отталкивающим силам, величина которых зависит от расстояния" В любой физической теории присутствует довольно много понятий, но среди них есть основные, в которых проявляется специфика этой теории, ее базис, мировоззренческая сущность. К таким понятиям относят т.н. фундаментальные понятия, а именно: материя, движение, пространство, время, взаимодействие. Каждое из этих понятий не может существовать без четырех остальных. Вмести они отражают единство Мира. 27.Соотношения неопределенностей Гейэенберга
Двойственная природа микрочастиц поставила науку перед вопросом о границах применимости понятий классической физики в микромире. В классической механике всякая частица движется по определенной траектории и всегда имеет вполне определенные (точные) значения координаты, импульса, энергии. По-другому обстоит дело с микрочастицей. Микрочастица, обладая волновыми свойствами, не имеет траектории, а значит, не может иметь одновременно определенных (точных) значений координаты и импульса. Другими словами, мы можем говорить о значениях координаты и импульса микрочастицы только с некоторой степенью приближения. Меру этой неопределенности (неточности) в значениях координаты и импульса, энергии (И/) и времени нашел в 1927 г. В Гейзенберг. Он показал, что ?ти неопределенности (неточности) удовлетворяют следующим соотношениям: йХ'ДР„>=п; ДУ-
11.Консервативные и диссипатигные силы
Силы, величина которых зависит от взаимного расположения, или конфигурации тел и не зависят от движения, называются консервативными. Это - силы, проявляющиеся потенциальных полях. (По определению потенциальные поля - зто поля, работа сил которых не зависит от траектории движения). Гравитационное и электростатическое поля, как известно, являются потенциальными. Рассмотрим примеры обусловленности потенциальной энергии конкретными видами взаимодействия системы тел. Так, потенциальная энергия сжатой пружины выражает собой энергию внутреннего движения частиц, составляющих пружину. Однако, механика не занимается изучением "внутренних сил", связанных взаимодействием атомов и молекул, а интересуется конечным результатом. Этот результат может быть вычислен по величине работы, которую нужно затратить, чтобы изменить конфигурацию частей пружины. Запас этой работы и понимается как потенциальная энергия пружины. Потенциальная энергия - свойство системы материальных тел совершать работу при изменении конфигурации тел в системе. Полная энергия замкнутой консервативной системы тел, равная сумме потенциальной и кинетической энергии, остается величиной постоянной. Важно помнить также, что физический закон имеет границы своей применимости. В данном случае мы имеем два ограничения: 1.сисгема должна быть изолированной от внешних воздействий (замкнутость системы); 2.система должна быть консервативной, т.е. а ней должны быть только консервативные силы. В случае, если работа сил зависит от формы пути или же сами силы зависят от скорости движения, механическая энергия системы не сохраняется. Например, силы трения, которые не являются консервативными (зависят от скорости), происходит уменьшение, «рассеяние» энергии, или, что то же самое, ее диссипация. 16.Сущностъ второго начала термодинамики.
Возможность построения машины без холодильника, т.е. с КПД - 1, которая могла бы превращать в работу всю теплоту, заимствованную у теплового резервуара, не противоречит закону сохранения энергии. Такая машина, по сути, была бы аналогична регреЬшт тоЫ1е (вечному двигателю), так как могла бы производить работу за счет практически неисчерпаемых источников энергии, содержащихся в воде морей, океанов, атмосфере и недрах Земли. Такую машину У. Оствальд (1853-1932) назвал регрешигп тоЫ1е II рода ( в отличие от регрегиит тооИе I рода - вечного двигателя, производящего работу из ничего). Карно же исходил из невозможности вечного двигателя, опираясь на многочисленные опытные факты и утверждая, что в любом непрерывном процессе превращения теплоты от горячего нагревателя в работу непременно должна происходить отдача тепла холодильнику. Таким образом, здесь проявляется общее свойство теплоты - уравнивание температурной разницы путем перехода от теплых тел к холодным. Это положение Клаузиус и предложил назвать «Вторым началом механической теории теплоты». Боли Первое начало термодинамики утверждает закон сохранения энергии, ее баланс, то Второе начало определяет направления превращения энергии, и если в предыдущей лекции Первому началу была сопоставлена роль «бухгалтера», то Второе начало выступает скорее как «диспетчер»,определяющий направление энергетических потоков. 18.Стрела времени
Время - одно из самых загадочных понятий философии и естествознания. Это - одно из фундаментальных понятий научной картины мира. Блаженный Августин, христианский теолог и церковный деятель (354-430) признавался: пока его никто не спрашивает о том, что такое время, он это понимает, но когда хочет ответить на такой вопрос, попадает в тупик. «Душа моя горит желанием проникнуть в эту необъяснимую для нее тайну» — говорил он. Нам известно одно неотъемлемое свойство времени - его направленность от прошлого к будущему. Действительно, при описании любых явлений, с которыми человеку приходится иметь дело, прошлое и будущее играют разные роли [4]. Это справедливо для физики, изучающей макроскопические явления (для микромира, на фундаментальном уровне описания этой направленности времени не существует), биологии, геологии, гуманитарных наук. Почему это именно так и не иначе? Известный физик Эддингтон придумал яркое название «стрела времени». Итак, фактически мы имеем три «стрелы времени»: 1космологическую (расширение вселенной); 1 психологическую (субъективное восприятие, опыт);1 термодинамическую (рост энтропии). Тот факт, что эти «стрелы времени» в настоящее время е
22. Постулаты и основные следствия СТО
Принципиально новый подход к вышеупомянутым вопросам предложил Эйнштейн (1879-1955), разработавший в 1905 г. но-вую теорию пространства и времени, получившую название специальной теории относительности (СТО). Основу СТО составляют два постулата (принципа): 1.принцип относительности Эйнштейна. Этот принцип явился обобщением принципа относительности Галилея на любые физические явления. Он гласит: все физические процессы при одних и тех же условиях в ИСО протекают одинаково. Это означает, что никакими физическими опытами, проведенными внутри замкнутой ИСО, нельзя установить, покоится ли она или движется равномерно и прямолинейно. Таким образом, все ИСО совершенно равноправны, а физические законы инвариантны по отношению к выбору ИСО. 2.Принцип постоянства скорости света. Скорость света в вакууме постоянна и не зависит от движения источника и приемника света. Она одинакова во всех направлениях и во всех инерциальных системах отсчета. Скорость света в вакууме предельная скорость в природе. Это одна из важнейших физических постоянных, так называемых мировых констант. Важнейшим следствием СТО явилась знаменитая формула Эйнштейна о взаимосвязи массы и энергии Е = мс2
