- •Концепции современного естествознания краткое содержание основных понятий содержание
- •Тема 1.1. Научный метод познания 2
- •Тема 1.2. Естественнонаучная и гуманитарная культуры 6
- •Тема 1.2. Естественнонаучная и гуманитарная культуры
- •Тема 1.3. Развитие научных исследовательских программ и картин мира (история естествознания, тенденции развития)
- •1) Астрономия
- •2) Космология
- •3) Биология
- •4) Медицина
- •5) Физика
- •6) Информатика и кибернетика
- •7) Геология и науки о Земле
- •1) Физика, космология и астрономия
- •2) Биология
- •3) Медицина
- •4) Психофизиология
- •5) Кибернетика и информатика
- •Темы 1.4. Развитие представлений о материи
- •1. Корпускулярная концепция
- •2. Континуальная концепция
- •3. Корпускулярно-волновой дуализм
- •Тема 1.5. Развитие представлений о движении
- •1. Движение
- •Тема 1.6. Развитие представлений о взаимодействии
- •РазделIi. Пространство, время, симметрия Тема 2.1. Эволюция представлений о пространстве и времени
- •Два типа движения (по Аристотелю)
- •Дватипа времени
- •Две современные модели времени
- •Тема 2.2. Специальная теория относительности (сто)
- •Тема 2.3. Общая теория относительности
- •Тема 2.4. Принципы симметрии, законы сохранения
- •1. Понятие симметрии в естествознании
- •2. Стереоизомерия и асимметрия живого (нарушенные симметрии)
- •3. Симметрия и законы сохранения
- •РазделIii. Структурные уровни и системная организация материи Тема 3.1. Микро-, макро-, мегамиры
- •Тема 3.2. Системные уровни организации материи
- •Свойства систем
- •Тема 3.3. Структуры микромира
- •Тема 3.4. Химические системы
- •Тема 3.5. Особенности биологического уровня организации материи
- •1. Основные признаки жизни
- •2. Специфика, единство и многообразие живого
- •3. Уровни организации живых систем
- •РазделIv. Порядок и беспорядок в природе Тема 4.1. Динамические и статистические закономерности в природе
- •1. Идеи детерминизма
- •2. Динамические и статистические закономерности в природе
- •Тема 4.2. Концепции квантовой механики
- •Тема 4.3. Принцип возрастания энтропии
- •1. Основные понятия
- •2. Законы (начала) классической термодинамики
- •3. Принцип возрастания энтропии. Соотношение порядка и беспорядка в природе.
- •Тема 4.4. Закономерности самоорганизации. Принципы универсального эволюционизма.
- •РазделV. Панорама современного естествознания
- •Тема 5.1. Космология (мегамир)
- •Альтернативные космологические модели
- •Тема 5.2. Геологическая эволюция
- •Тема 5.3. Происхождение жизни (эволюция и развитие живых систем)
- •1. Возникновение жизни
- •Тема 5.4. Эволюция живых систем
- •Тема 5.5. История жизни на Земле и методы исследования эволюции (эволюция и развитие живых систем)
- •Этапы развития жизни на Земле
- •Тема 5.6. Генетика и эволюция
- •РазделVi. Биосфера и человек Тема 6.1. Экосистемы (многообразие живых организмов - основа организации и устойчивости биосферы)
- •Тема 6.2. Биосфера
- •Тема 6.3. Человек в биосфере
- •Тема 6.4. Глобальный экологический кризис (экологические функции литосферы, экология и здоровье).
- •К концу хх века на Земле сложился комплекс экологических проблем, основные из которых следующие:
РазделIii. Структурные уровни и системная организация материи Тема 3.1. Микро-, макро-, мегамиры
O Основные понятия
Вселенная в разных масштабах: микро-, макро- и мегамир
Критерий подразделения: соизмеримость с человеком (макромир) и несоизмеримость с ним (микро- и мегамир)
Основные структуры микромира: элементарные частицы, атомные ядра, атомы, молекулы
Основные структуры мегамира: планеты, звёзды, галактики
Единицы измерения расстояний в мегамире: астрономическая единица (в Солнечной системе), световой год, парсек (межзвёздные и межгалактические расстояния)
Звезда как небесное тело, в котором естественным образом происходили, происходят или с необходимостью будут происходить реакции термоядерного синтеза
Атрибуты планеты:
- не звезда
- обращается вокруг звезды (например, Солнца)
- достаточно массивно, чтобы под действием собственного тяготения стать шарообразным
- достаточно массивно, чтобы своим тяготением расчистить пространство вблизи своей орбиты от других небесных тел
Галактики — системы из миллиардов звёзд, связанных взаимным тяготением и общим происхождением
Наша Галактика, её основные характеристики:
- гигантская (более 100 млрд. звёзд)
- спиральная
- диаметр около 100 тыс. световых лет
Пространственные масштабы Вселенной: расстояние до наиболее удалённых из наблюдаемых объектов более 10 млрд. световых лет
Вселенная, Метагалактика, разница между этими понятиями
Типы материальных системи соответствующие имструктурные уровни (формы) материи:
элементарные частицы и физические поля;
атомы, ионы, молекулы;
макроскопические тела различных размеров;
геологические системы;
планеты
звезды и их планетные системы;
внутригалактические системы (диффузные туманности, звездные скопления);
галактики;
системы галактик;
Метагалактика.
