Основи концепцій сучасного природознавства

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Введення
Наука - один з найдавніших, найважливіших і найскладніших компонентів людської культури. Це і цілий різноманітний світ людських знань, який дозволяє людині перетворювати природу і пристосовувати її для задоволення своїх все зростаючих матеріальних і духовних потреб. Це і складна система дослідницької діяльності, спрямована на виробництво нових знань. Це і соціальний інститут, що організує зусилля сотень тисяч учених-дослідників, які віддають свої знання, досвід, творчу енергію осягнення законів природи, суспільства і самої людини.
Наука найтіснішим чином пов'язана з матеріальним виробництвом, з практикою перетворення природи, соціальних відносин. Велика частина матеріальної культури суспільства створена на базі науки, насамперед досягнень природознавства. Наукова картина світу завжди була і найважливішою складовою частиною світогляду людини. Наукове розуміння природи, особливо в справжню епоху, істотно визначає зміст внутрішнього духовного світу людини, сферу його уявлень, відчуттів, переживань, динаміку його потреб та інтересів.
Природознавство - наука про явища і закони природи. Сучасне природознавство включає безліч природознавчих галузей: фізику, хімію, біологію, фізичну хімію, біофізику, біохімію, геохімію та ін Воно охоплює широкий спектр питань про різноманітні властивості об'єктів природи, яку можна розглядати як єдине ціле.

Завдання 1
Проаналізуйте зміст матеріалу, охарактеризуйте теорію як вищу форму організації наукового знання, Вичертите логіко-смислову схему, дайте до неї пояснення
Наука - один з найважливіших компонентів духовної культури, в якому найбільшою мірою представлена ​​пізнавальна сторона діяльності. У наші дні наука - потужний фактор розвитку різних галузей людської діяльності. Основна роль науки не може бути підмінена організаційними і терміновими оперативними заходами щодо забезпечення безпеки країни і людства. Пізнання об'єктивних законів світу дає можливість цілеспрямованого практичного освоєння та зміни навколишнього світу, є невід'ємним моментом практики матеріального його перетворення. Пізнання може бути донаукових, позанаукові і науковим. Знання повинні відповідати певним критеріям.
Донаукове і позанаукові (буденне) пізнання описують стани предметів і деякі факти, хоча повсякденне свідомість включає багато конкретних знань про навколишній світ.
У практичній діяльності людина накопичував знання про місцевість, тварин, рослини і самому собі. Ці уривчасті знання, рецепти і правила відображені на глиняних табличках Месопотамії. Писемність з'явилася у Вавілонії в середині IV тисячоліття до н.е., а в Єгипті - на 500 років раніше. Ці народи давно почали користуватися водяними і сонячним годинником, ввели одиниці ваги, довжини, площі та об'єму. Вони знали 5 видимих ​​планет і цілий ряд сузір'їв, навчилися передбачати затемнення. Сувої папірусу, виявлені в долині Нілу, належать до II тисячоліття до н. е.. Єгипетські жерці користувалися ліками для лікування і вміли забальзамувати трупи. Знання частково класифікувалися спочатку образно, а потім і кількісно. У Вавилоні та Стародавньому Єгипті були спроби впорядкувати дані дослідів і спостережень. Близько 5 тис. років тому з'явилися певні прийоми відліку часу за Місяці і Сонця; при цьому ритміки природи, організму і трудової діяльності зв'язувалися між собою. Розробку мідних рудників, освоєння рудного справи і плавку металу відносять до V тисячоліття до н. е.. Потім склалося бронзоливарне виробництво, а до другої половини IV тисячоліття до н. е.. - Виробництво рудного заліза. Використання металевих виробів підвищило продуктивність праці в кілька разів; з'явилися плуг і дрібне ремісниче виробництво.
Пізнавальної передумовою науки стало розвиток критичних функцій розуму і абстрактного мислення в Стародавньому Єгипті і Стародавньому Вавілоні. Людина стала виділяти себе зі світу природи, відчув себе активною силою, перетворюючої її для своєї користі. Суспільний поділ праці поділило життя людини на особисту, побутову та виробничу, трудову. Так як остання орієнтувалася на раціональне свідомість, вона стала краще в розвитку цивілізації, породжуючи конфлікт особистого й суспільного. Накопичення раціональних знань і зростання практичних потреб суспільства почали суперечити міфологічному свідомості. І хоча умовиводи ще робилися на основі спостережень, споглядання і міркувань, у Стародавній Греції VII-VI ст. до н.е. виник інтерес до розуміння світу в цілому.
Перехід до наукового пізнання припускав вироблення нового ставлення до світу і людини, був суперечливим і довгим. Поступово формувалися ідеологія і психологія поділу суспільства на класи. Свідомість людини розділилося на мораль, мистецтво, релігію, філософію і т.д. і було готове піднятися до рівня абстракції, що дозволяє задатися питанням про першооснову буття.
Отже, наука - певний вид знання, а також особлива сфера бщественной діяльності людей, спеціальної завданням якої є накопичення та систематизація знань, перевірка і доказ їх істинності логічними (теоретичними) і практичними способами.
Методологія - вчення про методи.
Метод - сукупність прийомів і операцій практичного і теоретичного освоєння дійсності. Він озброює людини системою принципів, вимог, правил, керуючись якими він може досягти наміченої мети. Методи наукового пізнання можна класифікувати як:
1. загальнолюдські прийоми мислення (аналіз, синтез, порівняння, узагальнення, індукція, дедукція);
2. способи теоретичного та емпіричного дослідження (спостереження, експеримент, вимірювання, моделювання, ідеалізація, формалізація).
