Билеты по Курсу физики для гуманитариев СПБГУАП

Страница 6

(32) ОТВЕТ ОТСУТСТВУЕТ! (Волновая ф-я; ур-е Шредингера).

(33) ОТВЕТ ОТСУТСТВУЕТ! (Соотношение неопределенностей Гейзенберга).

Внимание! В след-м разделе некоторые вопросы перекрываются. Для гарантированно-хорошего ответа на экзамене след. ознакомится с всеми 3 вопрсами (? 34, ? 35, ? 36).

(34) В настоящее время конц-я самоорганизации получает все большее распростран не только в естествознании, но и в соц-но гуманитарных разделах наук. Большинство наук изучает процесы эволюции систем и они вынуждены анализировать механизмы их самоорганизации. Мы под самоорганизацией будем подразумевать явл-я, процесы , при кот. системы (механические, химические, биологические и т.д.) переходят на все > сложные уровни, характеризуемые своими законами, кот. не сводятся только к законам предыдущего у-ня. Такие примеры мы расматривали в предыдущих разделах. Концепция самоорганизации в настоящее время становится парадигмой. Обычно под парадигмой в науке подразумевают фундаментальную Т., кот. применяется для объяснения широкого круга явлений, относящихся к соответствующей облти ислед Примерами таких теорий могут служить классическая механика Ньютона, эволюционное учение Дарвина или квантовая физика. Сейчас знач. понятия парадигмы еще больше расширилось, поскольку оно применяется не только к отдельным наукам, но и к междисциплинарным направл-ям ислед

(35) Принцип Обратной Связи. Типичным примером таких междисциплинарных парадигм явл. возникшая полвека назад кибернетика и появившееся четверть в. спустя синергетика. Под синергетикой в настоящее время подразумевают область научных ислед., целью кот. явл. выявление общих законмрностей в процессах образования , устойчивости и разрушения упорядоченных временных и пространственных структур в сложных неравновесных сист. различной природы (физических, химических биологических , экологических, социальных).

(36) Синергетика и Кибернетика. Определим, что лежит в основе кибернетики и синергетики. Кибернетика в основном занималась анализом динамического равновесия в самоорганизующихся сист Она опиралась на принцип отрицательной обратной связи , сглсно кот всякое отклонение системы корректируется управляющем устройством после получения сигнала информации об этом. Мы с вами сталкивались с таким примером, когда расматривали знаки в уравнениях Максвелла, связывающих магнитные и электрические поля. Отрицательный знак в законе Фарадея и означал, что воздействие корректируется в сторону его уменьшения. Другой пример. Сам отец кибернетики Н.Винер рассказывал, как возникла эта наука. Она возникла, когда стали изобретать самонаводящиеся зенитные системы. В этих сист. встретились с такой ситуацией, когда неправильно поданный корректирующий сигнал приводил к выходу из строя всей системы наведения. В общем речь шла о том, что в сист-е, развивающейся по заданным законам, связь должна быть отрицательной. Пояснение вышесказанному дается рис. 5.1. В синергетике исследуются механизмы возникновения новых состояний, структур и форм в процесе самоорганизации, а не сохранения или поддержания старых форм. Она опирается на принцип положительной обратной связи, когда изменение, возникшее в сист-е, не подавляется или корректируется, а наоборот, накапливаются и приводят к разрушению старой и возникновению новой системы. С тчки зрения приведенного Н.Винером примера процес саморазрушения зенитного комплекса мог быть описан с синергетических позиций. В то время этот процес считался сугубо отрицательным и его старались подавить. Для хар-еристики самоорганизующихся процесов применяют различн. термины, начиная от синергетических и кончая неравновесными и даже автопоэтическими или самообновляющимися. Однако, все они выражают 1 и туже идею. В дальнейшем у нас речь пойдет о самоорганизующихся сист., кот. явл. открытыми системами , находящимися вдали от тчки термодинамического равновесия. Идеи эволюции систем (космогонические, биологические, физические) получили широкое признание в науке. Однако,вплоть до настоящего времени, они формулировались интуитивными понятиями. Терминологический и научный подход развивается только в настоящее время. В раних теориях эволюций основное внимание обращалось на воздействие окружающей среды на систему. Мы > подробно это рассмотрим в Т. эволюции Дарвина. В дарвинской Т. Т. происхождения новых видов растений и животных путем ественого отбора главный акцент делался на среду, кот. выступала в кач. определяющего фактора. Разумеется, внешние усл-я среды оказывают огромное влияние на эволюцию, но это влияние не в меньшей степенизависит также и от самой системы, ее состояния и внут. предрасположенности. Приведем 2 примера. У нас есть водяной пар, при его охлаждении он переходит в новую структуру в виде кристаллов.Систем > организованных, чем хаотически двигающиеся молекулы воды. Но, этот процес как выясняется, может происходить только тгда, когда в самой среде есть дополнительные центры кристаллообразования. Т. е. необходимым усл. явл. сама среда и ее взаимосвязи. Другой пример. Лазеры. В лазерах хаотическое спонтанное излучение превращается в строго организованное индуцированное, следствием чего и появл. монохроматическое излучения. В этих примерах мы не использовали точные хар-еристики упорядоченности или самоорганизованности структуры. В след-м разделе мы введем меру упорядоченности структуры энтропию и свяжем с ней протекание процесов. С тчки зрения парадигмы самоорганизации стало ясным, что усл. развития не только живых, но и динамических систем вообще явл. взаимдействие системы и окружающей среды. Только в результате такого взаимдейст. происходит обмен веществом, энергией и информацией между системой и ее окружением. Благодаря этому возникает и поддерживается неравновесность, а это в свою очередь приводит к спонтанному возникновению новых структур. Таких как кристаллы или лазерное излучение.

