- •Естествознание как единая наука о природе. Иерархия уровней культуры. Специфика науки как вида деятельности. Критерии научного знания. Проблема познаваемости мира.
- •Критерии научности. Структура научного знания. Эмпирический и теоретический уровни научного знания.
- •Методы и средства научного познания.
- •Наука как социальное явление. Лженаука. Модели развития науки.
- •Древнегреческий этап развития естествознания.
- •Классический период в истории естествознания (общая характеристика).
- •7.Механистическая (механическая) картина мира и причины ее краха.
- •8.Неклассический этап развития естествознания.
- •9.Постнеклассический этап развития естествознания.
- •Механика Ньютона как пример динамической теории. Идеализации и ограниченность классической механики.
- •Триумф небесной механики. Механический детерминизм как фундамент классического мировоззрения.
- •Фундаментальная симметрия пространства и времени, ее связь с законами сохранения.
- •Концепции дальнодействия и близкодействия. Понятие материального поля. Классические представления о природе света.
- •Непрерывность и дискретность в описании структуры материи.
- •Историческое развитие концепции пространства и времени в естествознании. Специальная теория относительности Эйнштейна. Постулаты сто.
- •Постулаты специальной теории относительности Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Относительность одновременности. «Сокращение» длины движущихся объектов. «Замедление» хода движущихся часов.
- •Релятивистская динамика. Связь между массой и энергией.
- •19.Концепция искривленного 4-мерного пространства-времени в общей теории относительности.
- •20Современная наука о пространстве и времени. Описание пространства и времени в ведущих физических теориях.
- •21Развитие представлений о природе тепловых явлений. Начала термодинамики. Цикл Карно.
- •3 Начала термодинамики.
- •22Проблема необратимости и ее статистическое решение.
- •23Термодинамический и статистический смысл понятия энтропии.
- •24Проблема «тепловой смерти» Вселенной: формулировка, развитие и современное решение.
- •25.Динамические и статистические закономерности в естествознании. Особенности описания состояний в динамических и статистических теориях. Проблема детерминизма.
- •26Зарождение и развитие квантовых представлений в естествознании.
- •27Квантовая механика как пример статистической теории. Описание состояния и движения микрообъектов. Принцип суперпозиции квантовых состояний.
- •28Принцип дополнительности и его применение к описанию динамики микрообъектов. Корпускулярно-волновой дуализм
- •29Принцип неопределенности Гейзенберга как частное выражение принципа дополнительности.
- •30Основные представления о квантовой теории атомов и зонной теории кристаллов.
- •31 .Историческое развитие идей атомизма. Квантовый механизм взаимодействия элементарных частиц. Современные представления о классификации элементарных частиц.
- •32Фундаментальные взаимодействия в природе. Их характеристика и перспективы объединения.
- •Парадоксы классической космологии и их разрешение. Модели Вселенной.
- •34Современная космология о ранних стадиях эволюции Вселенной.
- •35.Возможности и элементы спектральной астрономии.
- •36.Эволюция звезд: их рождение, жизнь и смерть.
- •36.Строение Земли и основные характеристики ее оболочек. Термодинамика Земли.
- •37Образование и основные этапы эволюции Земли.
- •38.Специфика живого. «Критерии жизни».
- •39. Иерархия уровней организации живой материи.
- •40.Гипотезы возникновения жизни на Земле. Биохимическая эволюция.
- •41.Развитие идеи эволюции в биологии. Эволюция биосферы.
- •42.Особенности эволюционных процессов в природе, их отличие от динамических и статистических закономерностей. Общее описание процесса самоорганизации в неравновесных системах.
- •43.Общие свойства систем, способных к самоорганизации.
- •44.Примеры самоорганизующихся систем в физике. Конвективные ячейки Бенара. Лазеры.
- •45.Открытые диссипативные системы в химии и биологии. Примеры самоорганизации.
- •46.Синергетический подход к анализу экономических явлений и моделированию социальных процессов. Примеры.
- •47.Проблемы прогнозирования в контексте синергетики. Динамический хаос. Фракталы.
43.Общие свойства систем, способных к самоорганизации.
Системы, способные к самоорганизации:
1.неравновесные (далеки от состояния термодинамического равновесия)
2. такие системы обязательно не линейны.
3. эти системы открытые
4.диссипативные (из-за потери и деградации ресурсов)
5. развитие сис-м проходит ч-з случайный выбор одного из возможных путей эволюции в точке бифуркации
6. системы способны к скачкообразным качественным изменениям своих макросвойств
7.В ходе эволюции таких систем возникают макроскопически упорядоченные структуры
8. Выше порога устойчивости в системе возникает коллективное поведение элементов.
9. В этих системах возможны флуктуации и система способна усилить их до макроскопического уровня.
10. Системы сложные, то есть состоят из большого числа взаимодействующих элементов.
11.между средой и системой существует положительная обратная связь(изменения, появляющиеся в системе, не устраняются, а усиливаются; система не возвращается к равновесию, а всё дальше от него уходит)
12.Эволюция таких систем - чередование стабильных периодов линейного предсказуемого развития с периодами бифуркации с непредсказуемыми исходами
13. Возможны флуктуации, система способна усилить их до макроуровня
44.Примеры самоорганизующихся систем в физике. Конвективные ячейки Бенара. Лазеры.
В живой природе явления самоорганизации очевидны почти везде(подсолнух растёт)
В неживой природе тоже очевидно(снежинки все различны)
1.Эффект Бенара
Возникновение ячеистой структуры в горизонтальном тонком слое жидкости с вертикальным градиентом температуры
В 1900 году вышла статья Бенара с фотографией структуры, напоминающей пчелиные сотки. Такая структура возникает в горизонтальном тонком слое жидкости с вертикальным градиентом температуры.
Подогреваем снизу сосуд, возникает дельта температур. Перенос от верхней к нижней граниявление теплопроводности.
При некотором критич. значении система становится неустойчивой.V жидкости приходит в движение. Нагреваемые области расширяются, они становятся легче и всплывают; их место занимают более лёгкие области(явление конвенции).
Перенос тепла при этом увеличивается, происходит строго упорядоченным образом
Объём жидкости разделяется на небольшие вертикальные шестигранные призмы-ячейки Бенара.
Особенности эффекта Бенара:
1)упорядоченная структура образуется в результате коллективного поведения молекул
2)системы становятся очень чувствительными к факторам, не влияющими на их поведение вблизи равновесия (здесь гравитация)
3)изменение энтропии ΔS=Q/T2-Q/T1 <0
4)пороговый характер процесса
5)детерминизм и случайность
2.Лазерное излучение.
Рабочее тело лазера может быть твёрдым телом, газом, жидкостью. В любом случае оно состоит из атомов. Атомы, составляющие рабочую среду лазера, либо находятся, либо стремятся перейти на уровень с линии.
При переходе с Е2 на E1 образуется квант света. Пусть атом находится в возбуждённом состоянии Е2 и пусть на такой атом падает фотон(с энергией hν). Этот фотон атом возбуждать не может, но может вызвать высцвечивание, в результате возникают 2 фотона, каждый с энергией hν, которые вылетают из атома в фазе и одновременно движутся в одном направлении. Эти фотоны абсолютно идентичны и усиливают друг друга. Такой процесс называется индуцированным или вынужденным излучением, а само излучение называется когерентным(согласованным)
Если в возбуждённом состоянии не один, а несколько атомов, тогда один единственный фотон вызывает перемещение атомов, возникнет лавина фотонов. Устройство для получения индуцированного светового излучения называется лазером.