На емпіричному рівні застосовуються такі загальнонаукові методи, як спостереження, експеримент, вимірювання і т.д.; на теоретичному рівні - ідеалізація, формалізація тощо; на емпіричному та теоретичному рівнях можуть застосовуватися аналіз, моделювання і т.д. Кожна приватна наука (біологія, хімія і т.д.) має свої специфічні методи (частнонаучние) дослідження. У них можуть бути присутніми спостереження, вимірювання, індуктивні або дедуктивні умовиводи і т.д.
Спостереження - цілеспрямоване, організоване сприйняття предметів і явищ. Проводять для збору фактів, що зміцнюють або спростовують гіпотезу і т.д. Повна залежність спостерігача від досліджуваного процесу, явища (спостерігач не може змінювати об'єкт, регулювати сама протікання процесу, керувати ним і контролювати його).
Експеримент - спосіб дослідження, що відрізняється від спостереження активним характером. У ході спостереження і експерименту проводиться вимірювання.
Вимірювання - матеріальний процес порівняння будь - якої величини з еталоном, одиницею виміру.
Аналогія - прийом пізнання, при якому на підставі подібності об'єктів в одних ознаках укладають про їхню подібність і в інших властивостях (висновки за аналогією завжди бувають тільки імовірнісними).
Моделювання - заміна вивчення даного нас явища в натурі вивченням аналогічного явища за моделлю меншого або більшого масштабу, зазвичай, у спеціальних лабораторних умовах. Сама модель може бути визначена як матеріальна (природно існуюча або штучно створена) чи подумки яка надається система, що замінює об'єкт пізнання. Модель може бути програмою, документом, об'єктом і ін
Ідеалізація - процес абстрагування, уявного створення понять про ідеалізованих об'єктах, які в реальному світі не існують, але мають прообраз. Ідеальний газ - у фізиці.
Інтуїція - здатність осягнення істини прямим її розсудом. Інтуїція - згорнута логіка думки (А. Г. Спіркін). Інтуїція так само ставиться до логіки, як зовнішня мова - до внутрішнього мовлення (у ній багато опущено і фрагментарно) "." Логіка та інтуїція відіграють кожна свою необхідну роль. Логіка - знаряддя законодавства, інтуїція є знаряддя винахідництва ". (А. Пуанкаре). Вважається, що інтуїція спирається на осів у підсвідомості досвід, на підсвідоме сприйняття і запам'ятовування. У різних науках використовуються методи математичної гіпотези та модельного експерименту.
Види експериментів: дослідницький, пошуковий, перевірочний, що відтворює, ізолюючий, якісний, кількісний, фізичний, хімічний, біологічний, соціальний, уявний і т.д.
До форм наукового знання відносять елементи теоретичних систем: проблеми, гіпотези, теорії, ідеї, принципи, категорії, закони, - все це можна позначити єдиним терміном "концепції".
Факт - явища самої дійсності. Про значення фактів писав І. П. Павлов: "факти - це повітря вченого". (Як крило птаха спирається на повітря, так вчений не може злетіти без фактів). Необхідно враховувати не окремі факти, а всю сукупність відносяться до розглянутого питання фактів, без жодного винятку.
Проблема (завдання) - це «знання про незнання», як усвідомлений питання, для відповіді на яке наявних знань недостатньо.
Здогад народжується при осмисленні фактів і спробах вирішення проблем. Може стати науковою гіпотезою.
Наукова гіпотеза - таке можливе знання, істинність або хибність якого ще не доведена, але яка висувається не довільно, а при дотриманні ряду правил - вимог. Термін має безліч смислів.
Теорія - одна із стійких форм наукового знання. Теорія - (у науковому сенсі) - система істинного, вже доведеного, підтвердженого знання про сутність явищ; вища форма наукового знання, всебічно розкриває структуру, функціонування і розвитку досліджуваного об'єкта, взаємини всіх його елементів, сторін і зв'язків. Теорії оперують не реальними об'єктами, а їх ідеалізація, ідеальними моделями, якими неминуче абстрагуються від будь - то реальних сторін об'єктів, і тому завжди дають неповну картину дійсності. Теорія від наукової гіпотези відрізняється достовірністю, доведеністю. Стабільність забезпечується її системністю і загальним характером. Чим більш загальне знання, тим воно стійкіше.
Основними елементами теорії є принципи і закони. Принципи і закони виражаються через співвідношення двох або більше категорій. Принципи - (знання не потребують доказів найбільш загальні і важливі фундаментальні положення теорії. Аспекти змісту принципів розкриваються в сукупності законів і категорій теорії.
Закони служить математичної моделлю, конкретизацією принципу, розкривають "механізм", дії, взаємозв'язок випливають з них наслідків. Категорії науки - найбільш загальні і важливі поняття теорії, що характеризують суттєві властивості об'єкта теорії та її предмету.

Cхематічно структуру наукового пізнання можна представити так:
емпіричний факт → науковий факт → спостереження → реальний експеримент → модельний експеримент → уявний експеримент → фіксація результатів емпіричного рівня досліджень → емпіричне узагальнення → використання наявного теоретичного знання → формулювання гіпотези → перевірка її на досвіді → формулювання нових понять → введення термінів і знаків → визначення їх значення → виведення закону → створення теорії → перевірка її на досвіді → прийняття у разі необхідності додаткових гіпотез.
представити наступним чином:
Отже, з початок вивчаємо теоретичний матеріал, робимо експерименти, дослідження, узагальнюємо знання теоретичні з практичними і потім робимо висновок або ув'язнення.
