Уявлення про критерії істинності знання

Зміст

1. Що таке орбіта планети? Чи можуть планети зіткнутися при своєму русі навколо Сонця? У чому суть законів Кеплера?
2. Сформулюйте основні закони класичної механіки матеріальної точки. Як моделюється система, що складається з двох і більше матеріальних точок?
3. Як формувалося уявлення про критерії істинності знання? Чим відрізняється від натурфілософії наука Нового Часу? Дайте приклади.
4. Яка частина термодинамічної системи називається фазою даної речовини? Дайте молекулярну картину процесів випаровування і конденсації. Що таке насичений пар і які його властивості? Опишіть роль цих процесів у земній атмосфері.
5. Поясніть поняття хімічних зв'язків і приведіть приклади. Яка роль енергії та ентропії при утворенні молекул?
6. Фундаментальні типи взаємодій у фізиці. Чому вони так називаються? Які закони збереження фундаментальні для всього природознавства і чому?
7. Поясніть суть гіпотези Луї де Бройля. Як вона була експериментально підтверджена, яке значення для природознавства має використання корпускулярно-хвильових властивостей речовини? Що дізналися про живу матерію з допомогою електронного мікроскопа і на яких засадах він працює?
8. Розкрийте сутність мікро-і макроеволюції, наведіть приклади діючих в них процесів. Які докази еволюції органічного світу?
9. Що таке «ген», «кодон», «нуклеотиди», «нуклеїнові кислоти»? Що вивчає генетика, як вона розвивалася?
10. Розкрийте поняття «біосфера», вкажіть її функції і характеризуйте її оболонки. Як це поняття було переосмислено В. І. Вернадським?
Список літератури

1. Що таке орбіта планети? Чи можуть планети зіткнутися при своєму русі навколо Сонця? У чому суть законів Кеплера? На який середній відстані від Сонця перебуває планета Меркурій, якщо його період обертання дорівнює 0,24 земного року?

Орбіти планет - шляхи в просторі, за якими планети обертаються навколо Сонця; їх форми близькі до кругових а площини близькі до площини екліптики за винятком мало масивних тіл (Меркурій, Плутон, астероїди). Так як кожна планета має свій шлях, тобто свою орбіту, то вони не можуть зіткнутися.
Кожна планета рухається по своїй орбіті так, що її радіус-вектор описує за рівні проміжки часу рівні площі. Це значить, що чим ближче планета до Сонця, тим більше швидкість руху по орбіті. Ставлення кубів великих півосей орбіт двох планет Сонячної системи дорівнює відношенню квадратів періодів їх обертання навколо Сонця. Велика піввісь - це половина максимальної відстані між двома точками еліпса. Цей закон дозволив оцінити розміри сонячної системи.
Якщо звернення Меркурія одно 0,24 земного року, то відстань від планети до Сонця приблизно дорівнює ¼ відстані до Землі.

2. Сформулюйте основні закони класичної механіки матеріальної точки. Як моделюється система, що складається з двох і більше матеріальних точок? Наведіть приклади завдань, в яких можна вважати Землю матеріальною точкою, а в яких - не можна. Оцініть зміна своєї ваги при переїзді з екватора на полюс.

Перший закон стверджує, що у відсутності сил тіла не змінюють свого руху, тобто при відсутності діючих на тіло сил існує система відліку, де це тіло спочиває. Якщо воно покоїться в одній системі відліку, то існує безліч систем відліку, де це тіло рухається з постійною швидкістю.
Другий закон стверджує, що добуток маси тіла на прискорення дорівнює діючій силі. Оскільки сила і прискорення - вектори, то затверджується однакове напрямок для обох.
Третій закон пов'язує рівністю дія і протидія. Він стверджує, що сили, з якими діють один на одного взаємодіючі тіла, рівні за величиною і протилежні за напрямком [1].

3. Як формувалося уявлення про критерії істинності знання? Чим відрізняється від натурфілософії наука Нового Часу? Дайте приклади.