25. Формирование идеи квантования физических величин
Определение: физические величины, которые могут принимать лишь определенные дискретные значения, называются квантованными. А само их выражение через квантовые числа называется квантованием. Сама идея квантования сформировалась на основе ряда открытий в конце 19-го - начале 20-го века. Рассмотрим основные из них: Открытие электрона. В 1897 г. был открыт электрон. Его заряд оказался наименьшим, элементарным. Заряд любого тела равен целому числу элементарных зарядов. Таким образом, заряд дискретен, а равенство д=±пе представляет собой форму квантования электрического заряда. Тепловое излучение. Из теории, основанной на традиционных представлениях об электромагнитных излучениях, следовало, что энергия теплового излучения на всех частотах равнялась бесконечности, что противоречило закону сохранения энергии. Особенно ярко это противоречие проявлялось в области коротких длин волн, поэтому оно получило название «ультрафиолетовой катастрофы». В 1900 г. Макс Планк (1858-1947) для выхода из этой ситуации предложил следующую гипотезу: электромагнитное излучение испускается отдельными порциями -квантами, величина которых пропорциональна частоте излучения. Гипотеза Планка фактически стала началом новой физики - квантовой физики. 31. Элементарные частицы, фундаментальные частицы и частицы - переносчики фундаментальных взаимодействий
потребовалось ввести новое понятие -фундаментальные частицы, под которыми понимаются микрочастицы, внутреннюю структуру которой нельзя представить в виде объединения других свободной частиц, Фермионы составляют вещество, бозоны (в честь Шатьендраната Безе) переносят взаимодействие. Кварки входят в состав адроное. Пептоны могут иметь электрический заряд, могут быть нейтральными. Заряженные легггоны могут, как и электроны (относящиеся к их числу) вращаться вокруг ядер, образуя атомы. Лепгоны, не имеющие заряда могут проходить беспрепятственно через вещество (хоть через всю Землю) не взаимодействуя с ним. У каждой частицы есть античастица, отличающаяся только зарядом. 32.1
36. Звезды, их характеристики, источники энергии
светимость, температура, спектральный класс. Одна из основных характеристик звезды - светимость определяется, если известна видимая величина и расстояние до нее. Очень важную информацию о звездах, об их химических свойствах, температуре дает изучение спектров звезд. Характерной особенностью звездных спектров является еще наличие у них огромного количества линий поглощения, принадлежащих различным элементам. 42.Антропный принцип.
Вселенной, что он занимает во Вселенной привилегированное положение, т.е. Вселенная - дом человека. Истоки этого принципа связывают с идеями К.Э-Циолковского. По его мнению, материя породила человека в ходе эволюции, чтобы двигаться к высшему уровню своего развития и при помощи человека познать себя. Согласно Циолковскому, социально организованное человечество, накопив большой запас знаний, вступит в космическую эру. Циолковский выделяет в ней 4 эпохи. В результате развития по повторяющимся космическим циклам, человедостигнет высочайшего уровня (абсолютного знания), а космос будет представлять собой великое совершенство. 40. Эволюция звезд
Известно, что самым распространенным элементом во Вселенной является водород. Второй по распространенности элемент - гелий (по числу атомов -10% от распространенности водорода, по массе -до 30%). Однако лишь малая часть водорода и гелий содержится в звездах -основное их количество распределено в межзвездном и межгалактическом пространстве. Водород и гелий в межзвездном пространстве находятся, в основном, в атомарном состоянии и служат «исходным сырьем» для образования звезд. Типичная звезда (подобная Солнцу) большую часть стой жизни медленно «перемещаясь» вдоль Главной последовательности, сжигая стой водород в термоядерной топке. Солнце, например, движется так уже 4,5 миллиарда лет, и будет оставаться на Главной последовательности еще примерно 5 миллиардов лет. Более массивные звезды эволюционируют намного быстрее. Новые и сверхновые звезды. Когда в звезде израсходуются остатки ядерного горючего она так же, как и «легкая» звезда начинает двигаться вниз. При этом выделение энергии и светимость звезды уменьшаются, однако, прежде чем произойдет значительное охлаждение звезды, она может пройти стадию неустойчивости, на протяжении которой происходят извержения вещества звезды в пространство. Нейтронные звезды. После взрыва сверхновой ее оболочка сбрасывается, и, распространяясь в разные стороны, образует туманность, в центре которой образуется весьма плотная нейтронная звезда. 45.Предмет изучения, задачи и методы биологии
Биология - совокупность или система наук о живых системах. Понятие «живые системы* здесь важно подчеркнуть, поскольку жизнь не существует сама по себе, а является свойством определенных систем. Предмет изучения биологии - все проявления жизни, а именно: 1сгроение и функции живых существ и их природных сообществ;1рэа1ространение, происхождение и развитие новых существ и их сообществ; 1связи живых существ и их сообществ друг с другом и с неживой природой. Задачи биологии состоят в изучении всех биологических закономерностей и раскрытии сущности жизни. При этом в биологии используется ряд методов, характерных для естественных наук. К основным методам биологииотносятся; 1наблюдение,позволяющее описать биологическоеявление;1срэвнение дающеевозможность найти закономерности,общие для разных явлений;эксперимент, в ходе которого исследователь искусственно создает ситуацию позволяющую выявить глубоколежащие (скрытые)свойства биологических объектов; исторический метод, позволяющий на основе данных о современном мире живого и о его прошлом, раскрывать законы развития живой природы.
48. Клеточная теория. Строение, состав и разновидности клеток.
Английский ученый Гук усовершенствовал микроскоп и установил, проводя исследования растительных и животных тканей, что они состоят из мелких образований, названных им клетками.
7.2.