Завдання 2
Розташуйте подання про матерії у порядку їх виникнення: 1. Абсолютною порожнечі не існує, фізичний вакуум є сложноустроенной формою матерії, яка має нетривіальними властивостями; 2. Весь світовий простір заповнений якнайлегшої пружною середовищем - світовим ефіром, коливання якого і є світло, 3. Порожнечі не існує, всесвіт щільно заповнена безперервної нескінченно подільною бескачественной матерією
Правильна відповідь: 3; 1; 2.
- Порожнечі не існує, всесвіт щільно заповнена безперервної нескінченно подільною бескачественной матерією.
- Абсолютної порожнечі не існує, фізичний вакуум є сложноустроенной формою матерії, яка має нетривіальними властивостями.
- Весь світовий простір заповнений якнайлегшої пружною середовищем - світовим ефіром, коливання якого і є світло.

Завдання 3
Завдання. Знайдіть правильну відповідь. Наслідком однорідності часу є закон збереження: 1. імпульсу; 2. енергії; 3. заряду; 4. маси
Правильна відповідь: 2 енергії.
Завдання 4
У чому суть ефекту уповільнення часу в спеціальній теорії відносності? Що таке Лоренцева скорочення?
Спеціальна теорія відносності (СТО) - теорія, що описує перетворення законів руху, законів механіки, електродинаміки та Лоренц-інваріантної теорії гравітації на основі просторово-часових відносин у різних системах відліку, при швидкостях руху, які можуть досягати швидкості світла.
До найбільш поширених ефектів СТО, їх ще називають релятивістськими ефектами, відносять:

Уповільнення часу

Час в рухомій системі відліку тече повільніше:
t '= t_0 \ sqrt {1 - (v / c) ^ 2} \.
З цим ефектом пов'язаний так званий парадокс близнюків.

Скорочення лінійних розмірів

Лінійні розміри тіл в рухомій системі відліку скорочуються:
l '= l_0 \ sqrt {1 - (v / c) ^ 2} \ , Для довжини.
V '= V_0 \ sqrt {1 - (v / c) ^ 2} \ , Для обсягу.
Таке скорочення розмірів ще називають Лоренцева скороченням.
Завдання. Виберіть правильну відповідь. Загальна теорія відносності передбачає існування у Всесвіті надмасивних об'єктів, поблизу яких (на відстані гравітаційного радіуса): 1. Простір і час набувають відносний характер. 2. Випромінювання не може їх покинути. 3. Час змінює напрям. 4. Час практично зупиняється для спостерігача з боку
Правильна відповідь: 1. Простір і час набувають відносний характер.
Завдання 5
Виберіть правильну відповідь і обгрунтуйте свій вибір. Статистичні наукові теорії: 1. Описують стан системи на мові ймовірності, з якою та чи інша величина характеризує приймає задане значення; 2. Описує стан системи значеннями вимірюваних величин, що характеризують цю систему; 3. Дозволяє точно розраховувати і однозначно передбачати лише ймовірність того, що величина, яка характеризує систему, прийме те або інше значення
Статичні наукові теорії описують стан системи значеннями вимірюваних величин, що характеризують цю систему.
Так як статична наука розкриває об'єктивні властивості і риси предмета дослідження в ряді категорій, показників і за допомогою спеціальних методів.
Винахід Ньютоном і Лейбніцем диференціального й інтегрального числень, розвиток методів статистичної обробки результатів досвіду сприяли використанню математики у всіх областях природознавства. Була «незбагненна ефективність застосування математики», але за її законами були «на кінчику пера» відкриті планети Нептун і Плутон, струм зміщення в рівняннях Максвелла, електромагнітна природа світла, нестаціонарність моделі Всесвіту А. Фрідмана, виявлено червоне зміщення у спектрах далеких галактик і багато інше. Природа таких математичних прогнозів реальності викликає численні філософські дискусії.
Розвиток математики та поява ЕОМ дозволили вирішувати неймовірно складні нелінійні рівняння теорії з величезним числом взаємозалежних параметрів. Такі рівняння описують складні системи, більш реальні, ніж ідеальні моделі класичної науки. Створено абсолютно нові розділи математики - кібернетика, теорія катастроф та ін І від статичних моделей систем, що знаходяться майже в рівновазі, переходять до моделювання складних систем у далеких від рівноваги станах. Широко використовують поняття випадковості, ймовірності, вибору варіанта розвитку, еволюції, стрибкоподібних переходів. Незворотність процесів, існування зворотних зв'язків і нелінійність стали головними домінантами сучасного опису процесів.
Завдання 6
Дайте кілька формулювань другого початку термодинаміки. Поясніть
Другий закон термодинаміки - фізичний принцип, який накладає обмеження на напрям процесів передачі тепла між тілами.
Існують декілька еквівалентних формулювань другого початку термодинаміки:
- Постулат Клаузіуса: «Неможливий процес, єдиним результатом якого була б передача тепла від більш холодного тіла до більш гарячого» (такий процес називається процесом Клаузіуса).
От проста і наочна ілюстрація цього формулювання: беремо з холодильника кубик льоду і кладемо його в раковину. Після деякого часу кубик льоду розтане, тому що теплота від більш теплого тіла (повітря) передасться більш холодного (кубику льоду). З точки зору закону збереження енергії, немає причин для того, щоб теплова енергія передавалася саме в такому напрямі: навіть якщо б лід ставав все холодніше, а повітря все тепліше, закон збереження енергії все одно б виконувався. Той факт, що цього не відбувається, якраз і свідчить про вже згадуваної спрямованості фізичних процесів.