Становлення сучасної природничо-наукової картини світу являє собою історичну, революційну або еволюційну зміну одних наукових поглядів іншими. Революційними віхами на шляху розвитку, наприклад, в астрономії були: обгрунтування ідеї про кулястість Землі, відкриття Коперником геліоцентричної системи світу, винахід телескопа, відкриття основних законів небесної механіки, застосування спектрального аналізу і фотографії, вивчення структури нашої Галактики, відкриття Метагалактика і її розширення , початок радіоастрономічних досліджень і, нарешті, початок космічної ери і епохи безпосередніх астрономічних експериментів у космічному просторі. Завдяки цим відкриттям поступово вимальовувалася велична картина світобудови, в порівнянні з якою наївними казками здаються тепер старовинні легенди про плоску Землі, нерухомо спочиває в центрі світу, і про небесної тверді з уткнутими в неї срібними зірками-булавами.

4. Яка частина термодинамічної системи називається фазою даної речовини? Дайте молекулярну картину процесів випаровування і конденсації. Що таке насичений пар і які його властивості? Опишіть роль цих процесів у земній атмосфері.
Залежність між пониженням тиску пари і кількістю розчиненого речовини може бути виражена в математичній формі. Позначимо тиск чистого розчинника через p, зниження тиску пари через число молей розчиненої речовини через n і число молей розчинника через N.
Виміром зниження тиску пара розчину можна користуватися для визначення молекулярної маси розчинених речовин. Однак на практиці зазвичай застосовується інший, більш зручний метод, заснований на вимірюванні зниження температури замерзання розчину.
Всі чисті речовини характеризуються строго визначеною температурою замерзання. Так, чиста вода при нормальному атмосферному тиску замерзає при 0 ^о С; бензол за +5,5 ^о С. Ці температури зберігаються незмінними до тих пір, поки вся рідина не замерзне або не перетвориться в пару.
Інакше йде справа з розчинами. Присутність розчиненої речовини знижує точку (чи температуру) замерзання розчинника, і тим сильніше, ніж концентрированнее розчин. Тому розчини замерзають при більш низьких температурах, ніж чисті розчинники. Неважко довести, що це є прямим наслідком зниження тиску пари розчинів. Більш низька температура замерзання розчину, в порівнянні з чистим розчинником, пояснюється тим, що температура замерзання є та температура, при якій одночасно можуть існувати тверда і рідка фази даної речовини.
У 1887 році французький фізик Рауль на підставі численних дослідів з розчинами різних твердих речовин і нелетких рідин встановив наступний закон: у розведених розчинах неелектролітів при постійній температурі зниження тиску пара пропорційно кількості речовини, розчиненого в даній кількості розчинника. Пояснення цьому закону дає молекулярно-кінетична теорія. Тиск знаходиться над рідиною насиченої пари залежить від кількості молекул, що випаровуються з поверхні рідини в одиницю часу.

5. Поясніть поняття хімічних зв'язків і приведіть приклади. Яка роль енергії та ентропії при утворенні молекул?

Хіміки вивчають в основному поведінка матерії, яке вони описують на основі знань властивостей хімічних елементів та їхніх сполук. Велику частину цієї галузі знань інтерпретують, користуючись відомостями про молекули, які зазвичай є цілком визначеними часткам », що володіють певними властивостями. Це майже повністю справедливо для газів, де сили, що діють між молекулами, набагато слабше сил, що зв'язують атоми в молекулі. Тому у випадку газів при низькому тиску можна з упевненістю відзначити наявність молекул і дати опис їх властивостей. Молекула залишається найбільш суттєвою для хіміка часткою і в рідинах, хоча в останніх важливу роль грають сили, що діють між молекулами. Навіть у багатьох твердих тілах явно зберігається індивідуальність молекул. Однак при розгляді деяких твердих тіл уявлення про молекулах виявляється неприйнятним. Так, наприклад, в іонних кристалах основними хімічними та структурними одиницями є іони, і "молекулярна" формула не виражає нічого, крім співвідношення числа атомів елементів, що утворюють цю речовину. Точно так само для багатьох високополімерних речовин поняття молекули є штучним, оскільки весь зразок являє собою одну величезну молекулу.
У випадках, коли є певні молекули, їх властивості можуть бути визначені з досвіду безпосередньо, тоді як знаходження властивостей окремих зв'язків з досвіду представляє труднощі. Ми не можемо вивчати окрему хімічний зв'язок. У той час як можна безперервно змінювати оточення молекули в газовій фазі, просто варіюючи температуру і тиск, і екстраполювати вимірювання так, щоб вони ставилися до ізольованих молекул, дослідження зв'язку припустимо проводити тільки в обмежених умовах, а саме, вивчаючи її в різних молекулах. У деяких випадках молекулу не можна точно визначити, однак окремі зв'язку можуть бути досліджені на досвіді [2].

