Bilety_po_KSE_1

22.Определение вероятности. Динамические и статистические закономерности. Динамические законы – законы. Которые формируются в механике, однозначная связь между величинами. Статистические законы – законы больших масс элементарных объектов, они характеризуют массовые объекты. На уровне микропараметров – однозначная связь, но на элементарных объектах неоднозначная. Среднюю скорость увеличиваем в два раза, неизвестно во сколько увеличится скорость каждой частицы. Эти законы в своей основе вероятностные. Вероятность – способ отображения случайности. Мы говорим вероятно тогда, когда не владеем необходимым объемом информации для определенного высказывания. 2 концепции вероятности:1)классическая, которая сложилась при попытке определения вероятности выигрыша P=m/n, где m- число положительных исходов, а n – общее число исходов. Все исходы равновозможны. В реальности разнее исходы не являются равновозможными, поэтому была создана 2)частотная, которая учитывает специфику объекта. Отношение числа появления интересующего события к общему числу наблюдений. Вероятность устанавливается постфактум.

24.Первое и второе начала термодинамики. 1)тепло, сообщаемое телу, идет на увеличение внутренней энергии и на совершение этим телом работы Q=U+A. Вечный двигатель первого рода невозможен(совершение работы без внешних воздействий) 2)Тепло всегда передается от более нагретого тела к менее нагретому. Т.е. тепловые процессы, в отличие от механических однонаправленные. Невозможен вечный двигатель второго рода, т.е. такой, который бы совершал работу за счет внутренней энергии тел, находящихся в термодинамическом равновесии.

25.Энтропия, вероятность и их взаимосвязь. Понятие энтропии введено немцем Клаузиусом. Он была истолкована, как мера хаоса. С помощью понятия энтропии была дана формулировка 2го начала термодинамики. В замкнутых системах энтропия постоянно возрастает, стремясь к максимуму. Порядок – это наличие некоторых устойчивых отношений. Динамические закономерности – законы механики, жесткой однозначной связи. Статистические законы – законы больших масс элементарных объектов, они характеризуют массовые объекты. Закон возрастания энтропии вероятностный. Вероятность – способ отображения случайности. Мы говорим вероятно тогда, когда не владеем необходимым объемом информации для определенного высказывания. 2 концепции вероятности:1)классическая, которая сложилась при попытке определения вероятности выигрыша P=m/n, где m- число положительных исходов, а n – общее число исходов. Все исходы равновозможны. В реальности разнее исходы не являются равновозможными, поэтому была создана 2)частотная, которая учитывает специфику объекта. Отношение числа появления интересующего события к общему числу наблюдений. Вероятность устанавливается постфактум. Возрастание энтропии – физический процесс, с помощью которого истолковывается время. На основе 2го начала термодинамики сформулирован вывод, что вселенную ждет тепловая смерть. Если предположить, что энергия во вселенной постоянна, энтропия возрастает, то рано или поздно во вселенной температура выровняется. Это возможно только если вселенная замкнутая система. Ученые пытаются выразить время через физический процесс. Энтропия – физический эквивалент необратимости времени.

