1. Естествознание и его основные концепции

Естествознание-система наук о природе. Природа-это вселенная, то, куда может достигнуть человеческий опыт. Природа делится на 3 мира: -микро мир; -макро мир; -мега мир. Микро мир- это мир внутри атомов. Макро мир- простирается от атома до величины Земли. Мега мир- за пределами Земли до вселенной.

Есть два мира: который отражается (объективный мир) и отраженный (субъективный мир). Свойство субъективного мира больше зависит от сознания. Объективный мир увидеть невозможно; объективный мир- неискаженное сознание. Субъективный- человеческое сознание, искаженное. Субъект- человек как носитель сознания. Объект- на что направлено сознание. Абсолютное- это вечное, неизменное, бесконечное. Относительное- увиденное по средствам чего-то другого, познанное относительно другого. Абстрактное- упрощенное, отвлеченное. Изолирующие абстракции- изолируют некоторые свойства: легкость, прозрачность. Абстракция отождествления- когда группе объектов присваивается какое-то наименование.

Главная задача Естествознания должна заключаться в изучении объективных законов природы на основе понимания физической сущности явлений.

Как известно, каждый предмет и каждое явление имеют бесчисленное множество свойств. Количественно охарактеризовать каждое свойство можно лишь с определенной точностью. Учесть все свойства даже одного предмета или одного явления невозможно, так же как и нельзя даже одно свойство оценить с бесконечной точностью, т. е. с нулевой погрешностью. Поэтому любое описание предмета, его физическая модель всегда приближенны, так же как и численная характеристика каждого его свойства. Это значит, что полностью ни один предмет и ни одно явление мы не будем знать никогда. Всегда из всей совокупности свойств будет учитываться только некоторая их часть, а эта часть будет исследоваться с опр. погрешностью.

Понять явление совсем не означает дать ему адекватное математическое описание. На самом деле объяснить явление - означает объяснить его природу, объяснить причины, по которым это явление существует и по которым оно ведет себя именно так, а не иначе. А это означает необходимость:

- выявление внутренней сущности явления, его механизма

- причин движения каждой из частей

- механизма взаимодействия этих частей между собой

- взаимодействия этого движения с частями других явлений и материальных образований.

Познаваемость явлений означает возможность вскрытия их внутренней сущности.

Главной целью Естествознания является вскрытие природы всех явлений.

2. Гносеологические аспекты естествознания. Научные законы.

(Идеальный объект и бессубъектное изображение природы)

 

Гносеология-познание. Анализ гносеологического аспекта естествознания обычно предпосылается утверждением о том, что естествоиспытатели не просто познают природу, не просто созерцают ее от природы же данным умом, а работают в системе идеализаций, в рамках которых определяется и осмысляется как объект, так и субъект знания. Определение таких рамок для экологизации естествознания составляет содержание гносеологического анализа.

Тот факт, что в основании естествознания лежат определенные идеализации типа материальной точки, не является открытием современной методологии и может считаться фактом, прочно установленным (в общем виде) еще во времена Декарта. Такой же прочностью обладает и представление о том, что содержание этих идеализаций определяется предварительной работой методов, методической "обработкой" природы. Если мы не знаем как устроен какой-либо объект, то мы знаем как это можно узнать. Такова сила метода. Отказываясь от представлений о фундаментальном (исчерпывающем) уровне природы, мы ведь тем самым признаем, что не только не знаем этого уровня, но и не знаем как его узнать. Тем самым возникает познавательная ситуация, в которой описание природы выступает в качестве проблемы описания ее ускользающего "что". Мир индивиден. Объектное мышление застревает на уровне описания существования, оставляя без внимания его субстанциальную связность. Экологическое сознание делает "проход" к пониманию субъектной связанности природы. Наблюдение, эксперимент, моделирование и соответствующие им методы описания, классификация, аксиоматизация и т.д.

Наука- часть духовной культуры: этика, искусство, философия. Наука описывает мир, путем формулирования законов природы- это необходимая, устойчивая связь между объектами и явления природы (их более 1000). Закон причинности- у каждого явления есть свои причины. Существует 2 уровня познания: эмпирическое- познание опытом и теоретическое- познание по средствам логики, открывает новое уже из известного.   

3. Наука и культура. Критерии истинности в науке. Основные принципы научности.

 

Наука описывает мир, путем формулирования законов природы- это необходимая, устойчивая связь между объектами и явления природы (их более 1000). Закон причинности- у каждого явления есть свои причины. Существует 2 уровня познания: эмпирическое- познание опытом и теоретическое- познание по средствам логики, открывает новое уже из известного. Наука- часть духовной культуры: этика, искусство, философия. Культура-все, что создано человеком. Наука- предельно объективированная сфера познания. Критерий истинности- соответствие теории и эксперимента. Субъективная человеческая оценка не имеет здесь никакой роли.  3 основные принципа научности: 1. Верифицируемость (проверяемость); 2. Доказательность; 3. Фальсифицируемость (принципиальная отвергаемость любого научного утверждения); 4. Рациональность (разум).

4. Классификация наук. Теоретическое и эмпирическое знание

 

Существует около 15 000 наук. Науки делятся на естественные, гуманитарные и социальные.

Наука описывает мир, путем формулирования законов природы- это необходимая, устойчивая связь между объектами и явления природы (их более 1000). Закон причинности- у каждого явления есть свои причины. Существует 2 уровня познания: эмпирическое- познание опытом и теоретическое- познание по средствам логики, открывает новое уже из известного. Наука- часть духовной культуры: этика, искусство, философия. Культура-все, что создано человеком. Наука- предельно объективированная сфера познания. Критерий истинности- соответствие теории и эксперимента. Субъективная человеческая оценка не имеет здесь никакой роли.  3 основные принципа научности: 1. Верифицируемость (проверяемость); 2. Доказательность; 3. Фальсифицируемость (принципиальная отвергаемость любого научного утверждения); 4. Рациональность (разум).

5. Проблема двух культур в науке. Научная ответственность

 

Проблема 2-х культур в науке: - естественно-научная; - гуманитарная. Сформулировал Чарльз Сноу. Проблема культур-противостояние. Эти две ветви различаются предметом познания, методом изучения, резкльтатами открытий, подготовкой профессионалов. В результате формируются особые типы индивидуального и коллективного сознания или мировоззрения.

НТР дала большой прорыв и огромные технологические возможности (ядерное оружие). Возникли междисциплинарные области знания: экология, информатика, генетика, биотехнологии.

6. Основные научные методы

 

Метод — система мыслительных и практических правил и приемов, позволяющих достичь желаемого результата, которым может быть как знание о действительности, так и изменение по­ложения дел в ней. Основными методами эмпирического уровня являются наблюдение и эксперимент. Наблюдение — совокупность преднамеренных действий че­ловека, предпринимаемых с целью выявления существенных свойств и отношений объекта. Наблюдение, несмотря на относительную пассивность, всегда заранее планируется и осуществ­ляется целенаправленно в соответствии с определенной схемой. Эксперимент — это метод исследования, с помощью которо­го заранее запланированным образом производятся изменения в исследуемом объекте с целью выявления его общих и необходи­мых свойств и отношений. Эксперимент в отличие от наблюде­ния предполагает более активную роль человека, осуществляет­ся в точно заданных условиях, которые могут воспроизводиться другим исследователем с целью проверки полученных результа­тов. Эксперимент в отличие от наблюдения позволяет выявить такие свойства и отношения объекта, которые в естественных условиях остаются скрытыми. Особая форма эксперимента — это мысленный эксперимент, в котором в идеальном плане осуществляется преобразование воображаемых объектов. В результате наблюдения и эксперимента получаются дан­ные, подвергающиеся затем описанию. Описание — дополни­тельный метод эмпирического уровня. Описание должно быть по возможности точным, достоверным и полным. На основе описаний эмпирических данных осуществляется дальнейшая систематизация знания. Методами теоретического уровня научного познания являют­ся дедукция, индукция, аналогия, сравнение, моделирование. Дедукция — это метод познания, в котором вывод о частном делается исходя из общего положения. отдельных фрагментов уже устоявшегося и общепринятого знания. Индукция — такой метод познания, в котором осуществляется вывод нового общего положения исходя из совокупности ча­стных. Индукцию часто называют выводом от частного к общему. Аналогия — метод познания, позволяющий на основе сход­ства объектов по одним признакам сделать вывод об их сходстве по другим. Аналогию называют выводом от единичного к еди­ничному или от частного к частному. Близким к аналогии является метод сравнения, позволяющий установить не только сходство, но и различие предметов и явле­ний. Моделирование — это оперирование объектом, который является аналогом другого, по каким-то причинам недоступного для манипуляций. Благодаря модели­рованию можно проникнуть в недоступные свойства объекта, используя его аналог. Методы, применяемые на метатеоретическом уровне научно­го познания, имеют вид общелогических приемов: анализ и син­тез, абстрагирование, идеализация. Анализ представляет собой мысленное разложение целого до исходных составляющих, синтез — мысленное восхождение от глубинных, исходных оснований к новой целостности, объеди­нение в единое целое отдельных сторон предмета. Абстрагирование — мыслитель­ный прием отвлечения от несущественных свойств и отношений объекта или явления и сосредоточение внимания на существен­ных. Еще одним универсальным приемом познания выступает идеализация — мысленная процедура образования абстрактных объектов, не существующих в действительности.

7. Научные картины мира и научные революции

 

Научная картина мира — это система представлений об общих закономерностях в природе, возникающая в результате синтеза знаний, полученных в рамках различных научных дис­циплин.