6. Фундаментальні типи взаємодій у фізиці. Чому вони так називаються? Які закони збереження фундаментальні для всього природознавства і чому?

В даний час відомі чотири фундаментальні типи взаємодій: гравітаційна, слабка, електромагнітне і сильне.
Слабка взаємодія відповідає, наприклад, за бета-розпади ядер, електромагнітне - пов'язує електрон і протон в атомі водню, а сильне взаємодія - нуклони в атомних ядрах. З сучасної точки зору внутрішньоядерні взаємодія не є істинно фундаментальним, а влаштовано на зразок так званих «хімічних» сил, які є наслідком складної гри кулонівського (електромагнітного) взаємодії та принципу заборони Паулі.
Закони збереження - закони, згідно з якими чисельні значення деяких фізичних величин не змінюються з плином часу в будь-яких процесах або в певному класі процесів. Найважливіші закони збереження, справедливі для будь-яких ізольованих систем, - закони збереження енергії, імпульсу, моменту кількості руху, електричного заряду. Крім цих суворих законів збереження, існують наближені закони збереження, які справедливі лише для певного кола процесів; наприклад, збереження парності порушується лише в процесах, обумовлених слабкою взаємодією.

7. Поясніть суть гіпотези Луї де Бройля. Як вона була експериментально підтверджена, яке значення для природознавства має використання корпускулярно-хвильових властивостей речовини? Що дізналися про живу матерію з допомогою електронного мікроскопа і на яких засадах він працює?

Так як частинка, наприклад електрон, являє собою об'єкт, який добре локалізований в просторі, то з ним не може бути пов'язана нескінченна плоска хвиля, хвиля повинна бути також добре локалізована в просторі. Де Бройль припустив, що це група хвиль, що мають вельми близькі частоти, то, що зараз називається хвильовим пакетом. Центр хвильового пакету переміщається з груповою швидкістю, що збігається зі швидкістю частинки (що видно з формули Релея для групової швидкості хвилі в середовищі з дисперсією).
Де Бройль переніс на частки з масою спокою вже відому на той час модель корпускулярно-хвильової природи фотона, частинки, що не має маси спокою, що дало вихідне співвідношення для довжини хвилі де Бройля. Однак хід його думки при цьому був протилежний ходу думки Ейнштейна. Якщо Ейнштейн стартував з хвильових властивостей світла і припустив наявність його корпускулярних властивостей (квантів світла), то де Бройль стартував з корпускулярних властивостей частки і припустив наявність у неї також і хвильових властивостей.
Виходячи з його гіпотези, можна сказати: по-перше, корпускулярно-хвильовий дуалізм був перенесений і на частки з масою спокою. По-друге, використання групової швидкості хвилі в рамках принципу Ферма привело його у відповідність до принципу Мопертюї для частки з масою спокою, що рухається зі швидкістю т). Нарешті, по-третє, з'явилось і пояснення цілим числам в теорії атома Бора: стаціонарні орбіти (стану електрона в атомі) - це ті, на довжині яких точно вкладається ціле число п довжин хвиль де Бройля для електрона, що рухається по даній орбіті.
Проте де Бройль розумів найбільш важливий наслідок зі своєї гіпотези. Він вже в 1923 році писав: «Будь-яке рухоме тіло в певних випадках може дифрагувати. Потік електронів, що проходить через досить малий отвір, повинен виявляти явище дифракції »[3]. У дисертації, написаної в 1924 році, він вже використав свою гіпотезу для якісного і кількісного опису різних оптичних явищ.