В квантовой механике отвергается постулируемая в классическом естествознании принципиальная возможность выполнения измерений и даже наблюдений объектов и происходящих с ними процессов, не влияющих на эволюцию изучаемой системы. Это приводит к существованию пар канонически сопряженных классических параметров, одновременное сколь угодно точное измерение которых оказывается невозможным (к ним относятся уже упоминавшаяся координата - импульс, время - энергия, и др.). Законы классической физики получаются из квантовомеханических законов в пределе больших масс составляющих систему тел. При этом, например, даваемые соотношением неопределенности ограничения на точность оказываются малосущественными. Выходящий из имеющей две открытые двери комнаты человек, в принципе, «будет интерферировать» подобно электрону в опыте Юнга, из-за чего возникнут области в пространстве, где он не сможет появиться. Однако из-за большой массы человека размеры этих областей будут столь малы (реально много меньше размеров микрочастицы), что для реальных задач макроскопического описания указанное явление заведомо несущественно и даже не наблюдаемо. 54.Информационные связи внутри организма
Гормональная связь. Гормон, то есть химический сигнал, по кровотоку посылает во все части организма, но только в определенные органы, способные принять данный сигнал, реагируют на него как приемники. Нервные связи (только у многоклеточных организмов). Информационным параметром нервных связей служит частота следования импульсов. Частота импульсов увеличивается при росте интенсивности стимула. Генетическая связь. Источником сообщения в этом случае является молекула дезокоирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Функционирование этой связи будет рассмотрено позже. Таким образом, процесс управления в информационном смысле носит антиэнтропийный характер: получая информацию об окружающей среде, живая система уменьшает информационную энтропию внутри себя, использует получаемую информацию для поддержания своей организованности 55. Цели и специфика управления в живых системах
Цели управления в живых системах чрезвычайно разнообразны. В любой системе цель управления в общем виде заключается в достижении системой множества полезных для нее свойств при разнообразных внешних воздействиях. Здесь мы рассматриваем живые, биологические системы. Биологической системой, которой присущи все свойства живого и все задачи управления, является организм, в том числе одноклеточный. Клетка, хотя и самоуправляемая, не является автономной системой, так как регуляция в клетке подчинена организму. Обратные связи. Важной стороной управления в живых системах является наличие обратных связей, Принцип обратных связей является одним из основных принципов самоуправления, саморегуляции и самоорганизации. Без наличия обратных связей процесс самоуправления невозможен. С помощью обратных связей сами отклонения объекта от заданного состояния формируют управляющие воздействия, которые приводят состояние объекта в заданное. Иными словами, обратная связь -это обратное воздействие результатов процесса на его протекание. Обратная связь может быть положительной и отрицательной. Положительная обратная связь - такая обратная связь, когда результаты процесса усиливают его. Если же результаты процесса ослабляют его действие, говорят об отрицательной обратной связи. 60.Современная (синтетическая) теория эволюции
Теория Дарвина - Уоллеса в 20-м веке была значительно расширена и разработана в свете современных данных генетики (которая во времена Дарвина еще не существовала), палеонтологии, молекулярной биологии, экологии, этологии (науки о поведении животных) и получила название неодарвинизма или синтетической теории эволюции. Новая, синтетическая теория эволюции представляет собой синтез основных эволюционных идей Дарвина, прежде всего, идеи естественного отбора, с новыми результатами биологических исследований в области наследственности и изменчивости. Современная теория эволюции имеет следующие особенности: -она ясно выделяет элементарную структуру, с которой начинается эволюция - это популяция; -выделяет элементарное явление (процесс) эволюции - устойчивое изменение генотипа популяции; -шире и глубже истолковывает факторы и движущие силы эволюции; -четко разграничивает микроэволюцию и иакроэволюцию 63. Дифференциация на расы. Расы и этносы
Все современное человечество принадлежит к единому полиморфному виду - Ното зацепа. Единство человечества основано на общности происхождения, социально-психического развития, способности к скрещиванию людей различных рас, практически одинаковом уровне общего физического и умственного развития. Вид Ното зар)еп5 распадается, как известно, на три большие расы: австрало-негроидную, европеоидную и монголоидную. Но, строго говоря, не все группы человечества можно разделить по трем основным стволам. Например, американские индейцы выпадают из этой классификации. В результате антропологи выделяют несколько десятков человеческих рас - так называемых рас второго и третьего порядков. Точную цифру здесь назвать вообще невозможно, тем более, что многие такие группировки сливаются, исчезают или, наоборот, возникают. Это так называемые контактные группы. Например, в нашей стране около 45 млн. населения относится к переходному европеоидно-монголоидному типу. Можно даже сказать, что сейчас, в эпоху интенсивных контактов между народами и отмирания расовых предрассудков практически нет «чистых рас». Три основных человеческих расы возникли, по-видимому, очень давно. Коренные австралийцы проникли на свой материк около 50 тыс. лет назад и, по-видимому. Разделение европеоидов и негроидов произошло около 40 тыс. лет назад. 66.Биосфера: состав, структура, функции
Биосфера - это целостная организованнаясистема живого вещества; все явления в ней - часть единого механизма биосферы;живое вещество - это то звено, котороесоединяет историю химических элементов с эволюцией организмов и человека и с эволюцией всей биосферы. Биосфера сыграла определяющую роль в возникновении атмосферы, гидросферы и литосферы. Биосфера представляет собой единство живого и минеральных элементов, вовлеченных в сферу жизни. Биосфера в своем естественном состоянии - это монолит жизни. Разнообразные процессы и явления, протекающие в биосфере, являются объектом исследований различных наук. Особое место при этом отводится экологии Экология - это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвииом как условия борьбы за существование». В результате деятельности человека экология, дифференцируясь на множество самостоятельных наук, все больше приобретает политический и социальный оттенок, включая в себя вопросы права, экономики, социологии, технологии и др. 73. Антропогенный фактор и глобальные экологические проблемы
1. Рост народонаселения. Сейчас на Земле - 5,5 млрд. человек. В 20-м веке темп роста народонаселения резко увеличился и только за последние 40 лет человечество выросло более чем в два раза. Если рассматривать темы роста человечества за всю его историю, то четко прослеживается экспоненциальный характер зависимости численности населения от времени. В настоящее время появились тенденции к сокращению темпа роста населения, однако он все еще продолжает оставаться высоким. По прогнозам демографов, к 2025 г. на Земле будет от 7,6 до 9,4 млрд. человек. 2. Изменениесостава атмосферы. На первом месте среди загрязнителей атмосферы стоит энергетика (80). Энергетика - основа цивилизации и без производства достаточного количества энергии человечество не сможет существовать и развиваться. (ТЭС)+Э, 63%. Доля ГЭС составляет около 20%, доля АЭС – около 17%. Парниковый эффект. Ежегодно в атмосферу выбрасывается 1,5 млрд. т аэрозолей (пыль, дым, туман), миллиарды тонн СО; и СО. Закисление природных сред. Выбрасываемые в атмосферу диоксиды серы и азота доокисляются в атмосфере и, растворяясь в воде, образуют серную и азотную кислоты, выпадая затем на землю с дождем, снегом, туманом. Истощение озонового слоя. Как было сказано ранее, озоновый слой находится на высоте 20 - 25 км над поверхностью Земли и защищает нас от губительного ультрафиолетового излучения Солнца. В последние годы наблюдается циклический процесс снижения концентрации озона в приполярных областях (вначале над Антарктидой, а затем и в северном полушарии). Истощение ресурсов Среди разнообразных ресурсов нашей планеты в рамках этой лекции отметим леса - одно из величайших богатств Земли. 83.Работа лазера.