29.Принципы теории эволюции. Долгое время понимание живого осуществлялось в духе креационизма. Однако начиная в 18 века, получает распространение идея эволюции. В соответствии с ней все многообразие видов живого – результат сложного длительного процесса. Этому способствовали открытия полионтологов, которые свидетельствовали, что раньше Землю населяли такие существа, которых сейчас нет. География открытий позволила убедится в том, что в других регионах земли существуют такие живые существа, которых в Европе нет. Свои идеи высказывали Гете, Дарвин, Ломоносов. Наиболее развитой до дарвинской оказалась идея Ламарка, которая за 50 лет до Дарвинской книги «происхождение видов путем естественного отбора» опубликовал свое исследование «философия зоологии». Происходит наследование благоприятных признаков. Признаки эти формируются через упразднение органов, что вызывается потребностью выживания в определенных условиях. Только хорошие признаки наследуются потому, что живое стремится к совершенствованию. Это получило название «принцип градации» (натурфилософия). Он выводит теорию Ламарка за границы науки. Вскоре после этого англичанин Чарльз Дарвин опубликовал свою работу. Дарвин исходил из того, что обычно особей определенного вида рождается больше, чем доживает до возраста размножения. Одни особи имеют более хорошие свойства, чем другие. В его теории особое место отводится изменчивости, которая бывает приобретенной и наследственной. Особую роль играет вторая, потому что приобретенные изменения не передаются потомству. Однако инженер Джекенс высказал аргумент против теории Дарвина: если виды с благоприятными принаками будут скрещиваться с теми, у которых их нет, то у потомства благоприятный признак ослабится, а потом и вовсе исчезнет. Теория до сих пор критикуется. В основу своей тории Дарвин кладет случайность. Основные идеи/принципы теории эволюции – изменчивость, наследственность и естественный отбор. В настоящее время развивается теория Дарвина, но она дополнена. Современная теория рассматривает в качестве эволюционной единицы рассматривает популяцию( группа особей одно вида, проживающих на одной территории на протяжении многих поколений). Уточнено представление эволюционных факторах. Мутации(случайные изменения в генах)Они поставляют материал для естественного отбора. Популяционные волны(резкое изменение численности в связи с изменениями в среде)Они поставляют материал для естественного отбора, не определяя направление эволюции. Изоляция(соответствующие генетические изменения не рассеиваются, а накапливаются в рамках одной популяции.)Она поставляют материал для естественного отбора. Естественный отбор задает направление эволюции. Увеличивается доля особей с благоприятными для выживания и оставления потомства признаками. Однако с теорией эволюции можно и поспорить. Хоть в осадочных породах до сих пор и находят остатки древних видов, не находят промежуточных видов, что дает пищу для теории катастрофизма Кувье. Так же против нее выступает то, что в селекционисты до сих пор не могут вывести ни одного нового вида.

30.Генная теория. Основой марксистской идеологии была диалектика(мир незавершен, он развивается) теория эволюции была в почете. Генетика подчеркивала устойчивость, сохраняемость через механизм наследственности видовых черт. Т.е. генетика в глазах многих идеологов казалась противостоящей эволюции. Поэтому генетику преследовали и называли лже-наукой. Основы генетики были заложены Менделем австрийским монахом, который при помощи опытов над горохом получил законы, которые на некоторое время были забыты и только в начале 20в ряд исследователей заново открыли эти законы. 1й закон: Закон единообразия гибридов первого поколения. При скрещивании форм определенного вида, отличающихся по одному виду у гибридов первого поколения наблюдается единство фенотипа(внешний признак) по данному признаку. В условиях неполного доминирования наблюдается промежуточный признак. 2й закон: при скрещивании гибридов первого поколения, среди гибридов второго поколения наблюдаются признаки родительских форм в определенных соотношениях. В условиях полного доминирования 3:1, неполного 1:2:1 Это закон показывает, что наследственные факторы, названные генами, не уничтожаются, а сохраняются в скрытом виде. Это обстоятельство позволяет преодолеть «кошмар Дженкенса»(особи с признаками+особи без признаков,в итоге мало признаков). Для него наследственный фактор моделируется субстанцией, которая является делящейся. Теперь же стало ясно, что наследственный фактор неделим и раз появившись, он сохраняется в генотипе. Кроме того, Мендель понял, что наследственне факторы в соматических клетках присутствует в двойном варианте, а в гаметах – в единичном варианте. И, кроме того, законы наследственности – законы вероятностные (статистические).