8. Розкрийте сутність мікро-і макроеволюції, наведіть приклади діючих в них процесів. Які докази еволюції органічного світу?

Сучасна еволюційна теорія поділяє складний еволюційний процес на два етапи: макро-і мікроеволюції. Знання елементарних уявлень, що лежать в основі еволюції, дозволяє підвищити точність аналізу складних процесів макроеволюції. Між макро-і мікроеволюцією принципової різниці не існує [4].
Мікроеволюція - еволюційні перетворення, що відбуваються в межах популяцій в порівняно короткі проміжки часу (наприклад, зміна частоти генів, гомо-і гетерозигот в популяції за кілька поколінь). Іншими словами, мікроеволюція - це сукупність елементарних еволюційних явищ, направлено поточних в популяціях під впливом різних еволюційних факторів.
Елементарне еволюційне явище - стійке зміна генотипического складу популяції, тобто сукупність необоротних генетичних змін, які змінюють еволюційні можливості популяції.
Такі генетичні зміни можуть виникнути в результаті дії різних еволюційних факторів і, врешті-решт, зведуться або до виникнення і розповсюдження нових (раніше не існували в популяції) спадкових особливостей, або до виникнення таких поєднань генів, які в сумі дадуть зовсім новий результат у вигляді виникнення нової ознаки.
Мікроеволюція, таким чином, - це процес еволюційного перетворення популяцій, що призводить до утворення внутрішньовидових форм і нових видів як кінцевого її результату.
Макроеволюція - це процес еволюційного перетворення і розвитку різних груп живих організмів протягом десятків і сотень мільйонів років. Іншими словами, мікроеволюція - це еволюційні перетворення живої природи на рівні вище видового (освіта вищих таксонів, нових органів і систем, вимирання окремих груп і т. д.). У загальному значенні макроеволюцією можна назвати розвиток життя на Землі в цілому, включаючи і її походження. Макроеволюціонним подією вважається також виникнення людини, за багатьма ознаками відрізняється від інших біологічних видів. Між мікро-і макроеволюцією не можна провести різку межу, тому що процес мікроеволюції, первинно викликає зміна популяцій (аж до видоутворення), триває без будь-якого перерви і на макроеволюціонном рівні всередині новопосталих форм.
Відсутність принципових відмінностей у протіканні мікро-і макроеволюціонного процесу дозволяє розглядати їх як дві сторони єдиного еволюційного процесу, і застосовувати для аналізу процесу всієї еволюції поняття, розроблені в теорії мікроеволюції, оскільки макроеволюціонние явища (виникнення нових сімейств, загонів та інших груп) охоплюють десятки мільйонів років і виключають можливість їх безпосереднього експериментального дослідження.
Таким чином, можна подати такі докази еволюційної теорії.
Ембріонологіческое доказ еволюції. Всі многоклеточие тварини проходять у ході індивідуального розвитку стадії бластули і гаструли. З особливою виразністю виступає подібність ембріональних стадій у межах окремих видів і класів. Наприклад, у всіх наземних хребетних, так само як і у риб, виявляється закладка зябрових дуг, хоча ці утворення не мають функціонального значення в дорослих організмів. Подібне схожість ембріональних стадій пояснюється єдністю походження всіх живих організмів.
Морфологічне доказ еволюції. Існування форм, в яких поєднуються ознаки кількох характерних систематичних одиниць вказує на те, що в колишні геологічні епохи жили організми, які є родоначальниками декількох систематичних груп. Зв'язок між різними класами тварин так само добре ілюструє спільність їх походження.
Палеантологіческіе ознаки. Палеантологіческіе дані вказують на зміну тварин і рослин в часі. Палеантологія так само вказує на причини еволюційних перетворень. Найбагатший палеантологіческій матеріал - одне з найбільш переконливих доказів еволюційного процесу.
Біогеографічні докази еволюції. Яскравим свідченням відбулися і відбуваються еволюційних змін є поширення різних тварин і рослин по всій території планети.
Порівняння тваринного і рослинного світу поділу зон дає найбагатший матеріал для доказу еволюційного процесу. Розподіл видів тварин і рослин по поверхні планети і їхнє угруповання в біогеографічні зони відображає процес історичного розвитку Землі і еволюції всього живого [5].
Острівні флора і фауна. Для розуміння еволюційного процесу інтерес представляють фауна і флора островів. Їх склад повністю залежить від походження цих островів. Острови можуть бути материкового походження або океанічного. Материкові острови характеризуються флорою та фауною, близькою за складом до материкової. Чим древнє острів і чим більш значна водна перешкода, тим більше виявляється відмінностей. При розгляді океанічних островів, можна виявити, що їх видовий склад дуже бідний. Відсутні наземні ссавці і амфібії. Вся фауна океанічних островів - результат випадкового заселення. Величезна кількість різноманітних факторів вказує на те, що особливості розподілу живих істот на планеті тісно пов'язані з перетворенням земної кори і з еволюційним зміною видів.