Исторически первая естественнонаучная картина мира сло­жилась в XVII—XVIII вв. на основе классического естествозна­ния. В XVII—XIX вв. наука по сути дела играет роль религии, способной дать ответы на фундаментальные воп­росы устройства мира и бытия человека. Научная картина мира понималась как точная копия реальности, существующей независимо от человека. Механистически понятая Вселенная пред­ставляет собой пустое пространство, в котором по четким, легко просчитываемым траекториям движутся массы вещества. Однако в науке происходит смена стилей мышления, миро­воззренческих парадигм и способов интерпретации проблем. Во второй половине XIX в. начинают быстро развиваться гуманитарные и социальные науки, которые по своему содержа­нию (предмету, методу, формам существования) конфликтуют с классическим образом научности. Научная революция на рубеже XIX—XX вв. повлекла за собой трансформацию, основ­ных «параметров» классического взгляда на реальность. Суть этих изменений можно описать так: механистический взгляд на мир сменился взглядом органическим и системным. Начало трансформации от механистической к органической картине мира положили открытия в физике: общая и специальная теория относительности А. Эйнштейна, опыты с радиоактивными альфа-частицами Э. Резерфорда, работы по квантовой механике Н. Бора, открытие принципа неопределенности В. Гейзенбергом. Дальнейшее содержательное наполнение системной парадигмы происходило за счет новых данных, которые предоставляли пси­хология, в рамках которой сформировалась концепция бессозна­тельной психики, биология и генетика с их успехами в области постижения сущности жизни, астрофизика, изучающая законо­мерности существования мегамира, кибернетика и синергетика, описывающие поведение сложных открытых систем, и др. Новая органическая парадигма отказывается от субстанциональной концепции про­странства и времени в пользу реляционной. Согласно со­временному взгляду на мир материя не сводится к веществу, су­ществуя как в вещественной, так и в полевой форме, а также в виде плазмы и вакуума. Трансформации материи могут быть описаны одновременно как взаимодействия частиц и как волно­вые процессы. Связи между событиями и явлениями во Вселенной необъяс­нимы только с точки зрения ньютоновско-картезианской причин­ности, требуются иные способы интерпретации существующих в мире закономерностей.

9. Возникновение научного знания

 

Когда и почему возникла наука? Существуют две крайние точки зрения по этому вопросу. Сторонники одной объявляют научным всякое обобщенное абстрактное знание и относят возникновение науки к той древности, когда человек стал делать первые орудия труда. Другая крайность-отнесение генезиса к тому этапу истории, когда появляется естествознание (XV-XVII вв.). Современное науковедение пока не дает однозначного ответа на этот вопрос, так как рассматривает саму науку в нескольких аспектах. Согласно основным точка зрения наука- это совокупность знаний и деятельность по производству этих знаний; форма общественного сознания; социальный институт; непосредственная производительная сила общества; система профессиональной подготовки и воспроизводства кадров. В зависимости от того, какой аспект мы будем принимать во внимание, мы получим разные точки отсчета развития науки:

-              наука как система подготовки кадров существует с середины XIXв.;

-              как непосредственная производительная сила-со второй половины XXв.;

-              как социальный институт- в Новое время;

-              как форма общественного сознания- в Древней Греции;

-              как знания и деятельность по производству этих знаний-с начала человеческой культуры.

Разное время рождения имеют и различные конкретные науки. Так, античность дала миру математику, Новое время- современное естествознание, в XIX в. появляется обществознание.

 

10. Античная наука, ее методология

 

Термин античность (от лат. Antiquus - древний) употребляется для обозначения всего, что было связано с греко-римской древностью, от гомеровской Греции до падения Западной Римской империи, возник в эпоху Возрождения. Тогда же появились понятия "античная история", "античная культура", "античное искусство", "античный город" и т.д. Понятие "древнегреческая наука", вероятно, впервые было обосновано П. Таннери в конце XIX в., а понятие "античная наука" - С.Я.Лурье в 30-х годах ХХ в. В русскоязычной литературе структура, особенности и содержание естественнонаучного знания античности наиболее полно представлены в работах И.Д.Рожанского.

И.Д.Рожанский   выделяет четыре основных признака любой науки, а для античности - это и признаки ее отличия от ненауки предшествующей истории.

ü   Наука - как род деятельности по приобретению новых знаний. Для осуществления такой деятельности необходимы определенные условия: специальная категория людей; средства для ее осуществления и достаточно развитые способы фиксации  знаний.

ü   Самоценность науки, ее теоретичность, стремление к знанию ради самого знания.

ü   Рациональный характер науки, что прежде всего выражается в доказательности ее положений и наличии специальных методов приобретения и проверки знаний.

ü   Систематичность (системность) научных знаний, как по предметному полю, так по фазам: от гипотезы до обоснованной теории.

 

11. Античная астрономия. Птоломей

Трудно точно сказать, когда именно зародилась астрономия: до нас почти не дошли сведения, относящиеся к доисторическим временам. В ту отдаленную эпоху, когда люди были совершенно бессильны перед природой, возникла вера в могущественные силы, которые будто бы создали мир и управляют им, на протяжении многих веков обожествлялась Луна, Солнце, планеты. Первые представления о мироздании были очень наивными, они тесно переплетались с религиозными верованиями, в основу которых было положено разделение мира на две части - земную и небесную. Думали, что существует “твердь небесная” , к которой прикреплены звезды, а Землю принимали за неподвижный центр мироздания.

Во 2 веке н.э. александрийский астроном Птолемей выдвинул свою “систему мира” . Он пытался объяснить устройство Вселенной с учетом видимой сложности движения планет.

Считая Землю шарообразной, а размеры ее ничтожными по сравнению с расстоянием до планет и тем более звезд, Птолемей, однако, вслед за Аристотелем утверждал, что Земля - неподвижный центр Вселенной. Так как Птолемей считал Землю центром Вселенной, его система мира была названа геоцентрической.

Вокруг земли по Птолемею, движутся (в порядке удаленности от Земли) Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, звезды. Но если движение Луны, Солнца, звезд круговое, то движение планет гораздо сложнее. Каждая из планет, по мнению Птолемея, движется не вокруг Земли, а вокруг некоторой точки. Точка эта в свою очередь движется по кругу, в центре которого находится Земля. Круг, описываемый планетой вокруг движущейся точки, Птолемей назвал эпициклом, а круг, по которому движется точка около Земли, - деферентом.

Система мира Аристотеля-Птолемея казалась современникам правдоподобной. Она давала возможность заранее вычислять движение планет на будущее время - это было необходимо для ориентировки в пути во время путешествий и для календаря. Эту ложную систему признавали почти полторы тысячи лет.

Таблицы, составленные Птолемеем, позволяли определить заранее положение планет на небе. Но с течением времени астрономы обнаружили расхождение наблюдаемых положений планет с предвычисленными. На протяжении веков думали, что система мира Птолемея просто недостаточно совершенна и пытаясь усовершенствовать ее, вводили для каждой планеты новые и новые комбинации круговых движений.

12. Значение средневековой науки

 

К концу XII- началу XIII в. в средневековой Европе происходит технологическая революция в агротехнике: появляется тяжелый колесной плуг, используется боронование, совершенствуется упряжь тягловых животных, что позволяет в 3-4 раза увеличить нагрузки, внедряется трехпольная система земледелия, создается земельно-хозяйственная кооперация, осваиваются новые источники энергии-сила воды и ветра (распространяются водяные и ветряные мельницы) и др. Благодаря изобретению кривошипа и маховки механизированы многие ручные операции. Рационализируется организация хозяйственной деятельности (особенно в монастырях). В этих условиях происходит подъем в духовной сфере. Одним из наиболее ярких его выражений стало возникновение новых светских образовательных учреждений-университетов. Средневековые университеты имели четыре факультета. Первый- подготовительный; он был самым многочисленным и именовался факультетом «свободных искусств». Здесь преподавали семь «свободных искусств»- грамматику, риторику, диалектику (искусство вести диспуты), геометрию, арифметику, астрономию и музыку. Основными факультетами являлись медицинский, юридический и теологический. Теологический считался высшим факультетом, но обычно он был наименее многочисленным.

13. Картезианство. Коперниканская революция

Свою систему мира великий польский астроном Николай Коперник (1473-1543) изложил в книге “О вращениях небесных сфер”, вышедшей в год его смерти. В этой книге он доказал, что Вселенная устроена совсем не так, как много веков утверждала религия. После тридцати лет упорнейшего труда, долгих размышлений и сложных математических вычислений он показал, что Земля - только одна из планет, а все планеты обращаются вокруг Солнца. Своей книгой он бросил вызов церковным авторитетам, разоблачая их полное невежество в вопросах устройства Вселенной. В своей книге Николай Коперник утверждал, что Земля и другие планеты - спутники солнца. Он показал, что именно движение Земли вокруг солнца и ее суточным вращением вокруг своей оси объясняется видимое движение Солнца, странная запутанность в движении планет и видимое вращение небесного свода. Гениально просто Коперник объяснял, что мы воспринимаем движение далеких небесных тел так же, как и перемещение различных предметов на Земле, когда сами находимся в движении. Мы скользим в лодке по спокойно текущей реке, и нам кажется, что лодка и мы в ней неподвижны, а берега “плывут” в обратном направлении. Точно так же нам только кажется, что Солнце движется вокруг Земли. А на самом деле Земля со всем, что на ней находится, движется вокруг Солнца и в течение года совершает полный оборот по своей орбите. И точно так же, когда Земля в своем движении вокруг Солнца обгоняет другую планету, нам кажется, что планета движется назад, описывая петлю на небе. В действительности планеты движутся вокруг Солнца по орбитам правильной, хотя и не идеально круговой формы, не делая никаких петель. Коперник, как и древнегреческие ученые верил, что орбиты, по которым движутся планеты, могут быть только круговыми. Звезды Коперник считал неподвижными. Сторонники Птолемея настаивали на неподвижности Земли, утверждали, что если бы Земля двигалась в пространстве, то при наблюдении неба в разное время нам должно было бы казаться, что звезды смещаются, меняют свое положение на небе. Но таких смещений звезд за много веков не заметил ни один астроном. Именно в этом сторонники учения Птолемея хотели видеть доказательство неподвижности Земли. Однако Коперник утверждал, что звезды находятся на невообразимо огромных расстояниях. Поэтому ничтожные смещения их не могли быть замечены. Действительно, расстояния от нас даже до ближайших звезд оказались настолько большими, что еще спустя три века после Коперника они поддавались точному определению. Только в 1837 г. русский астроном Василий Яковлевич Струве положил начало точному определению расстояний до звезд. Новое учение о солнечной системе -гелиоцентрическое- утверждалось в жесточайшей борьбе с религией. Учение Коперника подрывало самые основы религиозного мировоззрения и открывало широкий путь к материалистическому, подлинно научному познанию явлений природы. Коперник полагал, что Вселенная ограничена сферой неподвижных звезд, которые расположены на невообразимо огромных, но все-таки конечных расстояниях от нас и от Солнца. В учении Коперника утверждалась огромность Вселенной и бесконечность ее. Коперник также впервые в астрономии не только дал правильную схему строения Солнечной системы, но и определил относительные расстояния планет от солнца и вычислил период их обращения вокруг него.