(34) Самоорганизация как основа эволюции. Тким обрзом , самоорганизация возникает как источник эволюции систем, так как она служит началом процеса возникновения качественно новых и > сложных структур в развитии системы. Чтобы понять, почему самоорганизация выступает в основе эволюции, необходимо сказать несколько слов о флуктуациях и хаосе. Рассмотрим такую систему, как газ. Молекулы газа двигаются случайно, хаотично. Однако, в опытах с броуновским движением мы видим, что случайные, хаотичные движения молекул (микросистем) могут привести и к коллективному движению макроскопических частиц. Флуктуации представл. собой случайные отклонения системы на микро уровне. Но результат их действия может сказаться и на макро уровне, причем непредсказуемым обрзом. В критич. точке эволюции ,как правило, открывается несколько возможностей. Какой путь при этом выберет сист., в значит. степени зависит от случайных факторов. И в целом поведение системы нельзя предсказать с полной достоверностью. Мы с вами расматривали этот вопр в разделе Физика возможного. Мы даже указали границы случайности в поведении системы. В микромире выбор поведения системы определен только с точностью до соотношения неопределенностей Гейзенберга. Фактически мы показали, что в самой сист-е заложен хаос, неопределенность. И эта неопределенность в критических точках поведения системы может привести к развитию новой структуры с не предсказанными свойствами.