9. Що таке «ген», «кодон», «нуклеотиди», «нуклеїнові кислоти»? Що вивчає генетика, як вона розвивалася?

Ген - це ділянка молекули ДНК (у багатьох вірусів РНК), що кодує первинну структуру поліпептиду, молекули транспортної або рРНК. Геном - сукупність генів, що містяться в гаплоїдному наборі хромосом клітини. У геномі кожний ген представлений одним геном з аллели. Геном являє собою сукупність спадкових ознак, локалізованих в ядрі клітини.
Кодон (триплет), одиниця генетичного коду; складається з 3 послідовно розташованих нуклеотидів в молекулі ДНК або РНК. Послідовність кодонів в гені визначає послідовність розподілу амінокислот у поліпептидному ланцюзі білка, що кодується цим геном.
Нуклеотиди (нуклеозідфосфати), фосфорні ефіри нуклеозидів; складаються з азотистої основи (пуринового або піримідинового), вуглеводу (рибози або дезоксирибози) і одного або декількох залишків фосфорної кислоти. З'єднання з одного, двох, трьох, декількох або багатьох залишків нуклеотидів називаються відповідно моно-, ді-, три-, оліго-або полинуклеотидами. Нуклеотиди - складова частина нуклеїнових кислот, коферментів та інших біологічно активних сполук.
Нуклеїнові кислоти (полінуклеотіди), високомолекулярні органічні сполуки, утворені залишками нуклеотидів. У залежності від того, який вуглевод входить до складу нуклеїнової кислоти - дезоксирибоза або рибоза, розрізняють дезоксирибонуклеїнову (ДНК) і рибонуклеїнової (РНК) кислоти. Послідовність нуклеотидів в нуклеїнових кислотах визначає їх первинну структуру. Нуклеїнові кислоти є у клітинах всіх живих організмів і виконують найважливіші функції зі зберігання і передачі генетичної інформації, беруть участь в механізмах, за допомогою яких вона реалізується в процесі синтезу клітинних білків. В організмі знаходяться у вільному стані і в комплексі з білками (нуклеопротеїди).
Генетика прокладає шляхи ефективного управління спадковістю та мінливістю організмів. Разом з тим селекція спирається і на досягнення інших наук: систематики та географії рослин і тварин, цитології, ембріології, біології індивідуального розвитку, молекулярної біології, фізіології та біохімії. Бурхливий розвиток цих напрямів природознавства відкриває абсолютно нові перспективи. Вже на сьогоднішній день генетика вийшла на рівень цілеспрямованого конструювання організмів з потрібними ознаками і властивостями.
Генетиці належить визначна роль у розв'язанні практично всіх селекційних завдань. Вона допомагає раціонально, на основі законів спадковості і мінливості, планувати селекційний процес з урахуванням особливостей успадкування кожного конкретного ознаки. Досягнення генетики, закон гомологічних рядів спадкової мінливості, застосування тестів для ранньої діагностики селекційної перспективності вихідного матеріалу, розробка різноманітних методів експериментального мутагенезу і віддаленій гібридизації в поєднанні з поліплоїдізації, пошук методів управління процесами рекомбінації та ефективного відбору найбільш цінних генотипів з потрібним комплексом ознак і властивостей дали можливість розширити джерела вихідного матеріалу для селекції. Крім того, широке використання в останні роки методів біотехнології, культури клітин і тканин дозволили значно прискорити селекційний процес і поставити його на якісно нову основу.