Французский философ Р. Декарт построил универсальную физическую картину мира, в основе которой лежала идея природы как совокупности взаимодействующих вещественных частиц. По мнению Декарта «мир, или протяженная материя, составляющая универсум, не имеет никаких границ», материальные частицы действуют друг на друга путем давления или удара, т.е. ее законы не зависят от законов духовной субстанции или мышления.

14. Законы Кеплера. Принципы Галилия

 

Астроном Иоганн Кеплер, продолжатель дела Коперника, доказал, что орбиты всех планет представляют собой вытянутые окружности - эллипсы.

В 1609 году Галилео Галилей (1564-1642) впервые направил на небо телескоп и сделал открытия, наглядно подтверждающие открытия Коперника. На Луне он увидел горы. Значит, поверхность Луны в какой-то степени сходна с земной и не существует принципиального различия между “земным” и “небесным” . Галилей открыл четыре спутника Юпитера. Их движение вокруг Юпитера опровергло ошибочное представление о том, что только Земля может быть центром небесных тел. Галилей обнаружил, что Венера, подобно Луне, меняет свои фазы. Следовательно, Венера - шарообразное тело, которое светит отраженным солнечным светом. Изучая особенности изменения вида Венеры, Галилей сделал правильный вывод о том, что она движется не вокруг Земли, а вокруг Солнца. На Солнце, олицетворявшем “небесную чистоту” , Галилей открыл пятна и, наблюдая за ними, установил, что Солнце вращается вокруг своей оси. Значит, различным небесным телам, например Солнцу, присуще осевое вращение. Наконец, он обнаружил, что Млечный путь - это множество слабых звезд, не различимых невооруженным глазом. Следовательно, Вселенная значительно грандиознее, чем думали раньше, и крайне наивно было предполагать, что она за сутки совершает полный оборот вокруг маленькой Земли. Открытие Галилея умножили число сторонников гелиоцентрической системы мира и одновременно заставили церковь усилить преследования коперниканцев. В 1616 году книга Коперника “О вращениях небесных сфер” была внесена в список запрещенных книг, а изложенное в ней противоречащим Священному Писанию. Галилею запретили пропагандировать учение Коперника. Однако в 1632 году ему все-таки удалось опубликовать книгу “Диалог о двух главнейших системах мира - птолемеевой и коперниковой” , в которой он сумел убедительно показать истинность гелиоцентрической системы, чем и навлек на себя гнев католической церкви. В 1633 году Галилей предстал перед судом инквизиции. Престарелого ученого заставили подписать “отречение” от своих взглядов и до конца жизни держали под надзором инквизиции. Лишь в 1992 году католическая церковь окончательно оправдала Галилея.

15. Ньютон, первый фундаментальный закон природы

Великий физик XX в., разрушивший казав­шиеся незыблемыми позиции классической механики, -Ньютон был первым, кто попытался сформулировать элементарные законы, которые определяют временной ход широкого класса про­цессов в природе с высокой степенью полноты и точности, и оказал своими трудами глубокое и сильное влияние на все миро­воззрение в целом.

Основу методологии И. Ньютона составляют индуктивный метод и установка на экспериментальное определение количе­ственных отношений между явлениями действительности.

Основу классической механики составляют три закона, на­званные законами Ньютона. Первый закон: тело сохраняет со­стояние покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока на него не оказывают воздействие другие тела. Способ­ность тела сопротивляться воздействию на него сил называют инертностью, поэтому  первый закон Ньютона иначе называет­ся законом инерции. Первый закон Ньютона устанавливает су­ществование инерциальных систем отсчета.

Вершиной научного творчества И. Ньютона является теория тяготения, которая дает ответ на вопрос о природе силы, зас­тавляющей двигаться небесные тела. Согласно закону всемирно­го тяготения тела притягиваются друг к другу с силой, которая прямо пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Сила тяготения универсальна, проявляется между любыми двумя материальными телами не­зависимо от их конкретных свойств и действует на любом рас­стоянии. И. Ньютон показал, что законы движения планет, от­крытые И. Кеплером, неразрывно связаны с действием силы всемирного тяготения, и являются математическим выражением этой силы. Таким образом, законы И. Кеплера оказались след­ствиями закона всемирного тяготения. Создание теории тяготения, которую иначе называют небесной механикой, окончатель­но утвердило победу гелиоцентрической системы Н. Коперника.

16. Фундаментальные физические постоянные

 

Первая результативная попытка выявления взаимосвязи и единства числовых значений фундаментальных физических постоянных принадлежит Р. Бартини.

Скорость света в вакууме	c
Постоянная Планка	h
Элементарный заряд	e
Число Авогадро	NA
Константа Больцмана	k
Газовая постоянная	R
Постоянная Фарадея	F
Стандартное ускорение свободного падения	g

17. Возникновение научной химии.Системные химические теории

 

Начало научной химии связывают с работами английского ученого XVII в. Р. Бойля, который предложил понятие химический элемент. По мнению Р. Бойля, химический элемент- это «простое тело», входящее в состав вещества и определяющее его свойства. В химии XVIII в. господствовала теория флогистона, кото­рая была предложена для объяснения процесса горения. Пред­полагалось, что флогистон — это невесомая субстанция, кото­рую содержат все вещества, способные к горению, и которая выделяется в процессе горения. Открытия в химии середины и конца XVIII в. привели к отказу от теории флогистона. Так, в 1748 г. М.В. Ломоносов сформулировал закон сохранения мас­сы, который не допускает возможности существования неве­сомой материи. Это закон гласит: .масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции. Следующий этап в развитии химии (начало XIX в.) связан с именем английского химика Дж. Дальтона. Исследования химического состава газов позволили Дж. Дальтону сформулировать закон кратных отно­шений — один из фундаментальных законов химии. Закон кратных отношений утверждает, что массы двух химических элементов в любых возможных соединениях относятся друг к другу; как целые числа.

В начале XIX в. ученые начинают использовать понятие «мо­лекулы». Молекула — это устойчивая совокупность атомов, способная к самостоятельному существованию. Научная революция в химии связана с именем другого рус­ского ученого Д.И. Менделеева, который в 1869 г. предложил периодическую систему химических элементов. Периодичес­кая система, оформленная в виде таблицы, упорядочивала все многообразие известных к тому времени химических элемен­тов и позволяла предсказывать новые. Д.И. Менделеев распо­ложил все элементы в соответствии с возрастанием их атомно­го веса и показал, что таким образом складывается четкая система. Периодическая система Д.И. Менделеева стала той объединяющей концепцией, которая позволила не только систематизировать, но и объяснить весь накопленный к концу XIX в. эмпирический материал, и стала прочной основой ее временной теоретической химии.

Развитие химии в XX в. шло по линии возрастания диффе­ренцированное внутри комплекса химического знания. Этот процесс привел к разделению на неорганическую и органичес­кую химию и созданию аналитической и физической химии: возникновению целого ряда междисциплинарных исследований, которые со временем обрели самостоятельный научный статус (космохимия, геохимия, агрохимия, биохимия и др.).

 

18. Классическая термодинамика

Термо­динамика описывает тепловые явления в макромире. Классическая термодинамика сформулировала несколько принципов, или начал, которые вели к важным мировоззренчес­ким выводам. Первое начало термодинамики основано на пред­ставлениях о том, что термодинамическая система обладает внутренней энергией теплового движения молекул и потенци­альной энергией их взаимодействия. Согласно первому началу термодинамики количество теплоты, сообщенное телу, увеличивает его внутрен­нюю энергию и идет на совершение телом работы. Согласно второму началу термодинамики нельзя осуществить работу за счет энергии тел, находящихся в состоянии термодина­мического равновесия, энтропия замкнутой системы возрастает, а ее максимальное значение достигается в состоянии теплового равновесия. Термодинамические процессы необратимы, а предос­тавленная самой себе система стремится к состоянию теплового равновесия, в котором температуры тел выравниваются. Второе нача­ло термодинамики называют также законом возрастания энтро­пии. Распространение второго начала термодинамики на всю Все­ленную, понимаемую как закрытая система, привело к созданию теории тепловой смерти, согласно которой все процессы в мире ведут к состоянию наибольшего равновесия, т.е. хаосу Теория тепловой смерти Вселенной была разработана в середи­не XIX в. В. Томпсоном и Р. Клаузйусом, ее постулаты звучат следующим образом:

ü  энергия Вселенной постоянна;

ü  энтропия Вселенной, понимаемой как закрытая система, возрастает.

Смысл этих постулатов заключается в том, что со временем все виды энергии во Вселенной превратятся в тепловую, а пос­ледняя перестанет претерпевать качественные изменения и пре­образовываться в другие формы. Наступившее состояние тепло­вого равновесия будет означать смерть Вселенной. При этом общее количество энергии в мире останется тем же самым, т.е. универсальный закон сохранения энергии не будет нарушен. Теория тепловой смерти сразу же после создания была под­вергнута критике. В частности, появилась флуктуационная теория Л. Больцмана, согласно которой Вселенная выводится из состоя­ния равновесия с помощью внутренне присущих ей флуктуации. Третьей составляющей классической физики является опти­ка. На протяжении двух столетий в оптике соперничали корпус­кулярная и волновая теории, объяснявшие природу световых яв­лений на разных основаниях. В XVII в. дискуссия развернулась между И. Ньютоном, который придерживался корпускулярной теории, и нидерландским ученым X. Гюйгенсом — сторонником волновой теории. В соответствии с теорией И. Ньютона, свет есть поток материальных частиц-корпускул, наделенных неиз­менными свойствами и взаимодействующих с другими частица­ми в соответствии с законами механики. Согласно теории X. Гюйгенса свет представляет собой волну, распространение которой аналогично распространению волн на поверхности воды, и подчиняется тем же законам. На протяжении XVIII в. большинство уче­ных придерживалось корпускулярной теории И. Ньютона, не­смотря на эвристическую силу и убедительность волновой тео­рии X. Гюйгенса. Немалую роль здесь сыграл непререкаемый авторитет, которым пользовался И. Ньютон в среде научного со­общества.

19. Энтропия, закон Больцмана

 

Принцип Карно выражает собой весьма интересную особенность: он определяет общую тенденцию в эволюции физического мира. С течением времени в замкнутой изолированной системе энтропия должна постоянно возрастать. Функция состояния термодинамической системы, изменения которой в равновесном процессе равно отношению количества теплоты, сообщенного системе или отведенного от нее, к термодинамической температуре системы. Неравновесные процессы в изолированной системе сопровождаются ростом энтропии, они приближают систему к состоянию равновесия, в котором энтропия максимальна. Согласно флуктуационной теории Л. Больцмана, Вселенная выводится из состоя­ния равновесия с помощью внутренне присущих ей флуктуации.

