Естествознание и его основные концепции

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.

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.

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).

Классификация наук. Теоретическое и эмпирическое знание

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

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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 ле

12 3 4 5 Следующая ⇒