В настоящий момент предложено выделять 5 уровнейматериального мира:гипомир(микромир в микромире),микромир,макромир,мегамир,гипермир(сверхмегамир). Им соответствуют расстояния от 10–33см до 1028см. Исследуемый современной наукой мир охватывает расстояния в диапазоне более чем 60 порядков. Однако первый и последний уровни следует считать пока гипотетичными, лишь предсказываемыми теорией, но еще не ставшими экспериментально наблюдаемыми, достоверно установленными. Таким образом, реально выделяются три уровня строения материи (три качественно различные области)—микро-,макро- имегамиры. На этих уровнях действуют свои специфические закономерности, однако они теснейшим образом взаимосвязаны.
Концептуальное осмысление действий деления объектов на микро-, макро- и мегаобъекты:
а) выделение макроявлений в особый класс имеет смысл не потому, что они описываются не такой концептуальной схемой, как микроявления, а исключительно в силу особой роли человека, выступающего в качестве осуществляющего познание существа,
б) в науке классификацию следует всегда ориентировать на соответствующую теоретическую базу, из которой надо извлекать критерий классификации;
в) квантовая механика имеет дело и с малым и с большим. Поэтому нет оснований для противопоставления друг другу микро-, макро- и мегаявлений.
Устройство Вселенной
Видимое вещество во Вселенной структурировано в звёздные скопления — галактики. Галактики образуют группы, которые, в свою очередь, входят в сверхскопления галактик. Сверхскопления сосредоточены в основном внутри плоских слоёв, между которыми находится пространство, практически свободное от галактик. Таким образом, в очень больших масштабах Вселенная имеет ячеистую структуру, напоминающую «ноздреватую» структуру хлеба. Однако на больших расстояниях (порядка 1 млрд. световых лет) вещество во Вселенной распределено однородно.
Помимо видимого вещества во Вселенной присутствует тёмная материя, проявляющаяся через гравитационное воздействие. Тёмная материя также сосредоточена в галактиках. Кроме того, имеется гипотетическая тёмная энергия, которая является причиной ускоренного расширения Вселенной. По одной из гипотез, в момент Большого взрыва вся тёмная энергия была «спрессована» в маленьком объёме, что и послужило причиной взрыва (по другим гипотезам тёмная энергия может проявляться лишь на больших расстояниях).
Согласно расчётам свыше 70 % массы во Вселенной приходится на тёмную энергию (если перевести энергию в массу по формуле Эйнштейна), свыше 20 % — на тёмную материю и лишь около 5 % — на обычное вещество.
Галактикипредставляют собой гигантские скопления звезд, связанных между собой силами гравитации. Содержат от нескольких миллионов до многих сотен миллиардов лет. Наряду со звездами в состав галактик входят межзвездный газ, межзвездная пыль, космические лучи.
Все небесные тела можно разбит на две группы:
испускающие энергию – звезды(гигантские раскаленные, самосветящиеся шары)
не испускающие энергию – планеты, кометы, метеориты, космическая пыль.
Установлено, что макроскопические свойства наблюдаемого мира, наличие галактик, звезд, планетных систем, жизни на Земле обусловлены небольшим количеством констант, характеризующих различные свойства элементарных частиц и основные типы фундаментальных взаимодействий. Для иллюстрации связи характеристик Вселенной с физическими константами представьте себе, что произошло бы при изменении этих констант.
1) Например, если бы масса электрона была в 3 - 4 раза выше ее нынешнего значения, то время существования нейтрального атома водорода исчислялось бы несколькими днями. А это привело бы к тому, что галактики и звезды состояли бы преимущественно из нейтронов и многообразия атомов и молекул в их современном мире просто не существовало бы.
2) Современная структура Вселенной очень жестко обусловлена также разницей в массах нейтрона и протона. Разность очень мала и составляет всего около 10-3от массы протона. Однако, если бы она была в три раза больше, то во Вселенной не мог бы происходить нуклеосинтез и в ней не было бы сложных элементов. Константа электромагнитного взаимодействия тоже не может существенно отклоняться от своего значения - 1/137. Если бы, например она была 1/80, то все частицы, обладающие массой покоя, аннигилировали бы. Вселенная состояла бы только из безмассовых частиц.
3) Всеми процессами во Вселенной управляют всего 4 вида сил. Это так называемые сильные взаимодействия, проявляющие себя в мире элементарных частиц; слабые взаимодействия, ответственные за большинство видов радиоактивного распада; электромагнитные силы, обеспечивающие взаимодействие между заряженными частицами; силы тяготения, или гравитации.