78.концепция самоорганизации • науке
На предыдущих лекциях при рассмотрении самых различных вопросов из
устойчивыми и неустойчивыми, линейными и нелинейными, статическими и динамическими. Принципиальная же возможность процессов самоорганизации обусловлена тем, что в целом все живые и неживые, природные и общественные системы являются открытыми, неравновесными, нелинейными. 82. Примеры самоорганизации в неживой природе, ячейки Бенара
Ячейки Х.Бенара. Классическим примером возникновения структуры является конвективная ячейка Бенара. Если е
максимальную скорость тепловых потоков, т.е. внутренняя структура (или самоорганизация) поддерживается за счет поглощения отрицательной энтропии, или негэнтропии из окружающей среды. Подобные конвективные ячейки образуются в атмосфере, если отсутствует горизонтальный перепад давления. 86. Самоорганизация в социальных системах
ия нарушения прежней устойчивости и возможность перехода в новое состояние, сопровождаемое структурными изменениями. Стохастическая модель процесса формирования общественного мнения была построена Г.Хакеном в его работе «Синергетика». Здесь главной трудностью был выбор макроскопических переменных, описывающих общество. Г. Хакен взял довольно простой пример. Он использовал в качестве параметров порядка число индивидуумов с соответствующими мнениями – за (+) и минус (-). Тогда формирование общественного мнения описывалось изменением этих чисел. При отсутствии внешних воздействий оказались возможными два результата. Вследствие частых перемен точек зрения получается одноцентровое распределение мнений в коллективе, а при значительной устойчивости связей между индивидуумами формируются два противоположных мнения, соответствующих состоянию поляризации общества. Эта модель позволяет качественно объяснить неустойчивые ситуации, когда характеристика общественного состояния, зависящая от связи индивидуумов, приближается к критическому значению (точке бифуркации).
Синергетика и экономика. Как уже говорилось, самоорганизующиеся системы – это открытые системы, свободно обменивающиеся с внешней средой и другими системами энергией, материальными потоками и информацией. В случае рынка -–это 90.1
92. На начальных стадиях познания (мифология, натурфилософия
|
8.Понятие научной картины мира
Само понятие «научная картина мира появилось в естествознании и философии в конце 19 в., однако специальный, углубленный анализ его содержания стал проводиться с 60-х годов 20 века. Научная картина мира включает в себя важнейшие достижения науки, создающие определенное понимание мира и места человека в нем. В нее не входят более частные сведения о свойствах различных природных систем, о деталях самого познавательного процесса. При этом НКМ не является совокупностью общих знаний, а представляет собой целостную систему представлений об общих свойствах, сферах, уровнях и закономерностях природы, формируя, таким образом, мировоззрение человека НКМ - это особая форма систематизации знаний, преимущественно качественное их обобщение, мировоззренческий синтез различных научных теорий Особенности различных картин мира выражаются в присущих им парадигмах. Парадигма (<греч. – пример, образец) – совокупность определенных стереотипов в понимании объективных процессов, а также способов их познания и интерпретации. Таким образом, можно дать следующее определение НКМ. НКМ – это особая форма систематизации знаний, преимущественно качественное их обобщение, мировоззренческий синтез различных научных теорий. 20. Теория электромагнитного поля Д. Максвелла
Теорию поля Д. Максвелл разрабатывает в своих трудах «О физических линиях силы» (1861-1865) и «Динамическая теория поля (1864- 1865). В последней работе и была дана система знаменитых уравнений, которые (по словам Герца) составляют суть теории Максвелла. Эта суть сводилась к тому, что изменяющееся магнитное поле создает не только в окружающих телах, но и в вакууме вихревое электрическое поле, которое, в свою очередь, вызывает появление магнитного поля. Таким образом, в физику была введена новая реальность - электромагнитное поле. Это ознаменовало начало нового этапа в физике - этапа, на котором электромагнитное поле стало реальностью, материальным носителем взаимодействия. Анализируя свои уравнения, Максвелл пришел к выводу, что должны существовать электромагнитные волны, причем скорость их распространения должна равняться скорое™ света, Отсюда вывод: свет - разновидность «электромагнитных волн. На основе своей теории Максвелл предсказал существование давления, оказываемого электромагнитной волной, а, следовательно, и светом, что было блестяще доказано экспериментально в 1906 г. П.Н. Лебедевым. 12.Термодинамика и
статистическая физика
Термодинамика ограничивается изучением особенностей превращения тепловой формы движения в другие, не интересуясь вопросами микроскопического движения частиц, составляющих вещество. Термодинамика рассматривает системы, между которыми возможен обмен энергией, без учета микроскопического строения тел, составляющих систему, и характеристик отдельных частиц. Различают термодинамику равновесных систем или систем, переходящих к равновесию (классическая, или равновесная термодинамика) и термодинамику неравновесных систем (неравновесная термодинамика) Классическая термодинамика чаще всего называется просто термодинамикой и именно она составляет основу так называемой Термодинамической Картины Мира (ТКМ), которая сформировалась к середине 19 в. Неравновесная термодинамика получила развитие во второй половине 20-го века и играет особую роль при рассмотрении биологических систем и феномена жизни в целом. Молекулярно-кинетическая теория. В отличие от термодинамики молекулярно-кинетическая теория характеризуется рассмотрением различных макроскопических проявлений систем как результатов суммарного действия огромной совокупности хаотически движущихся молекул. Молекулярно- кинетическая теория использует статистический метод, интересуясь не движением отдельных молекул, а только средними величинами, которые характеризуют движение огромной совокупности частиц. Отсюда второе название молекулярно-кинетической теории - статистическая физика. 14. Энтропия. Термодинамическая трактовка.
После введения понятия энтропии стало ясно, где пролегает эта граница. Дело в том, что нельзя говорить о том, что в теле заключено какое-то количество теплоты. Теплота может передаваться от тела к телу, переходить в работу, возникать при трении, но при этом она (теплота) не является сохраняющейся величиной. Поэтому теплота определяется в физике не как вид энергии, а как мера изменения энергии. А вот энтропия в обратимых процессах (в частности в идеальном цикле Карно) сохраняется. Энтропия, таким образом, характеризует состояние системы. Все это означает, что энтропия системы может рассматриваться как функция состояния системы, т.к. изменение ее не зависит от вида процесса, а определяется лишь начальным и конечным состоянием системы. 17. Вероятность как атрибут больших систем.
