Естествознание как наука - Биология и естествознание курс лекций

Главная

Биология и естествознание
Естествознание как наука

Особенности естественнонаучного познания, его методы и история формирования. Панорама современного естествознания, тенденции его развития. Структурные уровни функционирования материи. Оболочки Земли, их роль и организация. Происхождение и сущность жизни.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Лекция 1. Особенности естественнонаучного познания
Естественнонаучная и гуманитарная культуры.
Человек существует в природе. Способ существования - деятельность.
Многие естественнонаучные законы и принципы справедливы и в общественных науках. Например, принцип обратной связи, самоорганизация и т.д.
Три способа познания: аналитический - наука, художественный, чувственный, порой иррациональный - искусство, реконструктивно-пророческий, по большей части иррациональный - религия.
Метод (от гр. Methodos - путь к чему-либо, способ)- совокупность приемов и операций практического и теоретического освоения действительности.
Область знания, которая специально занимается изучением методов - методология. гр. Logos - учение ).
Наблюдение - метод получения первичных знаний; научное наблюдение характеризуют целенаправленность, планомерность, активность.
Эксперимент - контролируемое воздействие на исследуемый объект. Характеризуется воспроизводимостью.
Измерение - получение количественных закономерностей.
Абстрагирование - переход от чувственно-конкретного к абстрактному, отвлечение от каких-либо менее существенных сторон объекта - идеализация (материальная точка, идеальный газ и т.д. )
Мысленный эксперимент - оперирование идеальными образами (Галилей).
Формализация - особый подход, использующий специальную символику - формализованные искусственные языки; характерна моносемичность - однозначность терминов - но разная для разных наук.
1) Теокосмогонические мифы - высшая форма мифотворчества, которая содержит зародыши научного знания. Гесиод «Теогония»: первичное состояние мира - Хаос усложнение и организация мира от Хаоса к Космосу представление о периодической гибели Космоса и переход к Хаосу и вновь возрождение Космоса.
2) Естествознание начинается с вопроса: из чего состоит все? Субстанция мира - единое основание многообразия вещей.
3) Европейская наука началась с Милетской школы (VI в до н.э.) - Фалес (субстанция - вода), Анаксимандр (апейрон - некое вечное беспредельное, безграничное, бесконечное начало), Анаксимен (воздух ).
4) Гераклит из Эфеса (огонь - самое изменчивое и подвижное вещество).
5) Пифагорейский союз VI - IV вв до н.э. («Все есть число»). Математика как средство познания мира.
6) Элейская школа - основал Ксенофан. Известны Парменид (два пути познания: путь истины и путь мнения), Зенон (субстанция - бытие как таковое). Апории Зенона.
7) Софисты (платные учителя риторики, логики, философии) - могли доказать что угодно. Не верили в познаваемость мира. Например, Георгий: «Ничего не существует, если бы и существовало, то было бы непознаваемо; если бы и было познаваемо, то не было бы передаваемо другим».
8) Аристотель - первый исследователь природы (лучший ученик Платона - «Платон мне друг, но истина дороже», учитель Александра Македонского).
Идеи не могут существовать отдельно от вещи (противоположно Платону).
Мир состоит из вещей. Каждая вещь - соединение материи и формы. Чтобы стать вещью, материя должна принять форму.
1) мир делится на надлунный (идеальный, где возможно движение только по окружности) и подлунный. Основной закон механики Аристотеля: в подлунном мире v ~ F (скорость пропорциональная силе). Объяснение - теория импетуса (Филопон) - «движущая сила» у каждого движущегося тела.
2) движение - естественное (легкое - вверх, тяжелое - вниз) и насильственное.
3) каждый организм = реализация определенной формы. Животные - кровяные, бескровные (беспозвоночные), между животными и растениями - губки, медузы.
4) Геоцентризм (Земля в центре мира) - Птолемей создал теоретическую базу. Теория эпициклов для объяснения некругового вращения планет.