(37) ЕСТЕСТВЕННО - НАУЧНАЯ И ГУМАНИТАРНАЯ КУЛЬТУРЫ Ученые и специалисты насчитывают > 170 определений понятия культура. Это свидетельствует о универсальности даного явл-я человского общства. Понятием культура обозначают и обычные явл-я, и сорта растений и умственные кач-ва чела, и образ жизни, и систему положительных ценностей и так далее. В таком контексте все созданное челом есть культура. Мы используем одно из определений культуры, кот. связано с ее инструментальной трактовкой. Культура - это сист. ср-в человской деят-ти, благодаря кот. реализуются действия индивида, групп, человечества в их взаимодействии с природой и между собой. Эти ср-ва создаются людьми , постоянно меняются и совершенствуются. Принято выделять 3 типа культуры: материальную, социальную и духовную. Материальная культура -совокупность ср-в бытия чела и общства. Она вкл разнообразные факторы: орудия труда, технику, благсост-е чела и общства. Социальная культура - это сист. правил поведения людей в различн. видах общения. Она вкл этикет, профессиональную, правовую, религиозную и т. д. разновидности деят-ти чела. Более подробно содержательная часть 1ой и 2й культур изучается в других дисциплинах. Духовная культура - это составная часть культурных достижений человечества. Осн. виды духовной культуры - мораль, право, мировоззрение, идеология, иск-во, наука и т.д. Кажд из этих видов духовной культуры сост. из относит. самостоятельных частей. Эти части взаимосвязаны и относятся к духовной культуре человечества. Под наукой в настоящее время понимают ту сферу человской деят-ти, ф-я кот. - выработка и теоретич систематизация объективн. знаний о действит-ти. Сист. наук условно делится на ественые, общественные и технические науки. В науке принято выделять систему знаний о природе - естествознание, кот. явл. предметом естественнонаучной культуры и систему знаний о позитивно значимых ценностях бытия индивида, групп , гос-ва, человечества - гуманитарные науки или гуманитарную культуру. До того, как наука оформилась в самостоятельную часть культуры человечества, знания о природе и ценностях общ-веной жизни входили в иные состояния духовной культуры : практ. опыт, мудрость, народная медицина, натурфилософия и т.д. Взаимосвязь естественнонаучной и гуманитарной культур закл. в след-м: * они имеют единую основу, выраженную в потребностях и интересах чела и человечества, в создании оптимальных усл-ий для самосохранения и самосовершенствования; * осуществляют взаимообмен достигнутыми результатами; * взаимно координируют в процесе развития человечества; * явл. самостоятельными ветвями единой системы знаний науки и духовной культуры в целом. Мы являемся свидетелями того, как социологи, юристы, экономисты, менеджеры и друг. специалисты - гуманитарии начинают применять в своей работе системный подход, идеи и методы кибернетики и Т. информации, знание фундаментальных законов естествознания и в частности физики. Поясним вышесказанное примерами из практики. Юрист разбирает дело о столкновении судов. Конечно, ему нужно знать законы, приняты в мировой практике судовождения. Но, с другой стороны, if он не знает, что такое маса, радиус поворота, скорость, ускорение и т. д. , он не сможет реально применить свои профессиональные знания. Социолог изучает общ-ное мнение путем опроса. Но как он сможет оценить степень достоверности результатов, if не имеет представление о Т. вероятности и Т. погрешностей. Без знания этих разделов ественых наук, результаты его предсказаний не будут представлять практической цености. Менеджер рекламирует изделие какого - то предприятия. Хорошо известно, что на выставках или просмотрах первые вопросы всегда касаются техн. сторон изделия. Конечно, полностью ответить на такие вопросы может только специалист, имеющий хорошую фундаментальную естественнонаучную подготовку. Однако разбираться в этих вопросах должен и менеджер. Существует и другая сторона рассматриваемого вопроса. Наука часто обвиняется в тех грехах, в кот. повинна не столько она сама, сколько та сист. институтов, в рамках кот. она функционирует и развивается. В настоящее время очевидно, что развитие науки может приводить к отрицательным последствиям влияющем на все челоство в целом. Актуальным становится вопр о соц. ответственности всех людей, а не только ученых за возможность юзания из открытий и достижений. В настоящее время сформировалась направл., называемое этикой науки, дисциплине, изучающей нравственные основы научн. деят-ти. В кач. примера можно привести пример из истор. 2й мировой войны. Р.Оппенгеймера называют отцом атомной бомбы. Он являлся координатором и руководителем проекта создания атомной бомбы. Она была создана и испытана сначала в Неваде, а потом и в Хиросиме и Нагасаке. Позднее Оппенгеймер, осознавая тяжесть ответственности, ушел из проекта и стал заниматься деятельностью, направленной на предотвращение юзания атомных бомб. Вышесказанное утверждает нас в мысли, что представляется весьма важным познакомится с осн. концепциями естествознания. Это необходимо для того, чтобы: во перв., сознательно применять их в своей деят-ти, во вторых, чтобы получить > ясное и точное представление о современ. научн. картине мира, кот. дает естествознание. Необходимость применения естствено научных методов и законов в практической деят-ти гуманитарных специальностей и привело к постановке того курса, кот. мы будем изучать: Физика для гуманитариев.