17.1
33. Макроскопические тела. Фазовые переходы.
32.2
37.Образование галактик.
Согласно современным представлениям, вначале Галактика представляла собой медленно вращающееся гигантское газовое облако. Под действием сил тяготения (собственной гравитации) оно сжималось. В ходе этого сжатия, или коллапса рождались первые звезды, и происходило постеленное разделение звездной и газовой составляющих Галактики. Выделяющаяся при сжатии энергия гравитации переходила в кинетическую энергию движения звезд и газа. В конце концов кинетическая энергия звезд достигла значения, при котором дальнейшее сжатие поперек оси вращения стало невозможным. Таким образом, подсистема самых старых звезд, возникших в начале коллапса протогалактики, сохранила первоначальную сферическую форму, образовав гало. Сжатие газа вдоль оси вращения продолжалось, что привело к формированию тонкого газового диска. Впоследствии формирующиеся в нем звезды образовали вращающуюся дисковую спиральную подсистему. В результате продолжающейся гравитационной конденсации в Галактике происходит непрерывное образование звезд из межзвездного газа. В 1944 г. астроном Бааде предложил называть все заезды звездным населением. Самые старые звезды, образующие гало, составляют население I, а средние по возрасту и молодые звезды, расположенные в диске (спиральных рукавах) - население II. Это - звезды
43. Химическая эволюция Земли
7.Принцип дополнительности Н. Бора
Бор, роль которого в развитии современной физики огромна, в своих всегда глубоких и часто очень тонких исследованиях много сделал для уяснения довольно необычного смысла новой механики. В частности, именно он ввел понятие дополнительности, такое любопытное с философской точки зрения. Бор исходил из идеи, что электрон можно описать с помощью корпускулярной и волновой картины. Удивительно, каким образом два столь различных описания, можно сказать, столь противоречащих друг другу, можно использовать одновременно. Он показал, что это можно сделать только потому, что соотношения неопределенности - следствие существования кванта действия - не позволяют вступить этим двум образам в прямое противоречие. Чем более стремятся уточнить в процессе наблюдений одну картину, тем непонятней становится другая картина. Когда длина волны электрона такова, что существенную роль может играть явление интерференции, его нельзя больше считать локализованным и использовать корпускулярные представления. Наоборот, когда электрон строго локализован, его интерференционные свойства исчезают и его нельзя больше описывать с волновой точки зрения. Волновые и корпускулярные свойства никогда не вступают в конфликт, ибо они никогда не существуют одновременно. Мы пребываем в постоянном ожидании борьбы между волной и частицей, но ее никогда не происходит, так как никогда оба противника не появляются вместе. Понятие электрон, так же как и другие элементарные физические понятия, имеет, таким образом, два противоречивых аспекта, к которым, однако, нужно обращаться по очереди, чтобы объяснить все его свойства. Они подобны двум сторонам одного предмета, которые никогда нельзя увидеть одновременно, но которые, однако, нужно осмотреть по очереди, чтобы полностью описать этот предмет. Эти два аспекта Бор и назвал дополнительными, понимая под этим, что они, с одной стороны, противоречат друг другу, с другой - друг друга дополняют. Оказывается, что это понятие дополнительности играет важную роль в чисто философской доктрине. Действительно, совсем не очевидно, что мы можем описать физические явления с помощью одной единственной картины или одного единственного представления нашего ума. Наши картины и представления мы образуем, черпая вдохновение из нашего повседневного опыта. Из него мы извлекаем определенные понятия, а затем уже, исходя из них, придумываем путем упрощения и абстрагирования некоторые простые картины, некоторые, по-видимому, ясные понятия, которые, наконец, пытаемся использовать для объяснения явлений. Таковы понятия строго локализованной частицы, строго монохроматической волны. Однако вполне возможно, что эту идеализацию, чрезмерно упрощенный и весьма грубый, по выражению Бора, продукт нашего мозга, нельзя никогда №50.51 ДНК и РНК – носители наследственных признаков живых организмов. Их строение и функции. Понятие о транскрипции и трансляции. Принципы генетического кода.
В 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик предложили модель строения молекулы ДНК, объясняющую, как эта молекула могла бы передавать информацию и воспроизводить саму себя. Молекула ДНК представляет собой две спирально закрученные одна вокруг другой нити. Каждая нить представляет собой полимер, мономерами которого являются нуклеотиды. Нуклеотид – это химическое соединение остатков трех в-в: азотистого основания, углевода (моносахарида - дезоксирибозы) и фосфорной кислоты. ДНК образована соединением четырех видов нуклеотидов. Нуклеотиды отличаются только по азотистым основаниям, в соответствии с которыми их называют: аденин(А), гуанин(Г), тимин(Т), цитозин(Ц). Соединение нуклеотидов в нити ДНК происходит через углевод одного нуклеотида и фосфорную кислоту соседнего. Они соединяются прочной ковалентной связью. Принцип комплементарности оснований: Две цепи ДНК соединены в одну молекулу азотистыми основаниями. При этом аденин соединяется только с тимином, а гуанин – с цитозином. В связи с этим последовательность нуклеотидов в одной цепочке жестко определяет последовательность в другой цепочке. Строгое соответствие нуклеотидов друг другу в парных цепочках молекулы ДНК получило название комплементарности. Это свойство лежит в основе образования новых молекул ДНК на базе исходной молекулы. Главные отличительные особенности генетического материала состоят в том, что он служит носителем информации и способен к самовоспроизведению. При репликации (самоудвоении) молекулы ДНК две ее цепи отделяются друг от друга и около каждой из них образуется новая цепь, комплементарная старой. РНК. Молекулы РНК не столь велики, как молекулы ДНК. РНК – не двойная, а одинарная цепочка из нуклеотидов. Стр-ра РНК создается чередованием четырех типов нуклеотидов. Углевод – рибоза; в РНК вместо азотистого основания тимина входит урацил(У).В клетке имеется три вида РНК. Названия их связаны с выполняемыми функциями.Информационная РНК, кот передает в цитоплазму генетическую информацию от ДНК, находящейся в ядре; рибосомная РНК, составляющая значительную часть материала рибосом – цитоплазматических гранул, на кот синтезируется белок, и, наконец, транспортная РНК, кот действует как «адаптор», встраивая аминокислоты растущей полипептидной цепи в надлежащем порядке. Нуклеиновые кислоты выполняют в клетки важнейшие биологические функции. В ДНК хранится наследственная информация о всех свойствах клетки и организма в целом. Различные виды РНК принимают участие в реализации наследственной информации через синтез белка. 56.Иерархия целей управления в системах