20. Возникновение научной биологии. Дарвинизм. Генетика

Наука биология зародилась в XV-XVI вв., в связи с интересом к человеческой природе. Изначально существовала медицина, цветоводство, животноводство. Генетика по праву может считаться одной из самых важных областей биологии. На протяжении тысяче­летий человек пользовался генетическими методами для улучшения домашних животных и возделывае­мых растений, не имея представления о механизмах, лежащих в основе этих методов. Однако лишь в начале XX в. ученые стали осозна­вать в полной мере важность законов наследствен­ности и ее механизмов. Хотя успехи микроскопии позволили установить, что наследственные призна­ки передаются из поколения в поколение через сперматозоиды и яйцеклетки, оставалось неясным, каким образом мельчайшие частицы протоплазмы могут нести в себе «задатки» того огромного мно­жества признаков, из которых слагается каждый отдельный организм. Первый действительно научный шаг вперед в изучении наследственности был сделан австрийским монахом Грегором Менделем, который в 1866 г. опубликовал статью, заложившую основы совре­менной генетики. Мендель показал, что наследст­венные задатки не смешиваются, а передаются от родителей потомкам в виде обособлен­ных единиц. С тех пор генетика достиг­ла больших успехов в объяснении природы наслед­ственности и на уровне организма, и на уровне гена. Роль генов в развитии организма огромна. Гены характеризуют все признаки будущего организма, такие, как цвет глаз и кожи, размеры, вес и многое другое. Гены являются носителями наследственной информации, на основе которой развивается организм.

Основные принципы эволюционного учения Дарвина сводятся к следующим положением:

1.Каждый вид способен к неограниченному размножению.

2.Ограниченность жизненных ресурсов препятствует реализации потенциальной возможности беспредельного размножения. Большая часть особей гибнет в борьбе за существование и не оставляет потомства.

3.Гибель или успех в борьбе за существование носят избирательный характер. Организмы одного вида отличаются друг от друга совокупностью признаков. В природе преимущественно выживают и оставляют потомство те особи, которые имеют наиболее удачное для данных условий сочетание признаков, т.е. лучше приспособлены.

Избирательное выживание и размножение наиболее приспособленных организмов Ч. Дарвин назвал естественным отбором.

4.Под действием естественного отбора, происходящего в разных условиях, группы особей одного вида из поколения в поколение накапливают различные приспособительные признаки. Группы особей приобретают настолько существенные отличия, что превращаются в новые виды.

 

21. Теория Максвелла. Кризис в физике в конце XIX в.

На основе представлений об атомном ядре, электронах и квантах Н. Бор создает модель атома, разработка которой ведется соответственно периодической системе Д. И. Менделеева. Это сопровождается нарушением прежних представлений о материи и ее строении, свойствах, формах движения и типах закономерностей, о пространстве и времени. Это привело к кризису физики и всего естествознания в конце XIX в.

Максвелл создал единую теорию электромагнит­ного поля. Электромагнитное поле — это та часть пространства, которая содержит в себе и окружает тела, находящиеся в электрическом или магнитном состоянии. Дж. Максвелл высказал предположение, что любое перемен­ное электрическое поле, возникающее между движущимися электрическими зарядами, порождает магнитное, а перемен­ное магнитное поле возбуждает электрическое. Таким обра­зом, источником электрического поля могут быть неподвиж­ные электрические заряды или изменяющиеся магнитные поля, а источником магнитного поля — движущиеся электри­ческие заряды или переменные электрические поля. Концепция Дж. Максвелла позволила сделать предположение о существовании переменного электромагнитного поля, которое распространяется в пространстве с конечной скоростью. Было установлено, что скорость распространения электромагнитного взаимодействия равна скорости света в вакууме— 300 000 км/с. Оказалось, что свет — это электромагнитные волны определенной длины. Таким образом, теория Дж. Максвелла -теоретически обосновала родство электромагнитных и оптических явлений, предположение о котором высказывалось ранее. На рубеже XIX—XX вв. в физике произошел кризис, который был связан с невозможностью объяснить новые эмпирические данные с помощью законов и принципов, сформулированных в рамках механистической парадигмы.

22. Нобелевские премии и Нобелевские лауреаты

Нобелевские премии, ежегодные международные премии, названные в честь их учредителя, шведского инженера-химика, изобретателя и промышленника Альфреда Бернхарда Нобеля. Согласно завещанию Нобеля, оставшийся после его смерти капитал составил Нобелевский фонд (первоначально свыше 31 млн. шведских крон); эти средства были помещены в акции, облигации и займы, доход от которых ежегодно делится на 5 равных частей и присуждается в форме Н. п. за работы в области физики, химии, физиологии или медицины, литературы, а также за деятельность по укреплению мира. Н. п. состоит из золотой медали с изображением А. Нобеля и соответствующей надписью, диплома и чека на установленную денежную сумму, размер которой зависит от прибылей Нобелевского фонда (как правило, от 30 до 70 тыс. долларов). Н. п. присуждаются кандидатам независимо от их расы, национальности, пола и вероисповедания за самые новейшие достижения в упомянутых областях и за более ранние работы, если их значение стало очевидным позднее. Все премии, кроме премии мира, могут присуждаться только индивидуально (т. е. отдельным лицам) и только один раз. В виде исключения Н. п. была присуждена дважды М. Склодовской-Кюри (в 1903 и в 1911), Л. Полингу (в 1954 и 1962) и Дж. Бардину (в 1956 и 1972). Как правило, посмертно Н. п. не присуждаются. Первые Н. п. были присуждены в 1901; в 1901-3 в общей сложности было присуждено 311 Н. п. Среди лауреатов Н. п. выдающиеся учёные: в области физики - В. Рентген (1901), М. Планк (1918), А. Эйнштейн (1921), Н. Бор (1922); в области химии - Э.Резерфорд (1908), Ф.Гриньяр (1912), И. Ленгмюр (1932);  в области физиологии или медицины - И. П. Павлов (1904), P. Кох (1905), И. И. Мечников (1908). Среди лауреатов Н. п. по литературе: P. Роллан (1915), Б. Шоу (1925), Т. Манн (1929), И. А. Бунин (1933), Э. Хемингуэй (1954); среди лауреатов Н. п. мира: Ф. Нансен (1922), А. Швейцер (1952), М. Лютер Кинг (1964).

23. Солнечная система

Солнечная система представляет собой группу планет, их спутников, множество астероидов и метеоритных тел. Все пла­неты Солнечной системы обращаются вокруг Солнца в одном направлении и почти в одной плоскости. Солнце представляет собой звезду среднего размера, его радиус около 700 тыс. км. Возраст Солнца оценивается примерно в 5 млрд лет. Считается, что звезды первого поколения имеют воз­раст на 8—10 млрд лет больше. В Галактике существуют также молодые звезды, которым всего от 100 тыс. до 100 млн лет. Солнечная система обращается вокруг центра Галактики со скоро­стью около 220 км/с. Солнце овершает один оборот вокруг центра Галактики за 250 млн лет. Этот период называют галак­тическим годом. Источником солнечной энергии являются термоядерные реакции превращения водорода в гелий, которые происходят в недрах. В Солнечной системе насчитывают девять планет, которые расположены в следующем порядке от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Между Марсом и Юпитером находится кольцо астерои­дов, которые также движутся вокруг Солнца. Размеры планет значительно меньше Солнца. Все пла­неты Солнечной системы, а также их спутники светят отражен­ным светом Солнца, именно поэтому они могут наблюдаться в телескопы. Считается, что все планеты Солнечной системы возникли почти одновременно примерно 4,6 млрд лет назад. Исчерпывающей и во всех смыслах удовлетворительной теории образования Солнечной системы пока не создано, во всех моделях существуют неясности и проти­воречия, которые требуют разрешения. Все планеты Солнечной системы можно разделить на две группы: планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) и планеты земного типа (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плу­тон). Поверхность планет формируется под действием двух типов факторов: эндогенных и экзогенных. Эн­догенные факторы — это процессы в ядре планеты, которые ме­няют ее внешний облик: перемещения участков коры, вулкани­ческие извержения, горообразование и т.п. Экзогенные факторы связаны с внешними воздействиями: химические реакции при соприкосновении с атмосферой, изменения под действием ветра и осадков, падение метеоритов. К особым космическим объектам относятся кометы. Кометы представляют собой небольшие тела диаметром от 5 до 10 км, со­стоящие из водяного льда с вкраплениями льдов летучих соеди­нений. Согласно современным данным, кометы являются побоч­ным продуктом формирования планет-гигантов. Основная масса кометы сосредоточена в ее ядре. Под воздействием космического излучения из ядра кометы выделяются газы, образующие голову и хвост кометы, который может достигать несколько миллионов километров в длину. Кометы живут сравнительно недолго: от не­скольких столетий до нескольких тысячелетий.

24. Звезды, их эволюция

Звезды находятся в плазменном состоянии. Они разогреты до миллионов градусов. Внутри звезд происходит термоядерная реакция. Зыезды-это фабрики элементов. В звездах действует гравитация и термоядерная реакции. Пока эти процессы уравновешены-звезда живет. Звезды содержат 99% всей вселенной, их количество – 10в 22 степени. Температура звезд достигает миллиарда градусов. Яркость некоторых звезд достигает миллиона солнц. Плотность некоторых звезд достигает 100 млн. тонн на см3. Ближайшая после солнца звезд-Альфа-центавра, до нее 3 световых года. Звезды образуются из космического вещества в ре­зультате его конденсации под действием гравитационных, маг­нитных и других сил. Под влиянием сил всемирного тяготения из газового облака образуется плотный шар — протозвезда. Преобразование протозвезды в звезду растягивается на миллионы лет, что сравнительно немного по космическим мер­кам. Молодые звезды (около 100 тыс. лет) существуют за счет энергии гравитационного сжатия, которая разогревает цент­ральную область звезды до температуры порядка 10-15 млн С и «запускает» термоядерную реакцию преобразования водоро­да в гелий. Именно термоядерная энергия является источником собственного свечения звезд. В результате преобразования водо­рода в гелий в центральной зоне образуется гелиевое ядро. Кро­ме этого в процессе ядерных реакций возникают и другие хими­ческие элементы. На той стадии, когда ядерные реакции уже не могут поддерживать устойчивость звезды, ее гелиевое ядро на­чинает сжиматься. При этом внутренняя температура звезды увеличивается, а периферийная зона, или внешняя оболочка, сначала расширяется, а затем выбрасывается в космическое пространство. Звезда превращается в красный ги­гант. В процессе дальнейшего охлаждения, если звезда имела не­большую массу, она ревращается в белого карлика — стационарный космический объект с очень высокой плотностью. Белые карлики представляют собой зак­лючительный этап эволюции большинства звезд, в которых весь водород «выгорает», а ядерные реакции прекращаются. Свече­ние белого карлика происходит за счет его остывания. Тепловая энергия белого карлика продолжает иссякать, вследствие чего звезда меняет свой цвет сначала на желтый, а затем на красный. Постепенно она превращается в небольшое холодное темное тело, становится черным карликом. Если какие-то причины останавливают гравитационное сжатие, то происходит взрыв старой звезды, который сопровождается выбросом огром­ного количества вещества и энергии. Такой взрыв называют вспышкой сверхновой. Часть массы взорвавшейся сверхновой может продолжить существование в виде черной дыры. Черная дыра — область пространства, в кото­рой сосредоточены огромные массы вещества, вызывающие сильное поле тяготения. Часть массы взорвавшейся сверхновой звезды может продол­жить существование в виде нейтронной звезды, или пульсара.