10. Розкрийте поняття «біосфера», вкажіть її функції і характеризуйте її оболонки. Як це поняття було переосмислено В. І. Вернадським?

Існування біосфери Землі як певної природної системи виражається в першу чергу в круговороті енергії і речовин при участі всіх живих організмів. Ідея цього круговороту була викладена в книзі німецького натураліста Я. Молешотта. А запропоноване в 80-х роках XIX століття, підрозділ організмів за способами харчування на три групи: автотрофні, гетеротрофні і мікотрофние, німецьким фізіологом В. Пфеффер (1845-1920), було великим науковим узагальненням, що його розуміння основних процесів обміну речовин в біосфері. Значно ширше уявлення про біосферу ми зустрічаємо у В. І. Вернадського (1863-1945). Вернадський розглядав біосферу як особливу геологічне тіло, будову і функції якого визначаються особливостями Землі і Космосу. А живі організми, популяції, види і все живе речовина - це форми, рівні організації біосфери.
Він як і зазначав, що особливу роль у біосфері відіграють біологічні кругообіги, де найважливішим процесом є фотосинтез, здійснюваний рослинністю планети, яка впливає на всі компоненти природного комплексу біосфери - атмосферу, гідросферу, грунт, тваринний світ. Велика роль рослин у житті людського суспільства. Вони створюють необхідну середовище існування і постачають її різними речовинами. Перенос речовини та енергії здійснюється потім за допомогою харчових ланцюгів [6].
До своєрідною різновиди кругообігів у біосфері відносяться її ритмічні зміни. Ритмікою називається повторюваність у часі комплексу процесів, які кожен раз розвиваються в одному напрямку. При цьому розрізняють дві її форми: періодичну - це ритми однаковою тривалістю (час обороту Землі навколо осі) і циклічну - ритми змінної тривалості. Періодичність в біосфері проявляється у багатьох процесах: тектонічних, осадконакоплении, кліматичних, біологічних та багатьох інших. Ритми бувають різної тривалості: геологічні, вікові, внутрівековой, річні, добові і т.д.
Згідно сучасним уявленням, біосфера - це своєрідна оболонка Землі, що містить всю сукупність живих організмів і ту частину речовини планети, що знаходиться в безупинному обміні з цими організмами. Біосфера охоплює нижню частину атмосфери, гідросферу і верхні горизонти літосфери. Продукти життєдіяльності живих істот ставляться до дуже рухливим речовин, що переміщуються у просторі далеко за межі проживання організмів. Тому природно, що розподіл живих організмів більш обмежене в просторі, ніж уся біосфера в цілому.

Список літератури
1. Бройль Л. Революція у фізиці. - М.: Прогрес, 1987.
2. Володимир Вернадський: Життєпис. Вибрані праці. Спогади сучасників. Судження нащадків. / Укл. Аксьонова Г.П. - М.: Современник, 1993.
3. Дубніщева Т.Я. КСЕ. - К.: НГУЕУ, 2005.
4. Значні імена в історії біології. / Укл. Ярков В.В. - СПб.: Питер, 1999.
5. Коттрелл Т. Міцність хімічних зв'язків. - М., 1987.
6. Теорія еволюції. / Под ред. Махновець Р.В. - М.: ВЛАДОС, 2003.