Основоположники атомизма- Демокрит и Эпикур в Греции, Тит Лукреций Кар - в Древнем Риме.
Развитие математики - Пифагор (ввел понятие иррациональности), Евклид метод аксиом, основатель геометрии Евклида. Архимед (определил значение числа ? ,положил начало гидростатике, создал множество механических приспособлений, один из последних представителей античного естествознания)
В античной науке познавательный элемент был больше, чем ценностный ( П › ц ).
В Европе - усиление влияния Церкви. Философия - «служанка» богословия. (Ц > п), Бог - высшая ценность.
Упадок европейской науки до XIII вв. На Востоке - прогресс науки. На арабский язык были переведены основные труды древнегреческих ученых - в VIII-IX вв. Мухаммад аль-Баттани (астрономические таблицы), Ибн - Юнас (тригонометрия, лунные и солнечные затмения),Ибн аль-Хайсам (оптика), Ибн-Рушд (виднейший философ и естествоиспытатель, считавший своим учителем Аристотеля).
В XIII в начался подъем европейской науки. Оксфордский университет.
Естествознание эпохи Возрождения. Первая научная революция
Конец XV-XVI веков - переход от Средневековья к Новому времени - эпоха Возрождения (возрождение культурных ценностей античности).
1) Первая научная революция связана с появлением гелиоцентрического учения польского астронома Николая Коперника (1473 - 1543). Труд «Об обращениях небесных сфер». Объяснение движения планет без эпициклов. Земля - одна из планет Солнечной системы. Учение было запрещено церковью.
Однако на основе гелиоцентрической системы в 1582 г. была проведена церковная реформа календаря: на смену юлианскому пришел григорианский.
2) Итальянский мыслитель Джордано Бруно (1548-1600) пошел дальше Коперника - бесконечность Вселенной, множественность миров. Сожжен на Площади Цветов в Риме в 1600 г. как нераскаявшийся еретик.
3) Появление методологии - Фрэнсис Бэкон, Рене Декарт (Картезий). Главная ценность - объективное познание мира.
4) Галилео Галилей (1564 - 1642). Новое механистическое естествознание. Блестящий экспериментатор. Естественнонаучное обоснование гелиоцентрической системы в труде «Диалог о двух системах мира - Птолемеевской и Коперниковой». Суд инквизиции, отречение от взглядов.
5) Первые теоретические концепции, объясняющие фундаментальные характеристики живого.
6) Научная революция XVII в. завершилась творчеством Исаака Ньютона (1643-1727)
6. Естествознание Нового времени (XVII - XIX вв.)
Исаак Ньютон - дифференциальное и интегральное исчисления, важные астрономические наблюдения, завершение дела Галилея по созданию классической механики. Три закона механики, закон всемирного тяготения. Основной труд - «Математические начала натуральной философии» - 1687 г. Предложил научно-исследовательскую программу, которую он назвал «экспериментальной философией» - механистическую.
Истоки противоположности двух методов - в древности. Гераклит: «Все течет, все изменяется», Ксенофан, Парменид,Зенон - мир неподвижен, неизменен, так как всякое изменение - это противоречие, что невозможно.
На определенном этапе научного познания природы метафизический метод был неизбежен, так как облегчал процесс познания. В рамках метафизического подхода проводилась классификация явлений природы. Карл Линней «Система природы»- предложен принцип такой классификации для живой природы. Градация: класс, отряд, род, вид, вариация. 6 классов животного мира (млекопитающие, птицы, амфибии, рыбы, черви, насекомые) и 24 класса растительного. Однако Линней не усмотрел в этой классификации развития.
Дальнейшее развитие естествознания требовало его диалектизации.
7.Научная революция 18-19 веков. Крушение механистической картины мира
Сутью научной революции 18-19 вв. является диалектизация естествознания.
1) Немецкий философ Иммануил Кант (1724-1804) «Всеобщая естественная история и теория неба»- попытка исторического объяснения происхождения Солнечной системы.