Чому саме так взаємодіють лід і повітря, ми можемо легко пояснити, розглядаючи це взаємодія на молекулярному рівні. З молекулярно-кінетичної теорії ми знаємо, що температура відображає швидкість руху молекул тіла - чим швидше вони рухаються, тим вища температура тіла. Значить, молекули повітря рухаються швидше молекул води в кубику льоду. При зіткненні молекули повітря з молекулою води на поверхні льоду, як підказує нам досвід, швидкі молекули, в середньому, сповільнюються, а повільні прискорюються. Таким чином, молекули води починають рухатися все швидше, або, що те ж саме, температура льоду підвищується. Саме це ми маємо на увазі, коли говоримо, що тепло передається від повітря до льоду. І в рамках цієї моделі перше формулювання другого початку термодинаміки логічно випливає з поведінки молекул.
- Постулат Томсона: «Неможливий кругової процес, єдиним результатом якого було б виробництво роботи за рахунок охолодження теплового резервуара» (такий процес називається процесом Томсона).
Уявіть собі циліндр двигуна внутрішнього згоряння вашого автомобіля. У нього впорскується високооктанова паливна суміш, що стискається поршнем до високого тиску, після чого вона запалюється в малому зазорі між головкою блоку циліндрів і щільно пригнаним до стінок циліндра вільно ходять поршнем. При вибуховому згорянні суміші виділяється значна кількість теплоти у вигляді розпечених і розширювальних продуктів згоряння, тиск яких штовхає поршень вниз. В ідеальному світі ми могли б досягти ККД використання виділилася теплової енергії на рівні 100%, повністю перевівши її в механічну роботу поршня.
У реальному світі ніхто і ніколи не збере такого ідеального двигуна з двох причин. По-перше, стінки циліндра неминуче нагріваються в результаті горіння робочої суміші, частина теплоти втрачається вхолосту і відводиться через систему охолодження в навколишнє середовище. По-друге, частина роботи неминуче йде на подолання сили тертя, в результаті чого, знову ж таки, нагріваються стінки циліндрів - ще одна теплова втрата (навіть при найкращому моторному маслі). По-третє, циліндру потрібно повернутися до вихідної точки стиснення, а це також робота з подолання тертя з виділенням теплоти, витрачена вхолосту. У результаті ми маємо те, що маємо, а саме: найдосконаліші теплові двигуни працюють з ККД не більше 50%.
Таке трактування другого початку термодинаміки закладена в принципі Карно, який названий так на честь французького військового інженера Саді Карно. Вона сформульована раніше за інших і зробила величезний вплив на розвиток інженерної техніки на багато поколінь вперед, хоча і має прикладний характер. Величезне значення вона набуває з точки зору сучасної енергетики - найважливішої галузі будь-якої національної економіки. Сьогодні, стикаючись з дефіцитом паливних ресурсів, людство, тим не менш, змушене миритися з тим, що ККД, наприклад, ТЕЦ, що працюють на вугіллі чи мазуті, не перевищує 30-35% - тобто, дві третини палива спалюється даремно, точніше витрачається на підігрів атмосфери - і це перед лицем загрози глобального потепління. Ось чому сучасні ТЕЦ легко впізнати по колосальних вежах-градирень - саме в них остуджується вода, що охолоджує турбіни електрогенераторів, і надлишки теплової енергії викидаються в навколишнє середовище. І настільки низька ефективність використання ресурсів - не вина, а біда сучасних інженерів-конструкторів: вони й без того вичавлюють близько до максимуму того, що дозволяє цикл Карно. Ті ж, хто заявляє, що знайшов рішення, що дозволяє різко скоротити теплові втрати енергії (наприклад, сконструював вічний двигун), стверджують тим самим, що вони перехитрили другий початок термодинаміки. З тим же успіхом вони могли б стверджувати, що знають, як зробити так, щоб кубик льоду в раковині не танув при кімнатній температурі, а, навпаки, ще більше охолоджувався, нагріваючи при цьому повітря.
- «Ентропія ізольованої системи не може зменшуватися» (закон неспадання ентропії).
Третя формулювання другого початку термодинаміки, приписувана зазвичай австрійському фізику Людвігу Больцманом, мабуть, найбільш відома. Ентропія - це показник невпорядкованості системи. Чим вище ентропія - тим хаотичнее рух матеріальних часток, що складають систему. Больцманом вдалося розробити формулу для прямого математичного опису ступеня впорядкованості системи. Давайте подивимося, як вона працює, на прикладі води. У рідкому стані вода являє собою досить невпорядковану структуру, оскільки молекули вільно переміщаються один щодо одного, і просторова орієнтація у них може бути довільною. Інша справа лід - в ньому молекули води впорядковані, будучи включеними в кристалічну решітку. Формулювання другого початку термодинаміки Больцмана, умовно кажучи, свідчить, що крига, розтанувши і перетворившись на воду (процес, що супроводжується зниженням ступеня впорядкованості і підвищенням ентропії) сам по собі ніколи з води не відродиться. І знову ми бачимо приклад незворотного природного фізичного явища.