31.Понятие живого. Живое-любая биологическая или биокосная система, состоящая из множества взаимосвязанных элементов, строение и функционирование которых определяется природой живой системы как целого. Биология – комплекс наук о живом и поэтому первый шаг – определение живого. Есть несколько подходов к определению живого. Субстанциональный – специфику живого связывает со спецификой «материала жизни», «живой материи». Еще в 19 веке специфику живого связывали с белками. В 20в стали включать нуклеиновые кислоты. Жизнь – уникально содержание белков, жиров и углеводов. Однако ученые, смотрящие на процессы живого с точки зрения кибернетики, оспаривают это. Они предполагают, что мы можем встретиться с материальными образованиями на основе другой материи, которая будет обладать функциями живого. Поэтому существует второй подход – структурно-функциональный. Суть его в том, чтобы зафиксировать функции и общие структурнее черты. Свойства живого:

1. Высокая сложность. Высокий уровень организации. Можно говорить о целом ряде уровней живого.

• Самый высший уровень – биосфера (все живое вместе со средой обитания);

• Биогеоценоз (экосистема) – однородный участок земной поверхности вместе с населяющими его живыми организмами, связанными обменом веществ в единый природный комплекс • Популяционно-видовой уровень • Организменный уровень • Органно-тканевый• Клеточный • Молекулярный 2. Живое – открытые системы, способные к самоорганизации. Вещество, которое получает энергию из окружающей среды и выводит туда же. 3. Живые системы характеризуются способностью избирательного реагирования на воздействие окружающей среды. Живое реагирует так, чтобы обеспечить возможность самосохранения. 4. Приспособлено к окружающей среде 5. Способно к размножению 6. Обладает механизмом наследственности, т.е. передает некоторые принципы организации функционирования и даже внешние особенности. Живые организмы представляют собой сложные, саморганизованные системы. В исследовании живого понятие системы имеет очень важную методологическую роль. Понятие системы позволяет преодолеть две крайности в исследовании живого. Первая – абсолютизация специфики живого (витализм) Обычно витализм связывается с понятием жизненной силы, которая делает живое живым. Это проявление натурфилософского подхода. Живое сотворено в духе креационизма. Вторая крайность – редукционизм. Нам известен механический редукционизм. При исследовании живого. Редукционизм может выступить как попытка сведения живого к химическим процессам. Исследовать живое химией и физикой очень важно, но всегда важно изучать как более простые формы движения материи рождают более сложные. И вообще, душа.

33.Самоорганизация сложных систем. Порядок и беспорядок в природе. Самоорганизация как общая закономерность развития мира. Синергетика — теория самоорганизации. Возникшее в 70х гг. междисциплинарное научное направление (И. Р. Пригожин, Г. Хакен и др.), занятое поиском общих принципов самоорганизации систем самой различной природы (физических, биологических, социальных и т. д.). Под самоорганизацией в синергетике понимают процессы спонтанного перехода открытых неравновесных систем от менее к более упорядоченным формам организации (переход от хаоса к порядку). Указывается, что развитие осуществляется через неустойчивость (хаотичность); подчеркивается нелинейный характер развития большинства известных науке систем, из чего следует многовариантность возможных путей эволюции любой системы, а также ее необратимый характер. Условия :Открытость системы, т. е. необходимость внешнего источника энергии или информации. Наличие случайных факторов (внешних или внутренних). Наличие как отрицательных, так и положительных связей (в случае положительных связей — катастрофа, в случае отрицательных — деградация). Синергетика определяет хаос как многоликое материальное начало, которое не только разрушает и само является продуктом разрушения, но и способствует созданию нового. Синергетика конкретизирует созидательные функции хаоса. Все существующее рождается из хаоса и возвращается в хаос.(Анаксимандр - айперон) Переходы порядок беспорядок и беспорядок порядок являются основой развития природы. Первые определяются вторым началом термодинамики и определяют направленность времени. Вторые происходят в открытых системах и обуславливают явление самоорганизации, которая является основой развития мира, приводит к образованию различных многообразных структур из хаоса и определяет циклический характер развития сложных систем и процесс эволюции от простого к сложному.