2) Пьер Симон Лаплас «Изложение системы мира» - независимо от Канта пришел к тем же выводам. Космогоническая гипотеза Канта-Лапласа.
3) в XIX в идеи развития распространились на все естествознание. Английский естествоиспытатель Чарльз Лайель (1797-1875) «Основы геологии» - идеи геологического эволюционизма.
4) Чарльз Роберт Дарвин (1809-1882) «Происхождение видов в результате естественного отбора». Развитие- это условие существования вида, условие его приспособления к окружающей среде.
5) Ботаник Маттиас Якоб Шлейден (1804-1881), биолог Теодор Шванн (1810-1882)- создатели клеточной теории (все растения и животные состоят из клеток).
6) Широкомасштабное единство, взаимосвязь в материальном мире продемонстрирована с открытием закона сохранения и превращения энергии. Первооткрывателями его считаются немецкий врач Юлиус Роберт Майер (1814-1878) и английский исследователь Джеймс Прескотт Джоуль (1818-1889). Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц (1821-1894) увязал этот закон с принципом невозможности вечного двигателя.
7) Немецкий химик Фридрих Вёлер (1800-1882) - синтезировал первое искусственное органическое вещество - мочевину.
8) Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) - периодическая таблица элементов.
9) Французский биолог Жан Батист Пьер Ламарк (1744-1829)- гипотеза эволюции живой природы.
а) градации (стремление к совершенству),
б) прямого приспособления к условиям внешней среды.
а) изменения органов под действием упражнений,
б) наследования признаков новыми поколениями.
Механистические взгляды на материальный мир господствовали до XIX века. Все закономерности материального мира сводились к законам механики. С открытием электрического заряда пришлось пересматривать взгляды.
1) Француз Шарль Огюст Кулон (1736-1806) - закон взаимодействия электрических зарядов.
2) Англичанин Майкл Фарадей (1791-1867) ввел в науку понятие электромагнитного поля. Кроме вещества, в природе существует еще и поле.
3) Англичанин Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879) «Трактат об электричестве и магнетизме»- математическая теория электромагнитного поля.
4) Немец Генрих Рудольф Герц (1857-1894) экспериментально подтвердил теоретические выводы Максвелла.
Естественнонаучная революция 20 века.
В конце XIX - начале XX века был сделан каскад научных открытий, которые привели к коренному пересмотру физической картины мира.
1) Французский физик Антуан Анри Беккерель (1852-1908) открыл явление спонтанного излучения солей урана.
2) Французские физики Пьер Кюри (1859-1906) и Мария Склодовская-Кюри (1867-1934) открыли новые радиоактивные элементы.
3) Английский физик Джозеф Джон Томсон (1856-1940) открыл первую элементарную частицу - электрон и предложил первую модель атома.
4) Английский физик Эрнест Резерфорд (1871-1937) предложил новую, планетарную модель атома. Она основывалась на экспериментах Ганса Гейгера (1882-1945) и Эрнста Марсдена (1889-1970).
5) Датский физик Нильс Бор (1885-1962) разработал квантовую теорию строения атома. Постулаты: в атоме существуют дискретные (стационарные) состояния, в которых атом не излучает. При переходе из одного состояния в другое атом излучает или поглощает квант энергии.
6) Немецкий физик Макс Планк (1858-1947) положил начало квантовой теории, выдвинув гипотезу о дискретном испускании электромагнитного излучения.
7) Альберт Эйнштейн (1879-1955) дополнил гипотезу Планка положениями, что электромагнитное излучение распространяется и поглощается порциями (квантами). Создал теорию относительности, основанную на том, что пространство и время не абсолютны.
8) Французский ученый Луи де Бройль (1892-1987) выдвинул идею о волновых свойствах материи. Корпускулярно-волновой дуализм.