25. Галактики. Космические расстояния

 

Галактики — гигантские скопления звезд, пыли и газа, про­низанные магнитными полями и космическими лучами. Самой близкой к нам галактикой, расположенной на расстоянии 1,5 млн световых лет, является туманность Андромеды. Самой иссле­дованной является Местная группа галактик, в которую входят наша Галактика (Млечный путь) и туманность Андромеды. Наиболее распространенной является спиральная форма га­лактик. К этому типу относятся наша Галактика, а также туман­ность Андромеды. В галактиках спиральной формы находятся наиболее горячие звезды и массивные облака космического газа. Счита­ется, что в некоторых галактиках ядро представляет собой чер­ную дыру. Так, в центре ядра нашей Галактики находится скоп­ление звезд с сильным радиоисточником, который называют Стрелец А. Предполагается, что Стрелец А является черной ды­рой с массой, примерно равной миллиону солнечных масс. Пространство между галактиками заполнено газом, пылью и разного рода излучениями (электромагнитными, гравитацион­ными, потоками нейтрино и субатомных частиц). Основное ве­щество, составляющее межзвездный газ — водород, на втором месте — гелий. Наша Галактика — Млечный путь — имеет форму диска с выпуклостью в центре — ядром, от которого отходят спирале­видные рукава. Солнечная система расположена в одном из ру­кавов. Млечный путь насчитывает около 200 млрд звезд. Возраст нашей Галактики око­ло 15 млрд лет. Квазары-звездные объекты- это последнее, что видно во вселенной. асстояние до них более 10 млрд. световых лет. Свойства Галактики- постоянное расширение, т.е Квазары улетают от нас со скоростью 50 т. км/с., расширение идет с замедлением- чем дальше, тем медленнее, т.е. это может длиться бесконечно. Вселенная однородна, одинакова во всех направлениях. Во вселенной нет центра. Вселенная безгранична, но конечна. Центр вселенной находится там, где находится наблюдатель. А.Е.-астрономическая единица. С.Г.- световой год-расстояние, за которое луч света проходит в течении года. Парсек-3 световых года.

26. Метагалактика и Вселенная

Метагалактика — это доступная наблюдениям часть Все­ленной. Метагалактика представляет собой упорядо­ченную систему галактик. Мета­галактика постоянно расширяется, т.е. наша Вселенная нестационарна. Метагалактика имеет сетчатую (ячеистую) структуру, т.е. галактики распределены в ней не равномерно, а вдоль опре­деленных линий — как бы по границам ячеек сетки. Такое строе­ние свидетельствует, что в небольших объемах Метагалактика неоднородна. Гипотеза «множественно­сти вселенных» допускает существование множества миров, образовавшихся в результате Большого Взрыва. Эти вселенные различаются своими физическими свойствами, типом организа­ции, нестационарности и т.п., и в силу этого мы не можем их наблюдать. Тем не менее предполагается, что разные вселенные связаны друг с другом неизвестным пока способом. Есть гипотеза, что Метага­лактика не есть вся Вселенная, а лишь ее часть. Если это «эмпирически» подтвердится, то «масштаб» человека и цен­ность его существования могут подвергнуться новой радикаль­ной переоценке, что, возможно, скажется через опосредствую­щие институты (средства коммуникации, культура и т.д.) на всем мировоззрении точно так же, как в свое время сказался поворот Коперника, послед­ствия которого едва ли вообще поддаются полному объясне­нию.

27. Эволюция вселенной. Физический вакуум. Закон Хабба

Исходя из того, что Вселенная расширяется 15 млрд. лет, то естественно, что 15 млрд. лет назад она была 0. Эта точка называется сингулярностью. –t=0, M приблизительно = 10 в 93 степени – это точка начала жизни вселенной. Физический вакуум-такое состояние пространства, в котором количество частиц = 0. В физическом вакууме времени нет. В физическом вакууме произошла флуктуация (возмущение). Теорию большого взрыва разработал Гамов. После взрыва следует расширение. Дальше последовали этапы эволюции.Этапы эволюции Вселенной называются эрами. Адронная эра: длительность 10~7 с, температура Вселенной составляет 1032 К. Главными действующими лицами являются элементарные частицы, между которыми осуществляется силь­ное взаимодействие. Вселенная представляет собой разогретую плазму. Лептонная эра: длительность 10 с, температура Вселенной 1015 К. Главные действующие лица— лептоны (электроны, по­зитроны и др.). Эра излучения: длительность 1 млн лет, температура Вселен­ной 10 000 К. В это время во Вселенной преобладало излучение, а вещество было ионизированным. Эра вещества: длится и сейчас. Вселенная остывает, стано­вится нейтральной и темной, образуется вещество. В начале этой эры возникают первые протозвезды и протогалактики. Из­лучение перестает взаимодействовать с веществом и начинает свободно перемещаться по Вселенной. Именно эти фотоны и нейтрино, остывшие до 3 К, наблюдаются сейчас в виде релик­тового излучения. Э. Хаббл обнару­жил эффект «красного смещения» в спектрах удаленных галактик. «Красное смещение» означает понижение частот электромагнит­ного излучения при удалении источника света от наблюдателя. Т.е. если источник света удаляется от нас, то воспринимаемая частота излучений уменьшается, а длины волн увеличиваются, линии ви­димого спектра смещаются в сторону более длинных красных волн. Оказалось, что «красное смещение» пропорционально рас­стоянию до источника света. Исследования Э. Хаббла подтверди­ли, что удаленные от нас галактики разбегаются, т.е. Вселенная находится в состоянии расширения, а значит нестационарна. Дру­гим важным экспериментальным свидетельством в пользу гипоте­зы расширяющейся Вселенной стало открытие реликтового излу­чения — слабого радиоизлучения, свойства которого являются в точности такими, какими они должны были быть на этапе горячей, взрывной Вселенной.

 

28. Жизнь и разум во вселенной. Опасность Космоса

 

Большинство современных астрономов и философов считают, что жизнь — распространенное явление во Вселенной и существует множество миров, на которых обитают цивилизации. Уровень развития некоторых внеземных цивилизаций может быть неизмеримо выше уровня развития земной цивилизации. Именно с такими цивилизациями землянам особенно интересно установить контакт. На развитие мнения о множестве цивилизаций повлияло несколько аргументов. Во-первых, в метагалактике есть огромное число звезд, похожих на наше Солнце, а, следовательно, планетные системы могут существовать не только у Солнца. И более того исследования показали, что некоторые звезды определенных спектральных классов вращаются медленно вокруг своей оси, что может быть вызвано наличием вокруг этих звезд планетных систем. Во-вторых, при соответствующих условиях жизнь могла возникнуть на планетах других звезд по типу эволюционного развития жизни на Земле. Молекулярные соединения, необходимые для начальной стадии эволюции неживой природы, достаточно распространены во Вселенной и открыты даже в межзвездной среде. Продолжаются споры о реальности внеземных цивилизаций, но лишь дальнейшие наблюдения и эксперименты позволят выяснить, существуют ли где-нибудь обитаемые миры или мы одиноки, по крайней мере, в пределах нашей Галактики. Поиск разума сводится к радиоконтакту.

 

29. Строение атома

 

Резерфорд предложил следующую схему строения атома. В центре атома находится  положительно заряженное  ядро, вокруг которого по разным орбитам вращаются электроны. Возникающая при их вращении центробежная  сила уравновешивается притяжением между ядром и электронами, вследствии этого остаются на определенных расстояниях от ядра. Как масса электрона  ничтожна мала, то почти вся масса сосредоточена в его ядре.

30. Понятие кванта. Формула Планка

В 1900 г. немецкий физик М. Планк своими исследования­ми продемонстрировал, что излучение энергии происходит дискретно, определенными порциями — квантами, энергия ко­торых зависит от частоты световой волны. Теория М. Планка не нуждалась в концепции эфира и преодолевала противоречия и трудности электродинамики Дж. Максвелла (2.3). Эксперимен­ты М. Планка привели к признанию двойственного характера света, который обладает одновременно корпускулярными и вол­новыми свойствами. Понятно, что такой вывод был несовмес­тим с представлениями классической физики. Теория М. Планка положила начало новой квантовой физики, которая описывает процессы, протекающие в микромире.

При переходе электрона из одного состояния в другое, испускается фотон, частота которого определяется формулой v=E1-Ek/h

 

31. Принцип неопределенности. Поведение квантовых объектов

 

Вернер Гейзенберг математически выразил принцип неопределенности. Оказалось, что не только координату, но и импульс частицы невозможно точно определить. Согласно этому принципу, чем точнее определяется местонахождение данной частицы, тем меньше точности в определении ее скорости и наоборот.