Главная идея синергетики возможность спонтанного возникновения порядка из хаоса в результате самоорганизации. Самоорганизующиеся системы – сложные открыты системы, характеризующиеся большим числом степеней свободы. С течением времени в системе выделяются несколько ведущих, определяющих степеней свободы. Это аттракторы. Они характеризуют те направления, в которых способна эволюционировать открытая система. В закрытой системе аттрактор – это максимальная энтропия. Становление самоорганизации определяется характером взаимодействия случайных и необходимых факторов системы и ее среды. Она переживает и переломные моменты – точки бифуркации. Вблизи точек бифуркации в системах наблюдаются значительные флуктуации (случайное отклонение системы от ее закономерного состояния), роль случайности возрастает. В этих точках неизвестно в каком направлении дальше пойдет развитие: превратится в хаос или перейдет на новый уровень.

37.Биосфера. Термин «биосфера» был впервые введен Зюссом, который определил биосферу как совокупность организмов, обитающих на поверхности Земли, жизнедеятельность которых ограничена в пространстве и времени. В наше время под биосферой понимают совокупность всех живых организмов и среды их обитания, в которую входят: вода, нижняя часть атмосферы и верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами. Устойчивость биосферы обусловлена многообразием живых организмов и взаимодействием между ними. Два главных ее компонента – живые организмы и среда их обитания – непрерывно взаимодействуют между собой. Особенность живых организмов – они не существуют изолированно. Они объединяются в популяции. В ходе эволюции также образовались биоценозы – совокупность растений, животных и микроорганизмов в локальной среде обитания. Обмениваясь с неживой природой энергией, биоценозы образуют биогеоценозы или экосистемы (море, лес). Это миниатюра биосферы. Одним из первых учение о биосфере разработал Вернадский. В состав биосферы он также включал все продукты жизнедеятельности, выработанные живыми организмами. Живой организм- неотъемлемая часть земной коры. В процессе жизнедеятельности организмы получают все из окружающей среды, а затем сами в ней «растворяются». Таким образом, живое и косное вещество в постоянном взаимодействии. Живые организмы постоянно совершенствуются. В ходе изучения биоценозов и биосферы было введено понятие коэволюции, означающее взаимное приспособление видов. В приспособлении играет решающую роль не уничтожение и борьба за выживание, а согласованность и взаимопомощь, что делает этот термин одновременно важным для социологии.

38.Ноосфера. Ноосфера — сфера разума. Разум оказывает воздействие на биосферу, сравнимое с действием самой биосферы. В то же время без биосферы человек — носитель разума, существовать не может. Впервые этот термин ввел Леруа. Он рассматривал ноосферу, как некое идеальное образование, внебиосферную оболочку мысли, окружающую Землю. Учение о ноосфере было сформулировано Вернадским. Он употреблял это понятие в разных смыслах: как состояние планеты, когда человек становится крупнейшей преобразующей силой. Как область активного проявления научной мысли. Как главный фактор изменения биосферы. Ноосфера – высшая стадия развития биосферы, которая учитывает человеческий фактор. В настоящее время ноосфера – сфера взаимодействия человека и природы, в пределах которой разумная деятельность человека становится определяющим фактором эволюции. В структуре ноосферы взаимосвязь человечества, общественных систем, систем научных знаний, совокупности техники и технологии. Человек несет прямую ответственность за эволюцию планеты. Человеку следует соизмерять свои потребности с возможностями биосферы. Человечество лишь вступает в данное состояние. И так будет до тех пор, пока человек не научиться жить в гармонии с природой и не решит все глобальные проблемы.