9) Появилась электроника - наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов, используемых для передачи, обработки и хранения информации. В 1940 г американский математик Норберт Виннер предложил использовать в вычислительных машинах не десятичную, а двоичную систему счисления, разработанную Джоржем Булем в 19 в. На основе идей Виннера была создана общая теория информации и связи.
10) Этапы развития электронно-вычислительной техники. 1-е поколение - ламповые вычислительные машины. Второе поколение - полупроводниковые ЭВМ. В середине 60х годов появились интегральные схемы. На них основано третье поколение ЭВМ. В начале 80х годов стали выпускать микросхемы, содержащие до 100 тыс. элементов в кубическом сантиметре. Сейчас выпускают большие и сверхбольшие интегральные микросхемы (более млн. элементов). Один из путей развития электроники - создание микросхем на основе белковых структур.
Лекция 4. Современное естествознание
Панорама современного естествознания. Тенденции развития.
Новые явления и процессы, имевшие место в развитии естествознания и техники в первой половине XX века (открытие цепной ядерной реакции - О. Ган, Ф. Штрассман, Л. Мейтнер и О. Фриш), подготовили уникальное событие, получившее наименование научно-технической революции (НТР), которая началась во второй половине XX века, когда совпали по времени и научная и техническая революции.
Первый этап НТР начался в 50х годах ХХ в.
1) В 1953 году была раскрыта структура дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), что послужило началом интенсивных исследований в химии и биологии.
2) В 1954 году была построена первая в мире атомная электростанция в Обнинске.
3) Появилась кибернетика. Электронно-вычислительная техника.
4) Космические исследования. Ракетно-космическая техника.
Второй этап НТР начался со второй половины 70х годов и продолжается до сих пор.
1) В последние десятилетия биология достигла грандиозных успехов, когда сумела заглянуть внутрь живой клетки и понять биологические механизмы на уровне молекулярных взаимодействий. Генная инженерия. Расшифровка генома человека.
2) Новые технологии: гибкие автоматизированные производства, лазерная технология, биотехнология и др.
3) Информатизация общества на основе персональных компьютеров. Интернет.
4) Нанотехнологии, оптоэлектроника, электроника высоких скоростей.
Корпускулярная и континуальная концепции описания природы. Корпускулярно-волновой дуализм.
Поле - сплошная среда, имеющая различные параметры (поле скоростей, температур и т.д.)
Дискретность - «зернистость» - означает делимость пространства- времени, строения и форм движения (скачки). (Например, множество целых чисел).
Континуальность - непрерывность, целостность объекта. (Например, множество действительных чисел).
Луи де-Бройль: все микрообъекты обладают корпускулярными и волновыми свойствами. E = h?, E=mc2, ?=h/mv.
Порядок и беспорядок в природе. Хаос.
Существует различие между обратимыми и необратимыми процессами. Законы классической механики являются обратимыми.
Характер протекания процессов в природе определяется II началом термодинамики, согласно которому в природе возможны процессы, протекающие только в одном направлении - в направлении передачи тепла только от более горячих тел к менее горячим.
В обратимых процессах сохраняется некоторая физическая величина, названная Клаузиусом энтропией. В необратимых процессах энтропия возрастает. Людвиг Больцман связал энтропию S с натуральным логарифмом статистического веса W (или термодинамической вероятности макросостояния, то есть числом микросостояний, которыми может быть осуществлено каждое макросостояние). S = k lnW (k - постоянная Больцмана).
Энтропия - мера неупорядоченности системы (хаоса). Энтропия возрастает по мере увеличения беспорядка в системе. Любая изолированная физическая система обнаруживает с течением времени тенденцию к переходу от порядка к беспорядку.
По Эддингтону возрастание энтропии, определяющее необратимые процессы, есть «стрела времени».
Лекция 5. Структурные уровни организации материи
Сложился культурно-исторический подход к анализу развития естествознания.
парадигма (гр.пример, образец) - признанные всеми научные достижения, система теоретических представлений и философских обобщений.