32. Атомизм. Континуальность и Дискретность

Левкипп и Демокрит сформулировали понятие об атомах. Существенный вклад в атомистику был сделан А. Лавуазье, опубликовавшим в 1789 г. “Начальный учебник химии”, в кот. он ряд элементов назвал “простыми”, т. е. не разлагавшимися. И, наконец, в начале XIX в. атомистика стала теорией, важнейшей для познания химических явлений благодаря исследованиям Дальтона и Берцеллиуса. Именно Дальтон в 1824 г. дал название “атом” наимельчайшей частице “простого” вещ-ва. С этого момента химия встала на научную основу, хотя многое в ней не было осознано до тех пор, пока Д. И. Менделеев в 1869 г. не разработал свою знаменитую Периодическую таблицу элементов. В 1834 г. М. Фарадей провел серию исследований с целью выяснить природу того, что называли электричеством. Результаты исследований свойств электрона и радиоактивности позволили строить конкретные модели атома. В модели, предложенной Томсоном в 1903 г. атом представлялся в виде положительно заряженной сферы. Неожиданный результат опытов Резерфорда по рассеянию альфа-частиц атомами показал, что внутри атома существует очень малое по размеру плотное положительно заряженное ядро. В связи с этим Резерфорд предложил принципиально новую модель атома, напоминающую по своему строению Солнечную систему и получившую название планетарной. Она имеет следующий вид. В центре находится положительно заряженное ядро, размеры которого составляют примерно 10^-12 см, размеры же атома 10^-8 см. Вокруг ядра движутся электроны подобно планетам вокруг солнца. Эта модель атома Резерфорда, дополненная постулатами Бора, явилась основой всей атомной физики и существует до настоящего времени. Атомная физика была развита методами квантовой механики. Согласно квантовой механике электрон распространен во всем пространстве, хотя действует как единое целое. Устойчивые движения электрона в атоме, соответствуют стоячим волнам, амплитуды которых в разных точках различны. Дискретность-прерывность. Континуальность-непрерывность.

 

33. Элементарные частицы

 

Элементами структуры микромира выступают микрочасти­цы. На данный момент известно более 350 элементарных час­тиц, различающихся массой, зарядом, спином, временем жизни и еще рядом физических характеристик. Масса элементарной частицы — это масса ее покоя, которая определяется по отношению к массе покоя электрона. Частицы с нулевой массой покоя движутся со скоростью света (фотон). По массе элементарные частицы делятся на тяжелые (барионы), промежуточные (мезоны) и легкие (лептоны). Заряд элементарной частицы всегда кратен заряду электро­на (—1), который рассматривается в качестве единицы. Суще­ствуют, однако, элементарные частицы, которые не имеют заря­да, например, фотон. Спин элементарной частицы — это собственный момент импульса частицы. В зависимости от спина, частицы делятся на две группы: с целым спином (О, 1, 2)— бозоны, с полуцелым спином (1/2 и др.) — фермионы. Время жизни элементарной частицы определяет ее стабиль­ность или нестабильность. По времени жизни частицы делятся на стабильные, квазистабильные и нестабильные. Большинство элементарных частиц нестабильно. Нестабильные частицы жи­вут несколько микросекунд, стабильные не распадаются дли­тельное время. Нестабильные частицы распадаются в результате сильного и слабого взаимодействия. Стабильными частицами считаются фотон, нейтрино, нейтрон, протон и электрон. При этом нейтрон стабилен только в ядре, в свободном состоянии он также распадается. Квазистабильные час­тицы распадаются в результате электромагнитного и слабого взаимодействия, иначе их называют резонансными. Время жизни резонансов — порядка 10—22 с. Все многообразие элементарных частиц можно разделить на три группы: частицы, участвующие в сильном взаимодей­ствии — адроны, частицы, не участвующие в сильном взаимо­действии — пептоны, и частицы — переносчики взаимодей­ствий. К адронам относятся нейтроны, протоны, барионы, мезоны. Адроны участвуют в электромагнитном, сильном и слабом взаи­модействии. К пептонам относятся электроны, нейтрино, мюоны, тау-лептоны, а также электронные нейтрино, моюнные нейтрино, тау-нейтрино. Заряженные лептоны участвуют в электромаг­нитном и слабом взаимодействии, нейтральные — только в сла­бом. Частицы — переносчики взаимодействий непосредственно обеспечивают взаимодействия. К ним относятся фотоны — пере­носчики электромагнитного взаимодействия, глюоны — перенос­чики сильного взаимодействия, бозоны — переносчики слабого взаимодействия. Высказывается предположение о существовании гравитонов — частиц, обеспечивающих гравитационное взаимо­действие.

34. Теория кварков. Планковская длина. Суперструны

Кварки — это гипотетические материальные объекты, их экспериментальное наблюдение пока невозможно, однако теоре­тические положения кварковой гипотезы оказались плодотворны­ми, а теория в целом эвристичной. Квар­ки представляют собой истинно элементарные частицы и поэто­му бесструктурны. Главная особенность кварков — дробный заряд. Кварки различаются спином, ароматом и цветом. Аромат кварка-это его особая физичес­кая характеристика. Для того чтобы учесть все известные адро­ны, необходимо было предположить существование шести ви­дов кварков, различающихся ароматом: u (up — верхний), d (down — нижний), s (strange — странный), c (charm — очарова­ние), b (beauty — прелесть) и t(top — верхний). Существует ус­тойчивое мнение, что кварков не должно быть больше. Считается, что каждый кварк имеет один из трех возмож­ных цветов, которые выбраны произвольно: красный, зеленый, синий. Цвет кварка, как и аромат, — условное название для определенной физической характеристики. Каждому кварку соответствует антикварк с противополож­ным цветом (антикрасный, антизеленый и антисиний). Кварки соединяются тройками, образуя барионы (нейтрон, протон), или парами, образуя мезоны. Антикварки, соединясь тройками, со­ответственно, образуют антибарионы. Мезон состоит из кварка и антикварка. Суммарный цвет объединившихся кварков или ан­тикварков, независимо от того, объединены три кварка (барионы), три антикварка (антибарионы) или кварк и антикварк (ме­зоны), должен быть белым или бесцветным. Белый цвет дает сумма красного, зеленого, синего или красного — антикрасного, синего — антисинего и т.п. Кварки объединяются между собой благодаря сильному взаи­модействию. Переносчиками сильного взаимодействия выступа­ют глюоны, которые как бы «склеивают» кварки между собой. Глюоны также имеют цвета, но в отличие от кварков их цвета смешанные, например красный — антисиний и т.п., т.е. глюон состоит из цвета и антицвета. Испускание или поглощение глюона меняет цвет кварка, но сохраняет аромат. Известно восемь типов глюонов.

35. Фундаментальные физические взаимодействия

Все известные современной науке силы сводятся к четырем типам взаимодействий, которые называются фундаментальными: гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное. Теория гравитации И. Ньютона, ос­нову которой составляет закон всемирного тяготения, стала од­ной из составляющих классической механики. Закон всемирно­го тяготения гласит: между двумя телами существует сила притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними. Силы гравитации — это силы притяжения. Гра­витационная сила действует на очень больших расстояниях, ее интенсивность с увеличением расстояния убывает, но не исчеза­ет полностью. Считается, что переносчиком гравитационного взаимодействия является гипотетическая частица гравитон. Электромагнитное взаимодействие. Первой единой теорией электромагнитного поля выступила концепция Дж. Максвелла. Электромагнитные взаимодействия суще­ствуют только между заряженными частицами: электрическое поле — между двумя покоящимися заряженными частицами, маг­нитное — между двумя движущимися заряженными частицами. Электромагнитные силы могут быть как силами притяжения, так и силами отталкивания. Одноименно заряженные частицы оттал­киваются, разноименно — притягиваются. Переносчиками этого типа взаимодействия являются фотоны. В результате слабых взаимодействий нейтроны, входящие в состав атомного ядра, распадаются на три типа частиц: положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные нейтрино. Переносчиками слабого взаимодей­ствия являются бозоны. Сильное взаимодействие удерживает протоны в ядре атома, не позволяя им разле­теться под действием электромагнитных сил отталкивания. Сильное взаимодействие ответственно за образование атомных ядер, в нем участвуют только тяжелые частицы: протоны и нейтроны. Ядерные взаимодействия не зависят от заряда частиц, перенос­чиками этого типа взаимодействий являются глюоны. Примером сильного взаимодействия выступают термоядерные реакции на Солнце и других звездах. Принцип сильного взаимо­действия использован при создании водородного оружия.

36. Теория Объединения. Физическая симметрия. Супергравитация.

Принцип симметрии - утверждает, что если пространство однородно, перенос системы как целого в пространстве не изменяет свойств системы. Если все направления в пространстве равнозначны, то принцип симметрии разрешает поворот системы как целого в пространстве. Принцип симметрии соблюдается, если изменить начало отсчета времени. В соответствии с принципом, можно произвести переход в другую систему отсчета, движущейся относительно данной системы с постоянной скоростью.

Каждый закон сохранения связан с какой-либо симметрией в окружающем мире. Из одно­родности пространства следует закон сохранения импульса, из однородности времени — закон сохранения энергии, а из изо­тропности пространства — закон сохранения момента импульса. Закон сохранения и превращения энергии утверждает, что энергия не исчезает и не появляется вновь, а лишь переходит из одной формы в другую. Закон сохранения импульса постулирует неизменность импульса замкнутой системы с течением времени. Закон сохранения момента импульса утверждает, что момент импульса замкнутой системы остается неизменным с течением времени. Законы сохранения являются следствием симметрии, т.е. инвариантности, неизменности структуры материальных объектов относительно преобразований, или изменения физи­ческих условий их существования. Законы сохранения энергии и импульса связаны с од­нородностью времени и пространства, закон сохранения момен­та импульса — с симметрией пространства относительно вра­щений. Законы сохранения зарядов связаны с симметрией относительно специальных преобразований волновых функций, описывающих частицы.

 

38. Специальная теория относительности

 

На смену классической физике, построенной на принципах механики И. Ньютона, пришла новая фундаментальная теория — специальная теория относительности А. Эйнштейна, которая гласит: любой процесс протекает одинаково в изолиро­ванной материальной системе, находящейся в состоянии прямо­линейного и равномерного движения, т.е. все инерциальные сис­темы отсчета равноправны между собой. Таким образом было преодолено представление об эталонной абсолютной системе отсчета, которую связывали с эфиром, все системы отсчета были признаны равнозначными, не имеющими никаких преиму­ществ друг перед другом, а принцип относительности приобрел всеобщий, универсальный характер. Следствием такого понимания принципа относительности стало введение в физику понятия инвариантности. Инвариант­ность понимается как неизменность физических величин или свойств объектов при переходе от одной системы отсчета к дру­гой. Все законы природы неизменны при переходе от одной инерциальной системы к другой, т.е., находясь внутри инерци­альной системы, невозможно обнаружить, движется она или по­коится. А. Эйнштейн сформулировал также принцип инвариантнос­ти скорости света, который гласит: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюда­теля и одинакова во всех инерциальных системах отсчета. Ско­рость света является предельной скоростью распространения материальных взаимодействий и равна 300 000 км/с.