40.Принцип универсального эволюционизма. Перспективы существования нашей планеты, стратегия существования ноосферы должны опираться на картину мира с включением в нее человека. Есть несколько таких картин, и одна из них – универсальный эволюционизм, основанная на современной физике и других естественных науках. В основе лежит понятие суперсистемы. Вся вселенная – суперсистема, которая состоит из взаимосвязанных подсистем. Одно из проявлений этих связей – гравитация. За начало вселенной принимается взрыв. Вселенная, по Вернадскому, непрерывно меняется. Эволюционирующая система подвержена влиянию различных законов и действию случайных факторов, особенно при чрезмерных нагрузках. Результат таких перегрузок – бифуркация – быстрая, коренная перестройка характера развития системы. Отсюда вытекают необратимость и непредсказуемость эволюции. Знание принципов теории эволюции, позволяет человечеству обеспечивать целенаправленное развитие. Понимание механизма бифуркации позволяет избежать опасных ситуаций. В ходе эволюции начинает работать «механизм сборки», то есть процесс изменения функций и возникновения новых систем. Направленность эволюции характеризуется усложнением структур материи, а следовательно, росту их разнообразия. Даже незначительные изменения мировых констант могут изменить свойства вселенной и характер происходящих в ней процессов. В этой связи возникает необходимость в соизмерении человеческого и природного фактора. Развитие науки помогает направлять развитие вселенной. Разум отдельных индивидов не изменяется на протяжении многих тысяч лет, однако можно говорить о росте коллективного разума. В последнее время этому способствует компьютеризация. Ее дальнейшее развитие способно привести к становлению коллективного разума. Глобальный эволюционный процесс развития суперсистемы есть процесс самоорганизации.

41.Корпускулярно-волновой дуализм. Корпускула — частица, корпускулярные свойства тел определяются наличием импульса и способностью передавать импульс и энергию другим телам, характеризуют дискретность объектов природы. Волна — периодический процесс, в котором передача энергии происходит без переноса вещества, характеризует непрерывность материи. Дуализм — двойственность. Корпускулярно-волновой дуализм означает, что микрообъекты одновременно обладают как волновыми, так и корпускулярными свойствами (с одной стороны, микрообъекты, распространяясь, способны огибать препятствия, а с другой — передавать им импульс, т. е. приводить в направленное движение).