Тут важливо розуміти, що мова не йде про те, що в цьому формулюванні другий початок термодинаміки проголошує, що ентропія не може знижуватися ніде і ніколи. Зрештою, розтоплений лід можна помістити назад у морозильну камеру і знову заморозити. Сенс у тому, що ентропія не може зменшуватися в замкнутих системах - тобто, в системах, які не отримують зовнішньої енергетичної підживлення. Працюючий холодильник не є ізольованою замкнутою системою, оскільки він підключений до мережі електроживлення і отримує енергію ззовні - в кінцевому рахунку, від електростанцій, що її виробляють. У даному випадку замкнутою системою буде холодильник, плюс проводка, плюс місцева трансформаторна підстанція, плюс єдина мережа енергопостачання, плюс електростанції. І оскільки зростання ентропії в результаті безладного випаровування з градирень електростанції багаторазово перевищує зниження ентропії за рахунок кристалізації льоду у вашому холодильнику, другий початок термодинаміки ні в якій мірі не порушується.
Завдання 7
На які основні групи поділяються елементарні частинки? Вичертите схему, дайте пояснення
За видами взаємодій елементарні частинки поділяють на такі групи:
Складові частки:
- Адрони - частинки, що беруть участь у всіх видах фундаментальних взаємодій. Вони складаються з кварків і поділяються, у свою чергу, на:
мезони (адрони з цілим спіном, тобто бозони);
баріони (адрони з напівцілим спіном, тобто ферміони). До них, зокрема, відносяться частинки, що становлять ядро ​​атома,-протон і нейтрон.
Фундаментальні (безструктурні) частки:
- Лептони - ферміони, які мають вид точкових частинок (тобто не перебувають ні з чого) аж до масштабів порядку 10 -18 м. Не беруть участь в сильних взаємодіях. Участь в електромагнітних взаємодіях експериментально спостерігалася тільки для заряджених лептонів (електрони, мюони, тау-лептони) і не спостерігалося для нейтрино. Відомі 6 типів лептонів.
кварки - дробнозаряженние частки, що входять до складу адронів. У вільному стані не спостерігалися (для пояснення відсутності таких спостережень запропоновано механізм конфайнменту). Як і лептони, діляться на 6 типів і є безструктурними, проте, на відміну від лептонів, беруть участь у сильній взаємодії.
калібрувальні бозони - частинки, за допомогою обміну якими здійснюються взаємодії:
фотон - частинка, що переносить електромагнітну взаємодію;
вісім глюонів - частинок, що переносять сильну взаємодію;
три проміжних векторних бозона W +, W - і Z 0, що переносять слабку взаємодію;
гравітон - гіпотетична частинка, що переносить гравітаційну взаємодію. Існування гравітонів, хоча поки не доведено експериментально в зв'язку зі слабкістю гравітаційної взаємодії, вважається цілком вірогідним, а проте гравітон не входить в Стандартну модель.
Знайдіть правильну відповідь: лептони - це частинки, що беруть участь в: 1. слабку взаємодію; 2. сильній взаємодії; 3. слабкому і сильному взаємодії; 4. слабкому та електромагнітній взаємодії
Правильна відповідь: 4. слабкому та електромагнітній взаємодії.
Завдання 8
Охарактеризуйте теорії нестаціонарного стану Всесвіту
Теорія нестаціонарного Всесвіту ввела такі уявлення про космічної еволюції: приблизно 15-20 млрд. років тому з точки сингулярності в результаті Великого вибуху почалося розширення Всесвіту, яка спочатку була гарячою і дуже щільною, але в міру розширення охолоджувалася, а речовина у Всесвіті у міру охолодження конденсованих у галактики. Останні, у свою чергу, розбивалися на зірки, збиралися разом, утворюючи великі скупчення. У процесі народження і вмирання перших поколінь зірочок відбувався синтез важких елементів. Після перетворення зірок у червоні гіганти, вони викидали речовина, що конденсується в пилових структурах. З газово-пилових хмар утворювалися нові зірки, і виникало різноманіття космічних тіл. Теорія Великого вибуху малювала картину еволюції Всесвіту в цілому. У її витоки лежало відкриття А. А. Фрідмана. Аналізуючи «світові рівняння» Ейнштейна, що описують метрику чотиривимірного викривленого простору-часу, А. А. Фрідман знайшов нестаціонарні рішення світових рівнянь і запропонував три можливі моделі Всесвіту. У двох з них радіус кривизни простору мав рости і Всесвіт, відповідно, розширюватися; третя модель пропонувала картину пульсуючого Всесвіту з періодично мінливим радіусом кривизни.
Завдання 9
Визначте поняття «хімічний зв'язок». У чому сутність водневого зв'язку?
Хімічна зв'язок - явище взаємодії атомів, обумовлене перекриванням електронних хмар зв'язуються частинок, яке супроводжується зменшенням повної енергії системи.
Водневий зв'язок - особливий тип взаємодії між реакційно-здатними групами, при цьому одна з груп містить атом водню, схильний до такої взаємодії. Водневий зв'язок - глобальне явище, що охоплює всю хімію. На відміну від звичайних хімічних зв'язків, Н-зв'язок з'являється не в результаті цілеспрямованого синтезу, а виникає у відповідних умовах сама і проявляється у вигляді міжмолекулярних або внутрішньомолекулярних взаємодій.
Особливостями водневого зв'язку, за якими її виділяють в окремий вид, є її не дуже висока міцність, поширеність і важливість, особливо в органічних сполуках, а також деякі побічні ефекти, пов'язані з малими розмірами і відсутністю додаткових електронів у водню.
Завдання 10
Які основні риси клітинного і субклітинного рівнів організації живого?
Клітинний і субклітинному рівнях - відбивають особливості спеціалізації клітин, а також внутрішньоклітинні структури. На цьому рівні відбуваються процеси життєдіяльності (обмін речовин, харчування, дихання, подразливість і т. д.).