 

39. Свойства физического пространства, причина времени

В современной науке физическим пространству и времени приписываются определенные характеристики. Общими и для пространства, и для времени являются свойства объективности и всеобщности. Пространство и время объективны, так как су­ществуют независимо от сознания. Всеобщность означает, что эти формы присущи всем без исключения воплощениям мате­рии на любом уровне ее существования.

У пространства и времени есть ряд специфических характе­ристик. Так, пространству приписываются протяженность, изотропность, однородность, трехмерность. Протяженность предполагает наличие у каждого материального объекта опреде­ленного местоположения. Изотропность означает равномерность всех возможных направлений. Однородность пространства характеризует отсутствие в нем каких-либо выделенных точек, т.е. при переносе в простран­стве свойства системы не меняются. Физическому времени приписываются свойства длительнос­ти, необратимости, однородности и одномерности. Длитель­ность интерпретируется как продолжительность существования любого материального объекта или процесса. Одномерность оз­начает, что положение объекта во времени описывается един­ственной величиной. Однородность времени, как и в случае с пространством, свидетельствует об отсутствии каких-либо выде­ленных фрагментов, т.е. утверждает инвариантность физических законов относительно выбора точки отсчета времени. Необрати­мость времени, его однонаправленность от прошлого к будущему, связана с необратимостью протекания некоторых фундаментальных процессов и характером законов в квантовой механике. Существует также причинная концепция обоснования необратимости времени, согласно которой если бы время было обратимо, то причинная связь оказалась бы невозможной.

 

40. Общая теория относительности

Общая теория относительности позволяет рассматри­вать не только инерциальные системы отсчета, но любые системы координат, которые движутся по криволинейным траекториям и с любым ускорением.

Распространение результатов специальной теории на неинерциальные системы отсчета привело к установле­нию зависимости между метрическими свойствами пространства и времени и гравитационными взаимодействиями, т.е. в зависимости от гравитацион­ных масс время замедляется или, напротив, ускоряется, а про­странство искривляется. Общая теория относительности А. Эйнштейна объединила в рамках одной концепции понятия инерции, гравитации и метри­ки пространства—времени. Выводы общей и специальной тео­рии относительности и неевклидовой геометрии полностью дискредитировали понятия абсолютного пространства и абсо­лютного времени. Оказалось, что признанные классическими субстанциональные представления не являются окончательными и единственно верными.

41. Всеобщий релятивизм

 

Понятие о взаимосвязи и размерности физических величин. Все явления в мире взаимосвязаны и подчиняются общим физическим законам. Чтобы сопоставлять физические величины друг с другом нужно каждую физическую величину представить через общие для всех исходные физические величины принимаемые за первичные. Однако эти первичные величины могут быть выбраны произвольно и тогда при расчетах  возникнут дополнительные трудности. Чтобы их избежать нужно определить физические категории , которые являются неизменными при преобразованиях материи относительно которых будут оцениваться все остальные физические величины и параметры.  Если речь идет о всеобщих закономерностях материи во Вселенной, то должны быть определены всеобщие физические инварианты, которые не изменяются ни при каких преобразованиях форм материи и ни при каких физических процессах. Общими физическими инвариантами могут быть только такие категории, которые являются всеобщими для всех без исключения физических явлений. Такими категориями являются движение и три его неразрывных составляющих - материя, пространство и время. Размерность физической величины - это выражение, показывающее связь данной физической величины с физическими величинами, положенными в основу системы единиц. Размерность записывается в виде произведения символов соответствующих основных величин, возведенных в определенные степени, которые называются показателями размерности. Величины, в которые все основные величины входят в степени 0, называются безразмерными. Во всех остальных случаях размерность конкретной физической величины.

42. Понятие системы

Биологические системы — это целостные открытые системы, постоянно обменивающиеся с окружающей средой веществом, энергией и информацией и способные к самоор­ганизации. Живые системы активно реагируют на изменения окружающей среды, приспосабливаясь к новым условиям. Био­логические системы способны к самовоспроизводству, а следо­вательно, к сохранению и передаче генетической информации последующим поколениям. Отдельные качества живого могут быть присущи и неорганическим системам, однако ни одна не­органическая система не обладает всей совокупностью перечис­ленных выше свойств.

43. Типы систем

Часто выделяют три типа систем: дискретный (корпускулярный), жесткий и централизованный. Первые два типа являются крайними, или предельными. Системы, относящиеся к «дискретному» типу, состоят в основном из подобных элементов, не связанных между собой непосредственно, а объединенных только общим отношением к окружающей среде. Жесткий тип систем можно рассматривать как противоположный дискретному. Часто эти системы отличаются повышенной организованностью по сравнению с простой суммой их частей и тем, что обладают совершенно новыми свойствами. Разрушение одного отдельного органа губит всю систему. Централизованный тип систем содержит одно основное звено, которое организационно, но не обязательно геометрически, находится в центре системы и связывает все остальные звенья или даже управляет ими.

44. Науки о сложных системах

СЛОЖНЫЕ СИСТЕМЫ состоят из большого числа переменных и большого количества связей между ними. Чем оно больше, тем труднее исследование объекта, выведение закономерностей его функционирования. Трудность изучения таких систем объясняется еще и тем обстоятельством, что чем сложнее система, тем больше у нее так называемых ЭМЕРДЖЕНТНЫХ СВОЙСТВ, т.е. свойств, которых нет у ее частей и которые являются следствием эффекта целостности системы. Подобные сложные системы изучает, например, метеорология— наука о климатических процессах. Именно потому, что метеорология изучает сложные системы, процессы образования погоды гораздо менее известны, чем гравитационные процессы, что, на первый взгляд, кажется парадоксом. Действительно, чем можно точно определить, в какой точке будет находиться Земля или какое-либо другое небесное тело через миллионы лет, а предсказать погоду на завтра удается не всегда? Потому, что климатические процессы представляют гораздо более сложные системы, состоящие из огромного количества переменных и взаимодействий между ними.

45. Эволюция систем

 

Эволюция должна удовлетворять трем требованиям: 1) необратимость, выражающаяся в нарушении симметрии между про­шлым и будущим; 2) необходимость введения понятия «событие»; 3) некоторые события должны обладать способностью изменять ход эволюции. Условия формирования новых структур: 1) открытость системы; 2) ее нахождение вдали от равновесия; 3) наличие флуктуации. Чем сложнее система, тем более многочисленны типы флукту­ации, угрожающих ее устойчивости. Но в сложных системах существуют связи между различными частями. От исхода конкуренции между устойчивостью, обеспечивающейся связью, и неустойчивостью из-за флуктуации, зависит порог устойчивости системы.

Превзойдя этот порог, система попадает в критическое состо­яние, называемое точкой бифуркации. В ней система становится не­устойчивой относительно флуктуации и может перейти к новой области устойчивости, т. е. к образованию нового вещества. Система как бы колеблется перед выбором одного из нескольких путей эво­люции. Небольшая флуктуация может послужить в этой точке накалом эволюции в совершенно новом направлении, который резко изменит все ее поведение. Это и есть событие. В точке бифуркации случайность подталкивает то, что остаются от системы, на новый путь развития, а после того, как один из многих возможных вариантов выбран, вновь вступает в силу детерминизм — и так до следующей точки бифуркации. В судьбе случайность и необходимость взаимно дополняют друг друга. Главенствующую роль в окружающем мире  играют не порядок, стабильность и равновесие, а неустойчивость и неравновесность, т.е. все системы постоянно флуктуируют. В особой точке бифуркации флуктуация достигает такой силы, что организация системы не выдерживает и разрушается, и принципиально невозможно предсказать: станет ли состояние системы хаотическим или она перейдет на новый более дифференцированный и высокий уровень упорядоченности, который называется диссипативной структурой. Новые структуры называются диссипативными, потому что для их поддержания требуется больше энергии, чем для поддержания более простых структур, на смену которым они приходят. Диссипативные структуры существуют лишь постольку по­скольку система диссипирует (рассеивает) энергию и, следователь­но, производит энтропию. Из энергии возникает порядок с увеличе­нием общей энтропии. Таким образом, энтропия — не просто безос­тановочное соскальзывание системы к состоянию, лишенному какой бы то ни было организации (как думали сторонники «тепловой смер­ти» Вселенной), а при определенных условиях становится прароди­тельницей порядка.

 

46. Самоорганизация. Антиэнтропийные процессы

    Характерной особенностью развивающихся систем является их способность к самоорганизации, которая проявляется в самосогласованном функционировании системы за счет внутренних связей с внешней средой. В процессе самоорганизации системы выделяют две основные фазы: адаптацию, или эволюционное развитие и отбор. Самоорганизующиеся системы обладают механизмом непрерывной приспособляемости (адаптации) к меняющимся внутренним и внешним условиям, непрерывного совершенствования поведения с учетом прошлого опыта. В развивающихся системах структура и функция тесно взаимосвязаны. Система преобразует свою структуру для того, чтобы выполнить заданные функции в условиях меняющейся внешней среды.     Адаптация системы к меняющимся условиям происходит благодаря появлению элементов, обладающих необходимыми для функционирования системы свойствами, причем благодаря не просто появлению таких элементов (имеется в виду не только появление новых элементов, но и возникновение у "старых" элементов новых признаков), а избыточности таких элементов-признаков. Увеличение числа сходных элементов лежит в основе прогрессивного развития систем, так как является предпосылкой для дальнейшего отбора элементов, дифференциации и интеграции структур. Вместе с тем увеличение числа сходных элементов - простейшее средство для увеличения надежности воспроизведения, для интенсификации функций и расширения связей с внешней средой. Периоду адаптации (устойчивости системы) соответствует постоянное накопление приспособительных признаков широкого значения, нарастание универсализма системы. В результате флуктуаций в системе возникают регулирующие сигналы, которые изменяют, приспосабливают структуру системы так, чтобы система продолжала функционировать необходимым образом.     Период адаптации - это период эволюционных преобразований, которые связаны лишь с количественными изменениями в системе. Структурная устойчивость при этом не нарушается. Понятие структурной устойчивости играет важную роль в теории самоорганизации.     Отбор - это средство осуществления обратной связи от внешней среды к системе, т.е. отбор информирует систему о ее положении во внешней среде. Отбор выступает как механизм, ответственный, в конечном счете, за усложнение и усовершенствование самого хранилища накопленной информации и за согласование его работы со сложными изменчивыми условиями окружения. Таким образом, процесс преобразования внешнего во внутреннее осуществляется в ходе стабилизирующего отбора, т.е. зависимое от внешних факторов развитие становится автономным.

