Шпаргалка по "Истории"

    Эти принципиальные особенности современной естественнонаучной картины мира и определяют в главном ее общий контур, а также сам способ организации разнообразного научного знания в нечто целое и последовательное.

    Однако у нее есть и еще одна особенность, отличающая ее от прежних вариантов. Она заключается в признании историчности, а следовательно, принципиальной незавершенности настоящей, да и любой другой научной картина мира. Развитие общества, изменение его  ценностных ориентации, осознание важности исследования уникальных природных систем, в которые составной частью включен и сам человек, меняет и стратегию научного поиска, и отношение человека к миру.

13. Системно-структурный характер организации материи.

      В современной науке в основе представлений о строении материального мира лежит системный подход, согласно которому любой объект материального мира, будь то атом, планета, организм или галактика, может быть рассмотрен как сложное образование, включающее составные части, организованные в целостность. Для обозначения целостности объектов в науке было выбрано понятие системы.

Система представляет собой совокупность элементов и связей между ними. Совокупность связей между элементами образует структуру системы. Суще-ют 2 типа связей между элементами системы – по «горизонтали» и по «вертикали». Связи по «горизонтали» - это связи координации между однопорядковыми элементами. Связи по «вертикали» – это связи субординации, т.е.соподчинения элементов. Исходным пунктом всякого системного исследования является представление о целостности изучаемой системы. Целостность системы означает, что все ее составные части, соединяясь вместе, образуют уникальное целое, обладающее новыми интегративными свойствами.  

   В естественных науках выделяют 2 больших класса материальных систем: системы неживой природы и системы живой природы.  В неживой природе в качестве структурных уровней организации материи выделяют элементарные частицы, атомы, молекулы, поля, макроскопические тела, планеты, звезды. В живой природе к структурным уровням организации материи относят системы доклеточного уровня – нуклеиновые кислоты и белки; клетки как особый уровень биологической организации, представленные в форме одноклеточных организмов и элементарных единиц живого вещества; многоклеточные организмы растительного и животного мира. В природе все взаимосвязано, поэтому можно выделить такие системы, которые включают элементы как живой, так и неживой природы – биогеоценозы.

   В науке выделяют 3 уровня строения материи. Макромир – мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта. Микромир – мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов. Мегамир – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов – миллионами и миллиардами лет.

14. Современные научные представления о макромире.

В современной науке в основе представлений о строении материального мира лежит системный подход, согласно которому любой объект материального мира, будь то атом, планета и т.д. может быть рассмотрен как система – сложное образование, включающее составные части, элементы и связи между ними. Элемент в данном случае означает минимальную, далее неделимую часть данной системы.

Совокупность связей между элементами образует структуру системы, устойчивые связи определяют упорядоченность системы. Связи по горизонтали – координирующие, обеспечивают корреляцию системы, ни одна часть системы не может измениться без изменения других. Связи по вертикали – связи субординации, одни элементы системы являются более значимыми, чем другие, и подчиняются им. Система обладает признаком целостности – это означает что все ее составные части, соединяясь в целое, образуют нечто обладающее качествами, не сводимыми к качествам отдельных элементов. Согласно современным научным взглядам все природные объекты представляют собой упорядоченные, структурированные, иерархически организованные системы. В естественных системах выделяют два больших класса систем: системы неживой и живой природы. Принято так же выделять три уровни строения материи.

Макромир – мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины от долей миллиметра до километров и временные измерения от долей секунды до лет.

Микромир – мир предельно малых непосредственно ненаблюдаемых объектов, пространственная размерность от 10-8 см. до 10-16 см, а время жизни – от бесконечности до 10-24 с.

Мегамир – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние измеряется световыми годами, а время миллионами и миллиардами лет.

15. Микромир и квантово-механическая концепция его описания.

      Изучая микрочастицы, ученые столкнулись с парадоксальной, с точки зрения науки, ситуацией: одни и те же объекты обнаруживали как волновые, так и корпускулярные. Первый шаг в этом направлении был сделан немецким физиком М.Планком. Он пришел к выводу, что в процессах излучения энергия может быть отдана или поглощена не непрерывно и не в любых количествах, а лишь в известных неделимых порциях – квантах. Сумма энергий этих мельчайших порций энергии – квантов определяется через число колебаний соответствующего вида излучения и универсальную  естественную константу. Первых физиком, который восторженно принял открытие элементарного кванта действия и творчески развил его, был А.Эйнштейн. Он предположил, что речь идет о естественной закономерности всеобщего характера. Он применил гипотезу Планка к свету и пришел к выводу, что следует признать корпускулярную структуру света. Квантовая теория Эйнштейна утверждала, что свет есть постоянно распространяющееся в мировом пространстве волновое явление. И вместе с тем световая энергия, чтобы быть физически действенной, концентрируется лишь в определенных местах, поэтому свет имеет прерывную структуру. Свет может рассматриваться как поток неделимых световых квантов.

    Открытое в 1923г. американским физиком А.Х.Комптоном явление (эффект Комптона), которое отмечается при воздействии очень жесткими рентгеновскими лучами на атомы со свободными электронами, вновь и уже окончательно подтвердило квантовую теорию света.  Представления Эйнштейна о квантах света, послужившие в 1913г. отправным пунктом теории Н.Бора, через 10 лет основа оказали плодотворное воздействие на развитие атомной физики.  В 1924г. произошло одно из величайших событий в истории физики: французский физик Луи де Броль выдвинул идею о волновых свойствах материи. Он писал о необходимости использовать волновые и корускулярные представления не только с учениями Эйнштейна в теории света, но также в теории материи.