Усі клітинні форми життя на землі можна розділити на два надцарства на підставі будови складових їх клітин - прокаріоти (доядерние) і еукаріоти (ядерні). Прокаріотичні клітини - простіші за будовою, мабуть, вони виникли в процесі еволюції раніше. Еукаріотичні клітини - більш складні, виникли пізніше. Клітини, що складають тіло людини, є еукаріотичних.
Незважаючи на різноманіття форм організація клітин усіх живих організмів підпорядкована єдиним структурним принципам.
Живе вміст клітини - протопласт - відокремлено від навколишнього середовища плазматичною мембраною, або плазмалеммой. Усередині клітина заповнена цитоплазмою, в якій розташовані різні органели та клітинні включення, а також генетичний матеріал у вигляді молекули ДНК. Кожен з органоїдів клітини виконує свою особливу функцію, а в сукупності всі вони визначають життєдіяльність клітини в цілому.
Органоїди (від орган і грец. Éidos - вид), або органели - в цитології постійні структури клітин. Кожен органоїд здійснює певні функції, життєво необхідні для клітини. Термін «Органела» пояснюється зіставленням цих компонентів клітини з органами багатоклітинного організму. Органела протиставляють тимчасовим включень клітини, що з'являються і зникають в процесі обміну речовин.
Іноді органоидами вважають тільки постійні структури клітини, розташовані в її цитоплазмі. Часто ядро ​​і внутрішньоядерні структури (наприклад, ядерце) не називають органоидами. Клітинну мембрану, війки і джгутики теж зазвичай не зараховують до органоидам.
Рецептори та інші дрібні, молекулярного рівня, структури, органоидами не називають. Кордон між молекулами і органоидами дуже нечітка. Так, рибосоми, які зазвичай однозначно відносять до органоидам, можна вважати і складним молекулярним комплексом. Все частіше до органоидам зараховують і інші подібні комплекси порівнянних розмірів та рівня складності - протеасоми, Сплайсосома та ін У той же час можна порівняти за розмірами елементи цитоскелету (мікротрубочки, товсті філаменти поперечносмугастих м'язів і т. п.) зазвичай до органоидам не відносять. Ступінь постійності клітинної структури - теж ненадійний критерій її віднесення до органоидам. Так, веретено поділу, що хоча і не постійно, але закономірно присутня у всіх еукаріотичних клітинах, зазвичай до органоидам не відносять, а везикули, які постійно з'являються і зникають в процесі обміну речовин - відносять. Багато в чому набір органоїдів, що перераховується до навчальних посібниках, визначається традицією.

Завдання 11
Завдання. Виберіть правильну відповідь. Відомі концепції по відношенню до первинності утворення білків чи нуклеїнових кислот: 1. голобіоза, 2.ароморфоза; 3. ценобіоза; 4. біогеоценозу; 5. генобіоза
Правильна відповідь: 1. голобіоза; 5. генобіоза.
Концепція А. І. Опаріна відноситься до групи голобіоза, оскільки походить з ідеї первинності структур типу клітинної, наділеною здатністю до елементарного обміну речовин, за участю ферментного механізму. Нуклеїнові кислоти при такому механізмі з'являються на завершальному етапі.
Концепція Дж. Холдейна, згідно з якою первинної була не структура, здатна до обміну речовин з навколишнім середовищем, а макромо-лекулярная система, подібна гену і здатна до саморепродукції, і тому названа ним "голим геном". Подібну групу концепцій називають генобіозом або інформаційної гіпотезою.
Завдання 12
Завдання. Знайдіть правильні відповіді. Поясніть. Основними положеннями хромосомної теорії спадковості є: 1. гени розташовуються в хромосомах лінійно; 2. гени, тісно пов'язані між собою, успадковуються разом, 3. гени знаходяться в хромосомах, 4. всі гени успадковуються зчеплене; 5. кросинговер представляє процес обміну генами між гомологічними хромосомами
Правильна відповідь: всі відповіді правильні.
1. Ген - це елементарний спадковий фактор. Ген є ділянкою хромосоми, що відповідає за розвиток певної ознаки. Інакше кажучи, гени локалізовані в хромосомах.
2. В одній хромосомі можуть міститися тисячі генів, розташованих лінійно (подібно намистинки на нитці). Ці гени утворюють групи зчеплення. Кількість груп зчеплення дорівнює кількості хромосом у гаплоїдному наборі.
3. Якщо гени зчеплені між собою, то виникає ефект і зчепленого успадкування ознак, тобто кілька ознак успадковуються так, як ніби вони контролюються одним геном. При зчепленому спадкуванні в низці поколінь зберігаються вихідні поєднання ознак.
4. Зчеплення генів не абсолютно: у більшості випадків гомологічні хромосоми обмінюються алелями в результаті перехрещення (кросинговеру) у профазі першого поділу мейозу. У результаті кросинговеру утворюються кроссоверние хромосоми (виникають нові гаплотипи, тобто нові поєднання алелей.). За участю кроссоверних хромосом в наступних поколіннях у кроссоверних особин мають з'являтися нові поєднання ознак.
5. Імовірність появи нових поєднань ознак внаслідок кросинговеру прямо пропорційна фізичній відстані між генами. Це дозволяє визначати відносне відстань між генами і будувати генетичні (кроссоверние) карти різних видів організмів.