45.Строение звезд. 46.Эволюция звезд. Звезды – огромные раскаленные солнца, но находятся от нас так далеко, что свет их кажется нам тусклым. Это мощнейшие источники энергии. Жизнь на земле обязана своим существованием солнцу. В ночном небе невооруженным взглядом можно увидеть около 6000 звезд, а всего можно наблюдать около 2 млрд. Общее количество звезд во вселенной оценивается в 1022 . Современная астрономия разработала совершенные методы определения основных характеристик звезд – радиуса, световместимости, поверхностной температуры, массы, химического состава. Важнейшую информацию о звездах дает изучение их спектров. По нему можно выяснить светимость звезды, расстояние до нее, температуру, размер, химический состав поверхности, скорость движения в пространстве, скорость вращения вокруг своей оси. Последовательность спектральных классов обозначается буквами латинского алфавита (Один бритый англичанин финики жевал, как морковь). Обычно поверхностные слои звезд содержат водород, гелий и небольшую примесь более тяжелых элементов. Светимость большинства не меняется, но есть и переменные звезды, которые делятся на затемненные и физические. К затемненным относятся звезды, переменность которых объясняется геометрическими причинами. Если в системе из двух звезд, вращающихся вокруг общего центра масс, луч зрения земного наблюдателя образует незначительный угол с плоскостью орбиты, то при каждом обороте будет наблюдаться затмение одно звезды другой. Периоды изменения блеска таких звезд могут быть от нескольких минут до нескольких лет. Физические переменные. Они изменяют свой блеск в результате изменения физических процессов. Подразделяются на три класса: пульсирующие (периодические) плавные и непрерывные изменения блеска, вызванными пульсациями светимости, радиуса и температуры. Периоды изменения – от нескольких часов до сотен суток), эруптивные (взрывающиеся) (характеризуются быстрыми, сильными изменениями блеска, носящими взрывообразный характер), звезды с неоднородной поверхностной яркостью (связан с явлениями неоднородности поверхностной яркости звезды, вызываемыми магнитными полями). Основные характеристики звезд связаны между собой закономерностями. Важную роль играет закономерность, согласно которой если бы все звезды имели одинаковый химический состав, то их светимость и радиус были бы однозначными функциями звезды. В 20в были открыты и более глубокие зависимости, которые стали эмпирической базой для разработки теории эволюции звезд. Вещество звезд представляет собой плазму. Плазма – это четвертое состояние вещества, представляющее собой ионизированный газ, в котором положительные и отрицательные заряды нейтрализуют друг друга. В земных условиях плазма – это молния, около Земли – солнечный ветер. Физика предполагает 2 источника энергии звезд: гравитационное сжатие и термоядерные реакции. Энергии гравитационного сжатия достаточно для поддержания светимости солнца в течении 30млн лет. Но солнце светило в течении миллиардов лет. Термоядерные реакции протекают при температурах, превышающих температуру поверхности звезд. Такая колоссальная температура достигается в результате гравитационного сжатия, которое и зажигает термоядерную реакции. Солнце - медленно горящая водородная бомба. Химический состав звезды со временем меняется. На поздних стадиях развития звездное вещество переходит в состояние вырожденного газа, а иногда и нейтронного вещества. Основные фазы эволюции звезды – ее рождение, длительный период существования звезды как целостной системы, находящейся в гидродинамическом и тепловом равновесии, период ее смерти, т.е. необратимое нарушение равновесия, ведущее к разрушению или катастрофическому сжатию. Ход эволюции зависит от массы звезды и исходного химического состава, который зависит от времени образования и местонахождения в галактике. Чем больше звезда, тем короче ее жизнь. Каждое поколение звезд имеет особые закономерности формирования и эволюции. Звезд первого поколения образовались из вещества, состав которого 75% водорода и 25% гелия с малой примесью дейтерия и лития. Звезды последующих поколений формировал формировались из вещества, содержащего 3-4% тяжелых элементов. Процесс звездообразования продолжается непрерывно.

47.Расширяющаяся Вселенная. Концепция бесконечной и вечной Вселенной противоречит наблюдениям (в этом случае должны иметь место: тепловая смерть Вселенной (Больцман), постоянное свечение неба (Ольберс), гравитационная неустойчивость (Зеелигер). Расширение Вселенной предсказано Фридманом и экспериментально обнаружено Хабблом (красное смещение). Расширение Вселенной означает, что в ней происходит удаление галактик друг от друга, а не увеличение размеров окружающих нас предметов. Расширение обусловлено расширением пространства, которому препятствует взаимное притяжение галактик друг к другу. 48.Большой взрыв. Наблюдаемое расширение Вселенной приводит к выводу, что Вселенная образовалась в результате взрыва из точки в пространстве времени приблизительно 15–20 млрд лет назад. В процессе расширения происходит охлаждение Вселенной и образование различных структур: элементарных частиц, атомных ядер, атомов, галактик, звезд, планет. Подтверждением модели большого взрыва является наблюдаемое реликтовое излучение (появившегося в момент образования атомов), наблюдаемое соотношение различных изотопов атомных ядер водорода и гелия. 50.Антропный принцип во Вселенной. Последние десятилетия высказывается антропный принцип, который делится на слабый(мир существует таким, что нем может существовать человек- наблюдатель. Если бы мир был другим, то и человека бы не существовало. Если бы основные константы отличались хоть на несколько процентов, то этот мир не мог бы быть. Заряд электрона, постоянная планка) и сильный, который сближается с креационизмом (мир сотворен Богом таким, чтобы в нем мог существовать человек). В мире не существует другого разума. Ученые придерживаются этого, пока не доказано обратное.

6