Рассмотрим наиболее общую цель всех живых систем - сохранение и продолжение жизни. Здесь цель достигается в следующем порядке: Цель I порядка - обеспечить существование систем (достигается поддержанием стационарного неравновесного состояния, при котором с!5/от*т1п.) Нарушение этого состояния означает смерть. Цель П порядка - обеспечить высокое качество существования системы — > поддержание гомеостазисэ, Гомеостазис - необходимое условие высокого качества функционирования системы; Цель III порядка - достижение максимально высоких показателей существования системы (максимальная энергетическая эффективность и надежность). По мере ухудшения внешних условий система отказывается от иерархически менее важных целей. 59.Эволюционная теория Дарвина • Уоллеса
Представления об эволюции живого высказывались практически на протяжении всего периода развития естествознания (Эмпедокл, Аристотель, Ламарк). Тем не менее, основоположником эволюционной теории в биологии считается Ч. Дарвин. В каком- то смысле толчком к развитию теории эволюции можно считать книгу Т. Мальтуса «Трактат о народонаселении» (1778), в котором он показал, к чему бы привел рост народонаселения, если бы он ничем не сдерживался. Дарвин применил подход Мальтуса на другие живые системы. Исследуя изменения численности популяций, он пришел к объяснению эволюции путем естественного отбора (1839 г). Таким образом, наибольший вклад Дарвина в науку заключается не в том, что он доказал существование эволюции, а в том, что он объяснил, как она может происходить. В это же время другой естествоиспытатель А. Р. Уоллес, как и Дарвин, много путешествовавший и тоже читавший Мальтуса, пришел к тем же выводам. В 1858 г. Дарвин и Уоллес выступили с докладами о своих идеях на заседании Линнеевского общества в Лондоне В 1859 г. Дарвин опубликовал свой труд «Происхождение видов» («Оп'д1п от" грейез»). Согласно теории Дарвина - Уоллеса, механизмом, с помощью которого возникают новые виды, служит естественный отбор. 64. ЭКОЛОГО-ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
С возникновением человека как социального существа биологические факторы эволюции постепенно ослабляют свое действие и ведущее значение в развитии человечества приобретают социальные факторы. Рассмотрим изменение роли основных биологических факторов эволюции. Естественный отбор как основная и направляющая сила эволюции с переходом материи на социальный уровень развития резко ослабляет свое действие, однако не исчезает совсем. Изоляция как эволюционный фактор еще
перемещения людей на планете остается все меньше генетически изолированных групп. Волны численности еще в недавнем прошлом играли заметную роль в истории человечества. Например, во время эпидемий холеры и чумы всего лишь несколько сотен лет назад население Мутационный процесс единственный эво-люционный фактор, сохраняющий прежнее значение, в человеческом обществе. Вновь возникающие мутации постоянно меняют генотипический состав населения отдельных районов. 65. Биосоциальные основы поведения человека
Этот вопрос в сущности, сводится к следующему: рождается ли человек «безморальным», и только воспитание прививает ему принципы морали, или жечеловек появляется на сеет с каким-тонабором врожденных чувств и представлений о том, что хорошо, и чтоплохо. Нельзя сводить целиком человеческую мораль к врожденным программам (редукционизм), посколькуона продукт длительного социальногоразвития, культуры (в том числе -религии), однако следует признать, чтомногие признаки, присущие человеку,генетически обусловлены. Этиповеденческие признакирассматриваются в настоящее время спозиций биоэтики. Биоэтика, илисложные поведенческие программы, присущиеживотному миру,рассматриваются как естественное обоснование человеческой морали. Поведение животных рассматривается в рамках специальной науки - этологии. Этоло-ги открыли у животных большой набор инстинктивных запретов, необходимых и полезных в общении с сородичами. 90.2
74.Понятие симметрии
Симметрия - это неизменность (инвариантность) каких-либо свойств и характеристик объекта по отношению к каким-либо преобразованиям (операциям) над ним. в широком смысле симметрия - это понятие, отображающее существующий в объективной действительности порядок, определенноеравновесное состояние, относительную устойчивость, пропорциональность и соразмерность между частями целого. Противоположным понятием является понятие асимметрии, которое отражает существующее в объективном мире нарушение порядка, равновесий, относительной устойчивости, пропорциональности и соразмерности между отдельными частями целого, связанное с изменением, развитием и организационной перестройкой Уже отсюда следует, что асимметрия может рассматриваться как источник развития,эволюции, образования нового.Симметрия может быть не толькогеометрической. Различают геометрическую и динамическую формы симметрии (и, соответственно,асимметрии). К геометрической формесимметрии (внешние симметрии)относятся свойства пространствавремени, такие как однородностьпространства и времени, изотропностьпространства, эквивалентностьинерциальных систем отсчета и т.д. Кдинамической форме относятсясимметрии, выражающие свойствафизических взаимодействий, например, симметрии электрического заряда, симметрии спина и т.п. Калибровочные симметрии. Важным понятием в современной физике является понятие калибровочной симметрии. Калибровочные симметрии связаны с инвариантностью относительно масштабных преобразований 79. Диссипативносгь.
Величина прироста энтропии за единицу времени в единице объема называется функцией диссипации, а системы, в которых функция диссипации отлична от нуля, называются диссипативными. В таких системах энергия упорядоченного движения переходит в энергию неупорядоченного движения и, в
возникающие в дисшпативных системах в ходе неравновесных необратимых процессов, диссипативными структурами. 86.2
86.1
91.Перспективы интеграции знаний в науке будущегоДвойственный характер науки.
91.1
|
9.1.