В основе «жесткого ядра» физической исследовательской программы лежит базисная теория. Например, квантовая теория поля, как базисная, формирует целый ряд фундаментальных теорий: атомная физика, ядерная физика, физика элементарных частиц и т.д.
Типы физических исследовательских программ: механистическая (Ньютон), релятивистская (Эйнштейн), квантово-полевая (Планк), в настоящее время строится теория Суперобъединения (единая теория поля).
Структурные уровни организации материи. Микро-, макро- и мегамиры. Пространство и время.
Взаимодействие Частицы Максимальн. радиус действ. Относит. интенсивн. Кванты сильное адроны 10-15 м 1 глюоны
электромагнитное все заряж. ч-цы ? 10-3 фотоны слабое все ч-цы, кроме фотона 10-18 м 10-14 бозоны (W+,W-,Z) гравитац. все ч-цы ? 10-36 гравитоны
Элементарные частицы: 36 кварков и антикварков, 8 глюонов, 12 лептонов, фотон - всего 57 элементарных частиц.
Микромир - объекты, меньшие 10-6м, наблюдаемые с помощью приборов.
Макромир - доступный наблюдению человека - от 10-6м до порядка 1 астрономической единицы (150 млн.км -большая полуось земной орбиты).
Мегамир - все за пределами солнечной системы (границы наблюдаемой Вселенной -10 26м).
Ньютон ввел понятия абсолютного пространства и абсолютного времени, которые не связаны с материей, однородны и изотропны. (Это субстанциональная концепция) Р.Декарт - ввел систему координат евклидовой геометрии. (В реляционной концепции пространство и время рассматриваются как системы отношений между взаимодействующими объектами).
Н.И. Лобачевский и Георг Риман - предложили неевклидовы геометрии. Пространство и время составляют континуум, свойства которого зависят от материи.
В настоящее время пространство и время трактуются как формы существования материи. Они неразрывно связаны между собой, их единство проявляется в движении и развитии материи.
Наше пространство трехмерно. (Но в принципе возможны Вселенные с другим числом пространственных измерений). Свойства пространства зависят от скорости движения системы отсчета, от наличия гравитационных полей.
Время течет в одном направлении - от прошлого к будущему. Ход времени зависит от скорости протекания процессов (химическое, биологическое, геологическое время - 1 секунда геологического времени = 100 тыс. лет исторического), зависит от скорости движения инерциальной системы отсчета
Современная физика связывает необратимость времени с необратимыми тепловыми процессами.
Некоторые принципы современной физики.
Современная физика, как и классическая, признает объективное существование физического мира, однако отказывается от наглядности.
1. 1.Близкодействия - взаимодействие распространяется с конечной скоростью, через поле (ранее Р.Декарт ввел принцип дальнодействия - мгновенно на любом расстоянии). Максимальная скорость - скорость света в вакууме.
2. Целостности - существует взаимодействие частиц с определенными состояниями физического вакуума, частицы могут рождаться из физического вакуума.
3. Запрета (Паули) - для фермионов: две тождественные частицы не могут находиться в одном квантовом состоянии.
4. Тождественности - состояния системы, полученные перестановкой тождественных частиц местами, нельзя различить ни в каком эксперименте.
5. Симметрии волновой функции для системы тождественных частиц - (симметрия - инвариантность свойств системы при некоторых преобразованиях ее параметров) - существует обменное взаимодействие между частицами (Гейзенберг).
6. Эквивалентности - (в основе ОТО)- ускорение эквивалентно однородному полю тяготения. Следствие - равенство инертной и гравитационной масс.
7. Соответствия (Н.Бор) - любая неклассическая теория в предельном случае переходит в классическую. (Пример - СТО - классическая механика).
8. Неопределенности (В.Гейзенберг) - невозможность одновременно точного определения координаты и импульса частицы: ?x.?px?h.
9. Дополнительности - волновое и корпускулярное описания микропроцессов не исключают, а дополняют друг друга. Этот принцип утверждает зависимость описания поведения физических объектов от условий наблюдения.
