- •Оглавление
- •Тема 2.1. Развитие представлений о структуре материального мира 4
- •Тема 2.2. Свойства объектов микромира 26
- •Тема 2.3. Материя в пространстве и времени 46
- •Тема 2.4. Законы сохранения как проявление симметрии материального мира 59
- •Тема 2.5. Физические свойства объектов макромира. Хаос и самоорганизация 65
- •Тема 2.6. Химические процессы в макросистемах 91
- •Тема 2.7. Развитие представлений о строении и эволюции мегамира 112
- •Тема 2.1. Развитие представлений о структуре материального мира
- •Структурные уровни организации материи
- •Объекты микромира
- •Объекты макромира
- •Объекты мегамира
- •Корпускулярная и континуальная концепции описания природы
- •Взаимодействия и движение структур материального мира Четыре вида взаимодействий и их характеристика
- •Концепции близкодействия и дальнодействия
- •Характер движения структур мира
- •Энергия. Основные виды энергии
- •Тема 2.2. Свойства объектов микромира Развитие представлений о строении атомов
- •Теория атома н. Бора
- •Модель строения атома э. Резерфорда
- •Корпускулярно-волновой дуализм в современной физике
- •Элементарные частицы и их основные характеристики
- •Ядра атомов. Ядерная энергия
- •Основные положения теории суперобъединения (единой теории поля)
- •Методологические следствия из квантовой концепции
- •Тема 2.3. Материя в пространстве и времени Развитие представлений о пространстве и времени
- •Классическая концепция
- •Характеристики пространства, его трехмерность, однородность, изотропность. Характеристики времени, его анизотропность
- •Принцип относительности Галилея (принцип инерции). Инерциальные системы отсчета
- •Постулаты специальной теории относительности. Выводы из анализа преобразований Лоренца
- •Общая теория относительности: зависимость свойств пространства-времени от распределения материи
- •Тема 2.4. Законы сохранения как проявление симметрии материального мира Симметрия как инвариантность. Принципы симметрии
- •Симметрии пространства-времени
- •Связь законов сохранения с симметрией (теорема Нетер)
- •Закон сохранения импульса, закон сохранения момента импульса, закон сохранения заряда, закон сохранения энергии. Фундаментальный характер законов сохранения
- •Значение представлений о симметрии в познании объектов микро-, макро-, мегамира
- •Тема 2.5. Физические свойства объектов макромира. Хаос и самоорганизация Порядок и беспорядок в природе
- •Классическая термодинамика. Состояние. Параметры макросостояния: температура, давление, удельный объем
- •Закон сохранения энергии в макроскопических процессах (первое начало термодинамики)
- •Принцип возрастания энтропии (второе начало термодинамики) и необратимость времени
- •Направленность самопроизвольно протекающих процессов. Тепловая смерть Вселенной. Философский смысл возрастания энтропии
- •Молекулярно-кинетический (статистический) метод изучения макросистем. Вероятностный характер возрастания энтропии (Больцман)
- •Проблема возникновения упорядоченных структур в природе
- •Открытые системы. Неравновесные процессы. Синергетика (Хакен), неравновесная термодинамика (Пригожин)
- •Самоорганизация в живой и неживой природе, ее пороговый характер. Диссипативные структуры, флуктуация, бифуркация, аттрактор
- •Тема 2.6. Химические процессы в макросистемах Химия как наука
- •Основные химические концепции: учение о составе, структурная химия, химическая кинетика и термодинамика, эволюционная химия
- •Этапы развития химии
- •I. Донаучный этап
- •1. Натурфилософский период
- •2. Алхимический период
- •II. Научный этап
- •1. Становление учения о составе
- •2. Становление структурной химии
- •3. Изучение химических процессов
- •4. Эволюционная химия
- •Химический элемент. Вещество. Реакционная способность веществ
- •Химические процессы
- •Связь физических, химических и биологических форм движения материи
- •Тема 2.7. Развитие представлений о строении и эволюции мегамира Структура мегамира
- •Развитие представлений об организации мегамира. Модели Вселенной
- •Геоцентрическая система мира
- •Гелиоцентрическая система мира
- •Космологические теории классической механики
- •Модели устройства Вселенной, созданные на основе общей теории относительности и релятивистской теории тяготения
- •Стадии развития Вселенной
- •Структура современной Вселенной
- •Солнечная система
- •Внутреннее строение и история геологического развития Земли
Тема 2.7. Развитие представлений о строении и эволюции мегамира Структура мегамира
Мегамир, или космос, современная наука рассматривает как взаимодействующую и развивающуюся систему всех небесных тел. Мегамирпредставляет собой системную организацию планет и планетных систем, звезд и звездных систем – галактик, системы галактик – метагалактики.