МКМ складывалась под влиянием материалистических представлений о материи и формах ее существования. Основополагающими идеями этой картины Мира являются классических атомизм, восходящий к Демокриту и т.н. механицизм. Само становление механической картины справедливо связывают с именем Галилео Галилея, впервые применившего для исследования природы экспериментальный метод вместе с с измерениями исследуемых величин и последующей математической обработкой результатов. Этот метод принципиально отличался от ранее существовавшего натурфилософского способа, при котором для объяснения явлений природы придумывались априорные (<лат. a priori – букв. до опыта), т.е. не связанные с опытом и наблюдением, умозрительные схемы, для объяснения непонятных явлений вводились дополнительные сущности, например мифическая “жидкость” теплород, определявшая нагретость тела или флогистон – субстанция, обеспечивающая горючесть вещества (чем больше флогистона в веществе, том лучше оно горит). Законы движения планет, открытые Кеплером, в свою очередь, свидетельствовали о том, что между движениями земных и небесных тел не существует принципиальной разницы (как полагал Аристотель), поскольку все они подчиняются определенным естественным законам. Ядром МКМ является механика Ньютона (классическая механика). Формирование классической механики и основанной на ней механической картины мира происходило по 2-м направлениям (см. рис.2): 1) обощения полученных ранее результатов и, прежде всего, законов свободного падения тел, открытых Галилеем, а также законов движения планет, сформулированных Кеплером; 2) создания методов для количественного анализа механического движения в целом. В первой половине 19 в. наряду с теоретической механикой выделяется и прикладная (техническая) механика, добившаяся больших успехов в решении прикладных задач. Все это приводило к мысли о всесилии механики и к стремлению создать теорию теплоты и электричества так же на основе механических представлений. Наиболее четко эта мысль была выражена в 1847 г. физиком Германом Гельмгольцем в его докладе “О сохранении силы”: “Окончательная задача физических наук заключается в том, чтобы явления природы свести к неизменным притягательным и отталкивающим силам, величина которых зависит от расстояния” В любой физической теории присутствует довольно много понятий, но среди них есть основные, в которых проявляется специфика этой теории, ее базис, мировоззренческая сущность. К таким понятиям относят т.н. фундаментальные понятия, а именно: МАТЕРИЯ. Материя, согласно МКМ – это вещество, состоящее из мельчайших, далее неделимых, абсолютно твердых движущихся 9.2
ПРОСТРАНСТВО • относительное(релятивистская концепция Аристотелся –Лейбница)с которым люди знакомятся путем измерения пространственных отношения между телами; • абсолютное(субстанционная концепция Дкмокрита-Ньютона), которое по самой своей сущности безотносительно к чему бы то ни было и внешнему и остается всегда одинаковым и неподвижным; т.е. абсолютное пространство – это пустое вместилище тел, оно не связано со временем, и его свойства не зависят от наличия или отсутствия в нем материальных объектов. Пространство в Ньютоновской механике является Система отсчета, жестко связанная с абсолютным пространством, называется инерциальной. ВРЕМЯ. Ньютон рассматривал два вида времени, аналогично пространству: относительное и абсолютное. Относительное время люди познают в процессе измерений, а абсолютное (истинное, математическое время) само по себе и по своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью. Таким образом, и время у Ньютона, аналогично пространству – пустое вместилище событий, не зависящее ни от чего. Время течет в одном направлении – от прошлого к будущему. ДВИЖЕНИЕ. В МКМ признавалось только механическое движение, т.е.изменение положения тела в пространстве с течением времени. Считалось, что любое сложное движение можно представить как сумму пространственных перемещений (принцип суперпозиции ) 2-й закон Ньютона: m = F/a для данного тела было величиной постоянной и характеризовала инертность тела. Таким образом, количественная мера инертности тела есть его инертная масса. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ. Современная физика все многообразие взаимодействий сводит к 4-м фундаментальным взаимодействиям: сильному, слабому, электромагнитному и гравитационному. Гравитационное взаимодействие означает наличие сил притяжения между любыми телами. Величина этих сил может быть определена из закона всемирного тяготения. Если же известна масса одного из тел (эталона) и сила гравитации, можно определить и массу второго тела. Масса, найденная из закона всемирного тяготения, получила название гравитационной. Ньютон ничего не говорил о природе гравитационных сил. Интересно, что и в настоящее время их природа все еще 9.3
Следует сказать, что в классической механике вопрос о природе сил, собственно, и не стоял, вернее, не имел принципиального значения. Просто все явления природы сводились к трем законам механики и закону всемирного тяготения, к действию сил притяжения и отталкивания. 4. Основные принципы МКМ Важнейшими принципами МКМ являются: Принцип относительности Галилея. Принцип относительности Галилея утверждает, что все инерциальные системы отсчета (ИСО) с точки зрения механики совершенно равноправны (эквивалентны). все механические явления в ИСО протекают одинаково. Поэтому никакими механическими опытами нельзя отличить покой от равномерного прямолинейного движения. Принцип дальнодействия. В МКМ было принято, что взаимодействие передается мгновенно, и промежуточная среда в передаче взаимодействия участия не принимает. Это положение и было названо принципом дальнодействия. Принцип причинности. “Всякое имеющее место явление связано с предшествующим на основании того очевидного принципа, что оно не может возникнуть без производящей причины. Противоположное мнение есть иллюзия ума.” Т.е. Лаплас полагал, что все связи между явлениями осуществляется на основе однозначных законов. Это учение обусловленности одного явления другим, об их однозначной закономерной связи вошло в физику как так называемый лапласовский детерминизм (детерминизм – предопределенность). Существенные однозначные связи между явлениями выражаются физическими законами. 26.Корпускуля рно- вол новой дуализм света и вещества.
В истории развития учения о свете сменяли друг друга корпускулярная теория света (Ньютон) и волновая (Р. Гук, Ч. Гюйгенс, Т. Юнг, Ж. Френель), представлявшая свет как механическую волну. В 70-х годах после утверждения теории Максвелла под светом стали понимать электромагнитную волну. В начале 20-го века на основе экспериментов было неопровержимо доказано, что свет обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами. Было также обнаружено, что в проявлении этих свойств существуют вполне определенные закономерности: чем меньше длина волны, тем сильнее проявляются корпускулярные свойства света. В настоящее время волновые свойства микрочастиц находят широкое применение, например, в электронном микроскопе. Современные электронные микроскопы позволяют видеть молекулы и даже атомы вещества (увеличение в 105
21. Электронная теория Лоренца.