10. Суперпозиции - два тела взаимодействуют друг с другом независимо от наличия других тел.
11. Относительности (Галилея - в классической механике, Эйнштейна - в релятивистской): все инерциальные системы отсчета (ИСО) равноправны относительно любых физических явлений. Релятивистская физика отказывается от принципов механистического детерминизма.
Лекция 6. Состояние и способы его описания
Динамические и статистические закономерности в природе.
Понятие состояния - центральный элемент физических теорий - совокупность данных, характеризующих объект в данный момент времени. Для задания состояния системы необходимо:
1) определить параметры состояния - совокупность физических величин, описывающих явление,
2) выделить начальные условия (параметры в начальный момент времени),
3) 3)применить законы, описывающие эволюцию системы.
Закон - объективная, необходимая, всеобщая повторяющаяся связь между явлениями и событиями.
Структурность и системность - общие свойства материи.
Структурность - внутренняя расчлененность материи.
Системность - организованность, упорядоченность существования материи.
Единство структурности и системности - определяет существование мира как систему систем: система объектов, система свойств или отношений и т.п.
Бытие - сложноорганизованная иерархия систем, все элементы которой находятся в закономерной связи друг с другом.
Система - комплекс взаимодействующих элементов (неразложимых компонентов системы). По характеру связей между элементами системы и с окружающей средой системы делятся на:
a) суммативные (элементы автономны) и целостные (каждый элемент зависит от целостности);
b) открытые (обменивающиеся энергией, ве6ществом, информацией с окружающей средой) и закрытые (элементы взаимодействуют только между собой).
Лекция 7. Законы сохранения в макропроцессах
В 1918 г. Эмми Нётер доказала теорему, из которой следует, что если некоторая система инвариантна относительно некоторого глобального преобразования, то для нее существует определенная сохраняющаяся величина. (Каждый закон сохранения связан с какой-либо симметрией).
a. закон сохранения энергии - следствие временной трансляционной симметрии (однородности времени),
b. закон сохранения импульса - трансляционной симметрии (однородности) пространства,
c. закон сохранения момента импульса - симметрии относительно поворотов в пространстве (изотропности пространства) и т.д.
Диссипация энергии - (необратимый процесс) - переход энергии из одних форм в другие, более низкие по классу (самая низкая - тепловая энергия).
Закон сохранения и превращения энергии - всеобщий закон Природы.
В обратимых процессах S= const, в необратимых - S^. (Отличие прошлого от будущего ).
В равновесных состояниях S= const и max, а энергия min.
Принцип Больцмана - любое макросостояние может быть осуществлено определенным числом микросостояний (W).
I. (Закон сохранения энергии) ?U=Q - A (изменение внутренней энергии равно полученному количеству теплоты минус работа системы). Первый закон не указывает направления тепловых процессов.
a) процесс, единственным результатом которого было бы изъятие теплоты из резервуара, невозможен;
b) невозможно осуществить процесс, единственным результатом которого было бы превращение тепла в работу при постоянной температуре (Карно);
c) тепло не может передаваться самопроизвольно от холодного тела к горячему;
d) энтропия изолированной системы при протекании необратимых процессов возрастает.
II закон устанавливает наличие фундаментальной асимметрии в природе - однонаправленности самопроизвольных процессов.
III. Невозможно достижение абсолютного нуля ( 0К = - 273,15 оС) как сверху, так и снизу.
В 18 веке произошла промышленная революция (паровые машины - Уатт, Стефенсон, Фултон, Черепанов; цикл Карно; телеграф - Морзе).
21.Эволюционно-синергетическая парадигма.
Синергетика - теория самоорганизации в сложных, открытых, неравновесных и нелинейных системах любой природы. (Совокупность идей о принципах самоорганизации и суммы общих математических методов ее описания).