Завдання 13
Знайдіть правильну відповідь. Ознака, характерний для молекули РНК: 1. Складається з однієї полинуклеотидной ланцюга; 2. Складається з двох полінуклеотидних ланцюгів; 3. Має нуклеотиди А, Т, Ц.; 4. Є хранителем спадкової інформації
Правильна відповідь: 1. Складається з однієї полинуклеотидной ланцюга, 4. Є хранителем спадкової інформації

Завдання 14
Охарактеризуйте основні положення ноосфери та біогеоноокосміческого підходу
Основні положення ноосфери:
Єдність біосфери і людини. 1. Людина, як він спостерігається в природі, як і всі живі організми, як усяка жива речовина, є визначена функція біосфери, у визначеному її просторі-часі;
2. Людина у всіх його проявах являє собою частина біосфери;
3. Прорив наукової думки підготовлений усім минулим біосфери і має еволюційні корені. Ноосфера - це біосфера, перероблена науковою думкою, що підготовляється всім минулим планети, а не короткочасне і перехідне геологічне явище.
Наука як основний фактор ноосфери. 1. Наукова творчість людини - сила, що змінює біосферу. 2. Це зміна біосфери - неминучий процес, що супроводжує науковий ріст. 3. Але ця зміна біосфери - стихійний природний процес, що відбувається незалежно від людської волі. 4. Входження в біосферу нового фактора її зміни - людського розуму є природний процес переходу біосфери в ноосферу. 5. Постійно вдосконалюючись, наука може просунутися все далі у вивченні навколишнього середовища.
Завдання 15
Коротко охарактеризуйте концепцію креаціонізму
Креаціонізм (від англ. Creation - створення) - філософсько-методологічна концепція, в рамках якої основні форми органічного світу (життя), людство, планета Земля, а також світ в цілому, розглядаються як навмисно створені якимось сверхсуществом чи божеством. Послідовники креаціонізму розробляють сукупність ідей - від суто богословських і філософських до претендують на науковість, хоча в цілому сучасне наукове співтовариство відноситься до таких ідей критично.
Завдання 16
Які органічні речовини входять до складу клітини?
Органічні речовини входять до складу клітини: вуглеводи, жири, білки, нуклеїнові кислоти, АТФ.
Які органічні речовини є найбільш поширеними на Землі? Вуглеводи є найпоширенішими органічними речовинами на Землі. Вони містяться в клітинах всіх живих організмів.
Охарактерезуйте, які функції в клітинах виконують органічні речовини: вуглеводи, жири.
Функції вуглеводів у клітині.
1. Енергетична. Моно - і олігосахара є важливим джерелом енергії для будь-якої клітини. Розщеплюючись, вони виділяють енергію, яка запасається у вигляді молекул АТФ, які використовується в багатьох процесах життєдіяльності клітини і всього організму. Кінцевими продуктами розщеплення всіх вуглеводів є вуглекислий газ і вода.
2. Запасательная. Моно-і олігосахара завдяки своїй розчинності швидко засвоюються клітиною, легко мігрують по організму, тому непридатні для тривалого зберігання. Роль запасу енергії грають величезні нерозчинні у воді молекули полісахаров. У рослин, наприклад, це - крохмаль, а у тварин і грибів - глікоген. Для використання цих запасів організм повинен спочатку перетворити полісахара в моносахара.
3. Будівельна. Переважна більшість рослинних клітин мають щільні стінки з целюлози, що забезпечує рослинам міцність, пружність і захист від великої втрати вологи.
4. Структурна. Моносахара можуть з'єднуватися з жирами, білками і іншими речовинами. Наприклад, рибоза входить до складу всіх молекул РНК, а дезоксирибоза - в ДНК.
Функції жирів у клітці.
1. Будівельна. Мембрана клітини і всі мембранні органели клітини містять два шари фосфоліпідів.
2. Енергетична. При розщепленні жиру виділяється в два рази більше енергії, ніж при розщепленні однакової кількості вуглеводів, тому жири є більш економічною формою зберігання хімічної енергії. Кінцевими продуктами розщеплення всіх жирів є вуглекислий газ і вода.
3. Теплоізоляційна. Жир погано проводить тепло, тому підшкірні запаси жиру охороняють тварин, що мешкають у високих широтах (кити, моржі, тюлені) від втрати тепла.
4. Вітамінна. Ряд вітамінів представляють собою жироподібні речовини. До них відносяться вітамін Е, бета-каротин (провітамін А), вітамін А, вітамін D.
5. Гормональна. Чоловічі і жіночі статеві гормони хребетних тварин є стероїдами.
Завдання 17
Складіть тезарус (ключових слів і словосполучень) за темою «Сутність проблеми антропогенезу. Основні етапи антропогенезу »
Антропогенез
Людина
Еволюція людини
Фактори антропогенезу
Процес антропогенезу
Концепція антропогенезу
Етапи антропогенезу
Корінні раси
Проблеми антропогенезу
Завдання 18
Знайдіть правильні відповіді. Підсумки неолітичної революції: 1. зростання чисельності людства; 2. виникнення скотарства та землеробства; 3. виникнення техногенної цивілізації; 4. перехід до ноосфери
Правильна відповідь: 2. Виникнення скотарства і землеробства; 3. Виникнення техногенної цивілізації.
Завдання 19
Назвіть прізвища вчених, з яких областей природознавства, в який період розвитку науки були зроблені відкриття
Етап
фізика
біологія
хімія
Інші
384-322 до н.е.
Аристотель
1932-1951
Вавилов С.І.
1908р-1945
Вернадський В.І.
1580-1642
Галілей Г.
1921
Гейзенберг В.