Все эти элементы образуют структуру Вселенной. Материя во Вселенной представлена сконденсировавшимися космологическими телами и диффузной материей. Диффузная материя существует в виде разобщенных атомов и молекул, а также более плотных образований – гигантских облаков пыли и газа (газопылевых туманностей). Значительную долю материи во Вселенной наряду с диффузными образованиями занимает материя в виде излучения. Космическое межзвездное пространство не является пустым.
Строение и эволюция Вселенной изучаются космологией. Космология нацелена на объяснение принципов устройства и функционирования как отдельных элементов мегамира, так и их сложнейших систем и их взаимодействий.
Развитие представлений об организации мегамира. Модели Вселенной
Представления об устройстве мира изменялись по мере накопления опыта и развития сознания самого человека. Первой формой осмысления Вселенной и представления места человека в ней была мифологическая картина мира. В сказочных, мифологических формах в ней было описано то, как устроен окружающий мир, что представляет собой человек, каковы взаимоотношения человека с этим миром. Мифологическая картина Вселенной и взаимодействие с ней носили антропоморфныйизооморфный характер, то есть строились по законам человеческого общества в соответствии с поведением человека или устройством каких-то других существ. Известны мифы “мирового дерева”, “сфера – мира”, а также представления о Земле, имеющей форму диска, расположенной на слонах, стоящих на китах. Мифологические представления существовали очень долго и были разными у разных народов. Эти представления не имели четких временных границ, передавались через устное творчество и существовали задолго до возникновения письменности.
Следующий этап представления о Вселенной и взаимодействия с ней человека может быть назван натурофилософским. Он построен по рациональным принципам, и Вселенная представляется здесь как Космос – организованная система, где присутствует Солнце, планетные тела, Земля, звезды. Система мира конструируется по законам математики и логики. Взаимоотношения человека и Вселенной трактуются как органические взаимосвязи частей: человек космичен – это часть Вселенной, Вселенная антропоморфна, подобна человеку по своим проявлениям. В ранних натурофилосовских представлениях почти одновременно возникают две известные системы мира:геоцентрическаяигелиоцентрическая.
Геоцентрическая система мира
Геоцентрические взглядывошли в сознание быстрее, так как были основаны на апологии обыденного опыта. Эта система позволила упорядочить многие наблюдаемые факты, касающиеся движения планетных тел, звезд. Создание такой системы приписываютПтолемею. Однако следует заметить, что геоцентрические взгляды были основой представлений о Вселенной и в космологииАристотеля.
Геоцентрическая система Птолемея опиралась на следующие постулаты: шарообразностьЗемли; колоссальная удаленность от сферы звезд; равномерность и круговой характер движения небесных тел; неподвижность Земли; центральные положения Земли во Вселенной.
Модель Птолемея сочетала теорииэпицикловиэксцентриков. Он предполагал, чтовокруг неподвижной Земли находится окружность (деферент) с центром, несколько смещенным относительно центра Земли (эксцентрик). По деференту движется центр меньшей окружности – эпицикл – с угловой скоростью, постоянной по отношению не к собственному центру деферента и не к самой Земле, а к точке, расположенной симметрично центру деферента относительно Земли (экванта). Сама планета в системе Птолемея равномерно движется по эпициклу. В астрономической системе Птолемея максимально использовались те возможности, которыми располагала античная наука для реализации принципа “спасения явлений”, объясняя движения небесных тел с позиций геоцентрического видения мира. В течение длительного времени эта система была не только высшим достижением теоретической астрономии, но и ядром античной картины мира и астрономической основой антропоцентрического мировоззрения.