Самоорганизация - возникновение порядка из хаоса без управляющего воздействия извне, за счет внутренней перестройки системы - общее свойство сложных (состоящих из множества элементов), открытых (находящихся в состоянии обмена энергией, веществом, информацией с окружающей средой), нелинейных (описываемых нелинейными уравнениями) и неравновесных (находящихся вдали от состояния термодинамического равновесия) систем.
Обратная связь - непременный атрибут самоорганизации, а именно положительная ОС (усиливающая) - изменения, появляющиеся в системе, не устраняются, а накапливаются и усиливаются, что приводит к появлению нового порядка и структуры. Отрицательная (успокаивающая) ОС приводит к устранению внешнего воздействия.
Эволюция - постепенное развитие. Развитие самоорганизующейся системы проходит через скачки (точки бифуркации, в которых имеется несколько возможных направлений развития).
Кибернетика («искусство управления») - изучает системы с отрицательной ОС.
Составляющие эволюционно-синергетической парадигмы.
a) принцип глобального эволюционизма,
b) концепция фундаментального единства материи,
c) представление об универсальности алгоритма развития как проявления самоорганизации в природных и социальных системах,
Примеры самоорганизации в неживой природе - реакция Белоусова-Жаботинского, лазер, сверхпроводимость. (Эффект Мейснера - явление полного вытеснения магнитного поля из объема сверхпроводника при понижении температуры ниже критической).
22. Связь между энтропией и информацией.
Информация - центральное понятие кибернетики.
* одна из сущностей мира (материя - дух - информация);
* сведения, которыми обменивается система;
* мера свободы чьего-либо выбора, логарифм доступных выборов.
Информационная энтропия - мера неполноты информации о внутренней структуре системы.
Теорема Шеннона - (касается передачи сигнала при наличии помех, приводящих к искажениям), возможность восстановления сигнала зависит от скорости его передачи, при скорости выше критической сигнал не может быть восстановлен.
Лекция 8. Современные взгляды на устройство и происхождение Вселенной.
1) Больцман - флуктуационная гипотеза: на фоне всеобщей тепловой смерти появляются и существуют отдельные миры.
2) Фридман А.А. - Вселенная должна изменяться со временем: расширяться, сжиматься, либо пульсировать.
3) Сахаров А.Д. - до рождения Вселенной была антивселенная, которая сжалась в сингулярность.
4) Бонди, Голд, Хойл (Кэмбридж) - гипотеза «стационарной Вселенной» - идея непрерывного творения материи.
5) В настоящее время наиболее популярны две гипотезы: Большой Взрыв Г.Гамова и инфляционная модель Линде и Гута. Отличаются до 10-30 секунд наличием во второй модели стадии инфляции (раздувания).
Хаббл обнаружил «разбегание» галактик - расширение Вселенной в настоящее время. Фотометрический парадокс - Ж.Шеро - при бесконечности Вселенной небо должно быть освещено равномерно.
Время существования Вселенной - 13-20 млрд лет.
Галактики - спиральные, эллиптические, неправильные. Наша Галактика - Млечный путь. Квазары - ядра галактик в состоянии активности. Черные дыры- звезды, которые в результате гравитационного коллапса сжались до такой плотности, что даже излучение не может выйти наружу.
Периодический закон Д.И.Менделеева и строение атомов.
Открыт в 1869 г., в то время в таблице было 62 элемента. Свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер. Штарк - ввел понятие валентности, связав его с числом электронов на внешнем энергетическом уровне.
Гайтлер и Лондон - предложили модель электронного облака вокруг ядра.
Эрнест Резерфорд предложил ядерную (планетарную) модель атома: в ядре протоны 11p (положительно заряженные частицы) и нейтроны 01n (незаряженные частицы). Вокруг ядра вращаются отрицательно заряженные частицы - электроны. Число протонов равно числу электронов и равно номеру элемента в периодической таблице.
Изотопы - совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.
Место и роль химии в современной цивилизации.