47. Определение жизни

Жизнь - это активное, идущее с затратами поддержание (за счет постоянного обмена веществ с окруж. Средой) и матричное воспроизведение специфической и упорядоченной структуры. В живом все подчинено закону оптимума. Живые сист. обладают высокой степенью сложности, динамической упорядоченности и иерархичности своей структуры, неоднородностью в пространстве; энергия из окруж. среды используется не только для поддержания, но и для усиления своей упорядоченности. Главное свойство - поддерж. своей целостности и воспроизведение себе подобных, согласно вложенной в нее программе, риплицирующейся матричным способом.

 

 

 

49. Структурные уровни организации живого

Все  объекты  живой  и  неживой  природы  по  строению  представляют  собой  системы, для  которых  характерно  иерархическое  соподчинение  входящих  в  них  элементов, т.е.  структурных  уровней  организации. Самые  элементарные  из  них  относятся  к  области  познания  физики, - это  электроны, протоны, другие  элементарные  частицы. Затем  идут  атомные  уровни, молекулярные  уровни, изучением  которых  занимается  как  физика, так  и  химия. За  молекулярным  уровнем  следует  субмолекулярный, - уровень  исследования  работы  макромолекул, как  единого  целого ; и  так  далее, вплоть  до  уровня  организмов  и  сообществ  из  них.  Каждый  нижележащий  уровень  располагается  как  бы  в  оболочке  вышележащего  уровня  и  сохраняет  его  особенности. Изучение  каждого  уровня  организации  живой  материи  должно  иметь  биологический  смысл, т.е. должно  быть  направлено  на  изучение  феномена  жизни, а  не   просто  структуры  ее  физико-химической организации.

52. Живая клетка. Единство и разнообразие

Клетка — это элементарная биологическая единица, струк­турно-функциональная основа всего живого. Клетки осуществ­ляют самостоятельный обмен веществ, способны к делению (воспроизводству) и саморегуляции, т.е. обладают всеми свой­ствами живого. Образование новых клеток из неклеточного ма­териала невозможно, размножение клеток происходит только благодаря делению. Органическое развитие следует рассматри­вать как универсальный процесс клеткообразования. В структу­ре клетки выделяют мембрану, отграничивающую содержимое клетки от внешней среды; цитоплазму, представляющую собой соляной раствор с растворимыми и взвешенными ферментами и молекулами РНК; ядро, содержащее хромосомы, состоящие из молекул ДНК и присоединенных к ним белков. Различают два способа деления клеток: митоз и мейоз. Митоз — деление кле­точного ядра на два дочерних с наборами хромосом, идентичны­ми набору хромосом родительской клетки. Митоз характерен для всех клеток, кроме половых. Мейоз — деление клеточного ядра на четыре дочерних ядра, в каждом из которых содержится вдвое меньше хромосом, чем в родительской клетке. Такой спо­соб деления характерен только для половых клеток.

Клеточная теория строения живых организмов стала убеди­тельным аргументом в пользу идеи единства происхождения жизни на Земле и оказала существенное влияние на формирова­ние современной научной картины мира.

 

 

53. Возникновение жизни. Теория Опарина. Опыт Миллера

Согласно гипотезе советского ученого А. И. Опарина о происхождении жизни на Земле, в воде было растворено огромное количество химических веществ, которые, вступая между собой в различные реакции на протяжении миллиардов лет, привели к образованию органического вещества.

Американский ученый С. Миллер смоделировал первичную атмосферу Земли и синтезировал жир­ные кислоты, уксусную и муравьиную кислоты, мочевину и ами­нокислоты путем пропускания электрических зародов через смесь инертных газов. Таким образом было продемонстрировано, как под действием абиогеннных (химическая эволюция) факторов возможен синтез слож­ных органических соединений.

 

55. Учение Вернадского

 

Центральной идеей В.И. Вернадского стало представление о живом веществе — совокупности всех живых организмов на планете. По его мнению, живое вещество составляет незначительную по объему и весу часть биосферы, однако оно является ее определяющим компонентом. Живые организмы — та геохимическая сила, которая играет ведущую роль в форми­ровании облика нашей планеты.

Учение В.И. Вернадского о ноосфер не сложилось в законченную теорию, более того, рус­ский ученый даже само понятие ноосферы употреблял в разных смыслах. В его понимании ноосфера это:

ü   новое геологическое явление, суть которого заключается в возможности человека преобразовывать Землю своим трудом и мыслью;

ü   область проявления научной мысли: «эволюционный про­цесс получает особое геологическое значение благодаря тому, что он создал новую геологическую силу — научную мысль со­циального человечества»;

ü   главный фактор преобразования и дальнейшей эволюции биосферы: «человек своей деятельностью создает новую живую природу».

Последнее определение приобрело новый смысл и особую актуальность спустя десятилетия — после возникновения моле­кулярной биологии, развития генной инженерии, опытов с клонированием и т.п.

 

56. Эволюционизм

 

На основе обобщения эволюционных знаний, полученных и различных областях естествознания, в аспекте изучения интегративных явлений в науке стали говорить об идее "глобального эволюционизма". Глобальный эволюционизм выступает как концепция, подход, целью которого является создание естественнонаучной модели универсальной эволюции, выявление общих законов природного процесса, связывающего в единое целое космогенез, геогенез, биогенез. В существующей иерархии процессов прогрессивного развития эпоха антропосоциогенеза занимает исключительное положение. Характер эволюции на этой стадии претерпевает качественный скачок -принципиально новые детерминанты определяют дальнейшую эволюцию. Этот этап выявляет глубокие связи между феноменом Человека и глобальными физическими свойствами окружающего его Космоса. Поскольку как концепция глобального эволюционизма, так и проблематика антропного принципа в космологии получают различные интерпретации и оценки, представляет интерес осуществить сугубо философский анализ их положения. В этой статье проводится анализ теоретико-познавательных предпосылок рассматриваемых концепций, дан логико-методологический анализ статуса понятия глобальный эволюционизм и антропологического принципа. Необходимо остановиться на выяснении смысла употребления термина "универсальная" по отношению к понятию "эволюция". Понятие универсальности используют в двух смысловых значениях: относительном и абсолютном. Относительно универсальные понятия применимы ко всем объектам, известным в данную историческую эпоху, абсолютно универсальные применимы как ко всем известным объектам, так и к любым объектам за пределами данного исторически ограниченного опыта. На какой же тип универсальности претендует понятие "глобальный эволюционизм". Известно, что такие относительно универсальные понятия,  как качество, количество, пространство, время, движение, взаимодействие и т.п. являются результатом обобщения истинных теорий, относящихся как к природе, так и к обществу. Понятие "глобальный эволюционизм" имеет аналогичное происхождение, являясь обобщением эволюционных знаний разных областей естествознания: космологии, геологии, биологии. Таким образом, можно утверждать, что понятие "эволюция", аналогично изложенному выше, является относительно универсальным. Все такие относительно универсальные понятия содержат абсолютно универсальную компоненту. Термин "глобальный" в контекст понятия "эволюция" и указывает на наличие такой компоненты. "Глобальный эволюционизм" объясняет такое известное понятие, как, например, "эволюция" и предсказывает новое понятие, например, "самоорганизация".

 

60. Будущее науки

Любые идеи о будущем, даже если они хорошо обоснованы и весьма правдоподобны, обречены остаться на уровне прогно­зов. Глав­ный фактор— информационно-технологический бум. Мы под­ходим к созданию «сетевого общества», в котором люди будут связаны между собой так, как никогда ранее». Новое сетевое об­щество может походить как на большой иерархически организо­ванный муравейник, так и на общество свободных людей. Для нынешнего этапа развития культуры характерно возрас­тание интереса к мистическим учениям и магическим практи­кам, очередная, уже не первая по счету, волна ремифологизации захлестнула современный мир. В.С. Степин предлагает различать класси­ческую, неклассическую и постнекпассическую формы рацио­нальности и соответствующие им типы науки. Классическая рациональность связана с такими способами постижения дей­ствительности, при которых субъект полностью исключается из системы познания. Классическая рациональность имеет уста­новку на объективированное познание действительности, при котором влияние человека на познавательный процесс не учиты­вается. Классическая рационалистическая парадигма рассматри­вает науку как абсолютное знание, существующее вне какого-либо социокультурного контекста. Неклассическая рациональность характеризуется осознани­ем неустранимого влияния познавательных средств на объект и процесс исследования. Неклассическая рационалистическая па­радигма учитывает влияние человека на познавательный про­цесс, однако по-прежнему не осознается социокультурная, миро­воззренческая обусловленность научного познания. Постнеклассическая рациональность связана с пониманием неразрывной связи между ценностно-смысловыми структурами сознания познающего субъекта и характером его познавательной активности. Человек влияет на результаты познания в силу на­личия у него специфических ценностных установок, которые формируются с опорой на вненаучный контекст. Таким образом, в рамках постнеклассической парадигмы осознается связь по­знавательной деятельности, в том числе и научной, с социо-культурным контекстом, в котором эта деятельность осуществ­ляется. Требование учета и истолкования ценностей становится предпосылкой получения объективных знаний о мире. Для пост-неклассической науки характерно развитие междисциплинарных комплексных исследований, направленных на решение не столько внутринаучных, сколько внешних для науки экономи­ческих, социальных, политических и культурных задач. Совре­менная постнеклассическая наука рассматривает мир как единое изменяющееся целое, законы которого одинаковы на всех уров­нях. Естествознание из ценностно-нейтрального знания, каким оно представляло себя на протяжении нескольких веков, превра­щается в аксиологически ориентированное, предполагающее введение этических, эстетических и т.п. норм в научное иссле­дование. Сейчас наука находится на постнекласси­ческой стадии развития и совершенно определенно можно ска­зать, что на смену постнеклассической науке со временем при­дут иные формы. Научное знание носит исторический характер, оно изменяется вместе с развитием культуры. Поэтому следует говорить не об исчезновении или умирании науки, а о ее транс­формации. Возможно, мы стоим на пороге новой научной рево­люции, следствием которой станет радикальное изменение на­ших представлений о мире, новый прорыв человеческого духа.