    Признание корпускулярно-волнового дуализма в современной физике стало всеобщим. Любой материальный объект характеризуется наличием как корпускулярных, так и волновых свойств.

     Квантово-механическое описание микромира основывается на соотношении неопределенностей, установленном немецким физиком В.Гейзенбергом. Суть соотношения неопределенностей в следующем. Никогда нельзя одновременно точно знать оба параметра – координату и скорость. Никогда нельзя одновременно знать, где находится частица, как быстро и в каком направлении она движется.

    С точки зрения классической механики, соотношение неопределенностей представляется абсурдом. Мы, люди, живем в макромире и в принципе не можем построить наглядную модель, которая была бы адекватна микромиру.

16. Атомистическая концепция строения материи. Современное учение об атоме.

   Атомистическая гипотеза строения материи, выдвинутая в античности Демокритом, была возрождена в 18в. химиком Дж.Дальтоном, которые принял атомный вес водрода за единицу и сопоставил с ним атомные веса других газов, благодаря его трудам стали изучаться физико-химические свойства атома. В 19в. Д.И.Менделеев построил систему химических элементов, составленную на их атомном весе. В физику представления об атомах как о последних неделимых структурных элементах материи пришли из химии. Собственно физические исследования атома начинаются в конце 19в., когда французским ученым А.А.Беккерелем было открыто явление радиоактивности, которое заключалось в самопроизвольном превращении атомов одних элементов в атомы других элементов.

   Модель атома, предложенная Э.Резерфордом в 1911г., напоминала солнечную систему: в центре находится атомное ядро, а вокруг него по своим орбитам движутся электроны. Ядро имеет положительный заряд, а электроны – отрицательный. Вместо сил тяготения, действующих в солнечной системе, в атоме действуют электрические силы. Электрический заряд ядра атома, численно равный порядковому номеру в периодической системе Менделеева, уравновешивается суммой зарядов электронов – атом электрически нейтрален.

   В 1913г.великий датский физик Н.Бор применил принцип квантования при решении вопроса о строении атома и характеристике атомных спектров. Модель атома Бора базировалась на планетарной модели Резерфорда и на разработанной им самим квантовой теории строения атома. Бор выдвинул гипотезу строения атома, основанную на 2 постулатах, совершенно несовместимых с классической физикой: 1. В каждом атоме существует несколько стационарных состояний электронов, двигаясь по которым электрон может существовать, не излучая; 2.при переходе электрона из  одного стационарного состояния в другое атом излучает или поглощает порцию энергии.  Точно описать структуру атома на основании представления об орбитах точечных электронов принципиально невозможно, поскольку таких орбит в действительности не существует. Вследствие своей волновой природы электроны и их заряды как бы размазаны по атому, однако неравномерно.

   Выведенные Бором постулаты ясно показали, что классическая физика не в состоянии объяснить даже самые простые опыт, связанные со структурой атома. Создавалось впечатление, что постулаты Н.Бора отражают какие-то новые свойства материи, но лишь частично. Даже понятия пространства и времени в существующей в макромире форме оказались неподходящими для описания микрофизических явлений. Атом физиков-теоретиков все больше и больше становился абстрактно-ненаблюдаемой суммой уравнений.

17. Элементарные частицы как объекты микромира.

    Развитие идей атомизма было связано с исследованием элементарных частиц. Частицы, входящие в состав атома, наз. элементарными. Основным характеристиками элементарных частиц являются масса, заряд, среднее время жизни, спин и квантовые числа. Массу покоя элементарных частиц определяют по отношению к массе покоя электрона. Сущ-ют элемент.частицы не имеющие покоя, - фотоны. Остальные частицы по этому признаку делятся на лептоны – легкие частицы, мезоны – средние частицы, барионы – тяжелые частицы.

    Электрический заряд явл.другой важнейшей характеристикой элем.част. Все известные частицы обладают положит, отриц., либо нулевым зарядом. Каждой частице, кроме фотноа и двуз мезонов, соответствуют античастицы с противоположным зарядом. По времени жизни частицы делятся на стабильные и нестабильные. Стабильных частиц 5: фотон, 2 разновидности нейтрино, электрон и протон. Остальные – нестабильные.

   Согласно современным представлениям все элем.частицы делятся на 2 класса: фермионы (кварки, лептоны) и бозоны (фотоны, векторные бозоны, глюоны). Элементарные частицы учавствуют во всех видах известных взаимодействий. Различают 4 вида фундаментальных взаимодействий: сильное (происходит на уровне атомных ядер и представляет собой взаимное притяжение и отталкивание их составных частей), электромагнитное (примерно в 1000 раз слабее сильного, но значительно более дальнодействующее (не имеющий заряда фотон)), слабое (возможно между различными частицами и связано с распадом частиц, например, с происходящими в атомном ядре превращениями нейтрона в протон, электрон) и гравитационное (самое слабое, не учитываемое в теории элементарных частиц).  Все 4 взаимодействия необходимы и достаточны для построения разнообразного мира.