1842-1894
Гельмгольц Г.
1640-1650
Декарт Р.
425-370 до н.е.
Демокріт
1901
Хаббл Е.
1925 -
Дірак П.
Крик Ф.
1929
Крик Ф.
3 в. до н.е.
Евклід
1935 -
Жоліо-Кюрі Ф
1935
Гумільов Л.М.
1936
Гамов
19 в.
Кант І.
ок. 99-55 до н.е.
К. Лукрецкій
1600-1630
Кеплер І.
2в.
К. Птолемей
1943
Кун Т.
1495-1543
Коперник Н
1938
Курчатов І.В.
1880-1906
Кюрі П.
1768-1829
Ламарк ж.б.
1928
Ландау Л.Д.
1770-1827
Лаплас
5 в до н.е.
Левкіпп
1666-1716
Лейбніц
1730-1778
Лінней К.
1729-1765
Ломоносов М.В.
1845-1884
Мендель Г.
1925
Опарін А.І.
1870-1936
Павлов І.П
407-347 до н.е.
Платон
1905
Сукачов В.М.
17912-1849
Семенов М.М.
Семенов М.М.
1852-1905
Сєченов І.М.
445-399 до н.е.
Сократ
1903-1937
Резерфорд Е.
ок. 600-547
Фалес
1821-1867
Фарадей М.
1911-1925
Фрідман О.О.

Завдання 20
До дисипативним структур належать: 1. Будь-який правильний кристал, що виникає при охолодженні рідин; 2. Будь-який живий організм; 3. Будь-яка неупорядкована рівноважна структура, яка виникає в результаті самоорганізації; 4. Будь-яка технічна конструкція, що виникає в результаті проектування і будівництва
Правильна відповідь: 3. Будь-яка неупорядкована рівноважна структура, яка виникає в результаті самоорганізації.
Завдання 21
Поясніть значення наступних термінів і понять: Антропогенний, ген, гіпотеза, природничо-наукова картина світу, кварки, кібернетика, концепція, ліпіди, однорідність, прокаріоти, спін
Ген - це елементарний спадковий фактор. Ген є ділянкою хромосоми, що відповідає за розвиток певної ознаки.
Прокаріоти - найдавніші організми в історії Землі, сліди їх життєдіяльності виявлені у відкладеннях протерозою, утворилися близько мільярда років тому.
Кварки - дробнозаряженние частки, що входять до складу адронів. У вільному стані не спостерігалися. Діляться на 6 типів і є безструктурними, беруть участь у сильній взаємодії.
Гіпотеза - це наукове припущення, допущення, справжнє значення якого невизначено. Формулюючи гіпотезу, дослідник будує припущення про те, яким чином має намір досягти поставленої мети.
Природно - наукова картина світу - це система основних концепцій (ідей, законів, принципів, знань) про природу.
Кібернетика - дисципліна, присвячена вивченню систем управління та комунікації у тварин, в організаціях та механізмах. Кібернетика проводить аналогії між процесами.
Концепція - це певна система пов'язаних між собою і випливають один з іншого поглядів, способів розуміння і трактування явища, предмета або процесу, система досягнення цілей.
Ліпіди (від грец. Lipos - жир), велика група природних органічних сполук, що включає жири і жироподібні речовини.
Спін (від англ. Spin - крутитися) - власний момент імпульсу елементарних частинок, має квантову природу і не пов'язаний з переміщенням частинки як цілого.
Антропогенний - створений людиною, що виник в результаті його діяльності.

Висновок
У світі ще багато непізнаного. Багато явищ природи і самої людини, його біологічної та духовної складових поки не отримали переконливого наукового пояснення і тому носять загадковий, таємничий характер. Так, не досліджені в достатній мірі фізичні і оптичні явища в атмосфері, закони макроеволюції, суспільного розвитку, енергетика людського організму, можливості і пороги відчуттів і сприймань, сфера емоційних переживань особистості, форми спілкування, комунікації, глибинні архетипічні структури духовності і багато іншого. Але наука не може відразу і негайно вирішити всі проблеми пізнання, негайно пояснити все незрозуміле і загадкове. Наука - це не чарівний ключик, яким в одну мить можна відкрити всі таємниці та загадки природи. Наукове пізнання - це історична діяльність, яка розвивається в міру вдосконалення не тільки цілей, але і засобів пізнання. Багато явища науково не пояснені і залишаються загадковими не тому, що вони в принципи непізнавані, а тому, що поки не сформувалися засоби і методи, способи їх пізнання.

Список літератури
1. Горєлов А.А. Концепції сучасного природознавства. - М.: ВЛАДОС, 2008.-512с
2. Карпенків С. Х. Основні концепції природознавства. - М.: Культура і спорт ЮНИТИ, 2008. - 208 с.
3. Найдиш В.М.. Концепції сучасного природознавства. М.: ИНФРА-М, 2009.
4. Рузавін. Г. І. Концепції сучасного природознавства. - М.: ЮНИТИ, 2007. - 287 с.
5. Самигін С.І. Концепції сучасного природознавства. Ростов-на-Дону: Фенікс, 2006.-448с
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Контрольна робота
158.4кб. | скачати


Схожі роботи:
Основи концепції сучасного природознавства
Концепція сучасного природознавства
Концепція сучасного природознавства 3
Концепції сучасного природознавства 2
Концепції сучасного природознавства 4
Концепція сучасного природознавства
Концепція сучасного природознавства 2
Концепції сучасного природознавства 3
Концепції сучасного природознавства
© Усі права захищені
написати до нас