33.1
34. Основные представления о мегамире
38.Структура и геометрия Вселенной
Открытия конца 70-х годов 20-го в. показали, что галактики в саерхсхоллениях распределены не равномерно, а сосредоточены вблизи границ своего рода ячеек, т.е Вселеннаяимеет ячеистую (сетчатую, пористую)структуру. Не пространственной моделью может служить кусок пемзы. В небольшихмасштабах вещество во Вселеннойраспределено неравномерно. В большихже масштабах онаоднородна иизотропна.Космологические модели Вселенной. Модели Вселенной в разныевремена были различными, но главная ихособенность состояла в неизменностиМира в целом, т.е. это былистационарные
67. Понятие о трофической цепи
43.1
48.1
7.1
Можно попытаться распространить область приложения этих философских идей за пределы физики, например, исследовать, как это сделал сам Бор, не может ли понятие дополнительности найти важное применение в биологии, в понимании двойственности физико-химического и специфически жизненного аспекта в явлениях живой природы. Мы могли бы исследовать также вопрос о том, не окажутся ли все эти идеализации тем менее применимыми к реальной действительности, чем более они совершенны. «Правила игры» квантовомеханического описания нерелятивистских макро- и микроскопических объектов не могут быть выведены, из «привычных» классических законов, поскольку являются более общими и включают в себя эти классические законы, как частный случай, получаемый в виде чисто математических следствий из постулируемых принципов квантовой механики. Критерием истинности формулируемых принципов, как обычно, является эксперимент и, может быть, красота и изящность теории («эта теория достаточно безумна, чтобы быть верной»). Следует ожидать, что после завершения разработки еще более общей теории (релятивистской квантовой механики), принципы нерелятивистской теории превратятся в прямые следствия новых, более фундаментальных принципов. Одним из принципиальных отличий квантовомеханического описания явлений от принятого в классическом естествознании подхода является отказ от детерминированности и признание принципиальной роли случайности в процессах с участием микрообъектов. В классическом описании понятие случайности используется для описания поведения элементов статистических ансамблей и является осознанной жертвой полноты описания во имя простоты решаемых задач. В микромире же точный прогноз поведения объектов, дающий значения его традиционных для классического описания параметров, по-видимому, вообще невозможен. По этому поводу до сих пор ведутся оживленные дискуссии: приверженцы классического детерминизма, не отрицая возможности использования уравнений квантовой механики для практических расчетов, видят в учитываемой ими случайности 52,
Состояние живых систем в любой момент времени (динамическое состояние) характерно тем, что элементы системы постоянно разрушаются и строятся заново. Этот процесс носит название биологического обновления. Для обновления элементов в живых системах требуется постоянный приток извне веществ и энергии, - а также вывод во внешнюю среду тепла и продуктов распада. Зто означает, что живые системы обязательно должны быть открытыми системами. Благодаря этому в них создается и поддерживается химическое и физическое неравновесие Именно на этом неравновесии основана работоспособность живой системы, направленная на поддержание высокой упорядоченности своей структуры (а. значит, на сохранение жизни) и осуществление различных жизненных функций. Кроме того, живая система, благодаря свойству открытости, достигает стационарности, т.е. постоянства своего неравновесного состояния. Таким образом, открытость -одно из важнейших свойств живых систем. Весьма важным является вопрос о применимости законов термодинамики к живым системам. Теорема Пригожина. Согласно теореме Пригожина, если открытую термодинамическую систему при неизменных во времени условиях предоставить самой себе, то прирост энтропии будет уменьшаться до тех пор, пока система не достигнет стационарного состояния динамического равновесия; в этом состоянии прирост энтропии будет минимальным. Таким образом, мы можем сказать, что для открытой системы в стационарном состоянии производство энтропии минимально. Итак, живая система является открытой системой, и ее энтропия не возрастает, как это имеет место в изолированной системе. Это означает, что живая система постоянно совершает работу, направленную на поддержание своей упорядоченности, и находится в неравновесном стационарном состоянии. Производство энтропии при этом (как следует из теоремы Пригожина) минимально. 57.1
57.Теории возникновения жизни
69.
Любой живой организм адаптирован к определенным условиям окружающей среды. Требования того или иного организма к факторам среды обуславливают границы его распространения (ареал) и место, занимаемое в экосистеме. Совокупность множества параметров среды, определяющих условия существования того или иного вида и его функциональных характеристик (преобразование им вещества и энергии, обмен информацией со средой и с себе подобными и др.) представляет собой экологическую нишу. Таким образом, экологическая ниша включает не только положение вида в пространстве, но и его функциональную роль в сообществе (например, трофический уровень) и его положение относительно абиотических факторов (температура, влажность и т.п.). Определить экологическую нишу какого-либо вида, по образному выражению, означает сказать: где он живет, как он живет, кого он ест и кто его ест. В настоящее время одним из важнейших биотических факторов является антропогенный фактор. 70-Экологические факторы.
Среда, окружающая живые организмы, т.е. материальные тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных отношениях, Характеризуется огромным разнообразием. Это многообразие элементов, явлений, условий рассматриваются в качестве экологических факторов. Экологический фактор - это любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное воздействие на живые организмы хотя бы на протяжении одной из фаз индивидуального развития. Организм, в свою очередь, реагирует на экологический фактор специфичнымиприспособительными реакциями. Экологические факторы подразделяются на две категории: факторы неживой природы (абиотические) и факторы живой природы (биотические). (Существуют и другие классификации экологических факторов, например, зависящие от численности тех или иных организмов и не зависящие, постоянно действующие или периодические). 75. Симметрия пространства - времени и законы сохранения
Одной из важнейших особенностей геометрических симметрии является их связь с законами сохранения. Значение законов сохранения (законы сохранения импульса, энергии, заряда и др.) для науки трудно переоценить. Теорема Петер. В 1918 г, работая в составе группы по проблемам теории относительности, доказала теорему, упрощенная формулировка которой гласит если свойства системы не меняются относительно какого-либо преобразования переменных, то этому соответствует некоторый акон сохранения. Рассмотрим переходы от одной инерциальной системы к другой: 1.Сдвиг начала координат. Это
80.Бифуркации.
Выше было сказано, что нелинейная система уравнений, которой описывается практически любая реальная сложная система, имеет не одно, а подчас целый спектр решений. Ответвления от известного решения появляются при изменении значения параметров системы. Поэтому мы введем здесь еще одно понятие - управляющие параметры (параметры порядка). Изменения управляющих параметров способны вызвать катастрофические, т.е. большие скачки переменных системы, и эти скачки осуществляются практически мгновенно. Усложнение структуры и поведения системы тесно связано с появлением новых путей решения в результате бифуркаций, В сильно неравновесных условиях процессы самоорганизации соответствуют «тонкому взаимодействию» между случайностью и необходимостью, флуктуациями и детерминистскими законами. Вблизи бифуркаций, т.е. резких, «взрывных» изменений системы, основную роль играют флуктуации или случайные элементы, тогда как в интервалах междубифуркациями преобладает детерминизм. Ситуацию,возникающую послевоздействия флуктуации на систему и возникновения новой структуры, И. Пригожий назвал порядком через флуктуацию или «порядком из хаоса». Флуктуации могут усиливаться в процессе эволюции системы или затухать, что зависит от эффективности «канала связи» между системой и внешним миром. 87. Существует множество определений культуры
88.Наука и мистицизм.
90.Проблема двух культур
|
||||||||||||||