1)Молекула - мельчайшая частица вещества, сохраняющая его индивидуальные свойства. Молекулы состоят из атомов, связанных химическими связями. Расстояние между атомами в молекуле 1 - 4 ангстрема (1A=10-10м). В настоящее время молекулы, макромолекулы, монокристаллы и другие квантово-механические системы относятся к химическим соединениям. Известно около 8 млн. химических соединений, 96% из них - органические.
-ионная (один атом отдает другому один или 2 электрона), например, NaCl;
-ковалентная (возникает обобществленная пара электронов), например, Si, H2;
-водородная (атом Н соединен ковалентной связью с другим атомом так, что его водородная часть оказывается положительной и соединенной с третьим атомом) - самая слабая, но наиболее распространенная в природе.
3)Принцип Ле-Шателье: внешнее воздействие, которое выводит систему из состояния термодинамического равновесия, вызывает в ней процессы, направленные на ослабление такого влияния (это пример отрицательной ОС).
4)Валентность - число электронов на внешнем уровне.
5)Химические реакции - образование новых соединений из реагентов.
Время реакции - примерно 1 фс (фемтосекунда) = 10-15с.
- экзотермические - с выделением энергии,
- эндотермические - с поглощением энергии,
- для начала химической реакции необходима энергия активации;
- фотохимические реакции - под действием света;
- цепные реакции, которые раз начавшись, продолжаются до полного завершения (например, фотохимическая цепная реакция:
- катализаторы (и ингибиторы) - вещества, изменяющие скорость химических реакций, энергию активации стараются снизить с помощью катализаторов;
- самопроизвольные химические реакции происходят в направлении возрастания энтропии (S);
- химические реакции возможны, если они сопровождаются уменьшением свободной энергии (F = E - TS).
Особенность химии - она сама создает объект своей науки.
Фундаментальные основы современной химии:
Значение химии в современной цивилизации. Химия связана с:
* производством СМС, лаков и красок.
Химия внедрилась в естественный круговорот веществ (например, ДДТ - дихлордифенилтрихлорметилметан- (ClC6H4)2CH-CCl3).
Концептуальные уровни современной химии.
Сложились 4 подхода к решению основной задачи - 4 концептуальных уровня химических знаний:
1. Учение о составе (17 - 19 в.в.) (Авогадро в 1811 г. ввел понятие «молекула» - микрочастица, способная к самостоятельному существованию)
2. Структурная химия (с 19 в.) (реакционная способность соеди
Естествознание как наука курс лекций. Биология и естествознание.
Реферат: Социометрический метод
Ссылки В Тексте Курсовой
Курсовая работа по теме Теоретичні основи стрільби. Підготовка стрільби і управління вогнем
Курсовая работа по теме Концептуальні засади класичного лібералізму як політичної доктрини
Бесплатные Рефераты На Тему Спорт
Оформление Курсовой Дипломной Работы
Реферат На Тему Таможенное Сотрудничество Рф И Снг
Курсовая работа по теме Этномиграционные процессы в Приморском крае. Современное состояние и прогнозы
Курсовая работа: След в криминалистике
Курсовая работа по теме Особенности технологии изготовления одежды из трикотажных полотен
Реферат: Business Planning Essay Research Paper PLANNING FOR
Как Написать Сочинение Эссе
Курсовая работа по теме Проектирование электрического освещения систем общего равномерного и эвакуационного освещения станочного отделения
Курсовая работа по теме Организация аукционной торговли
Реферат: Состояние уровня развития и размещения винодельческой промышленности
Реферат: Правомерное поведение
Доклады На Тему Деревина У Будівництві
Олимпиадное Эссе По Обществознанию 10 Класс
Информатика В Жизни Общества Реферат По Информатике
Курсовая Работа На Тему Правоохранительные Органы
Гамогенез растений. Основы генетики и селекции - Биология и естествознание реферат
Чрезвычайные ситуации природного происхождения - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда реферат
Биологические предпосылки и структурные уровни жизни - Биология и естествознание реферат