Контрольная работа по «Концепция современного естествознания»

приближаясь к реальности.

Оставляя в стороне такие  интригующие понятия, как "сознание", "разум", "душа", применяемые  к человеку, постараемся понять для  начала, чем отличается живой жук  от заводного, не выходя за рамки нашего предмета. Достаточно сложный биологический объект, каковым является, например, жук, состоит из клеток. Они имеют собственное устройство и выполняют определенные функции. Это же можно сказать и про отдельные детали сложной машины. Однако сборка клеток и машин осуществляется на различных принципах. Клетка растет постепенно, и в нее включаются только атомы и молекулы, соответствующие физико-химическим свойствам уже накопленных элементов, представляющих собой зачаток самой клетки. В машине же все решает конечная - внешняя - функция, для выполнения которой и строится машина. В зависимости от этой функции и выбирается материал и устройство вновь присоединяемых элементов. Но это не все. Рибосома, например, состоит из РНК трех типов и 55-и белков. Можно создать условия, при которых произойдет их разделение, и их можно будет выделить (и распознать) в растворе. Однако если теперь создать другие - благоприятные - условия, то они снова соберутся в рибосому. С развалившимися (например, от продолжительной вибрации) часами так не произойдет ни при каких новых условиях. Наконец, машина работает, используя разность уровней энергии. Клетка же способна накапливать энергию, а затем канализировать ее, то есть использовать строго определенным образом.

 

Литература:

Эвристическая роль математики в физике и космологии. Сборник научных трудов методологических семинаров ленинградских физико-математических институтов АН СССР. Л., 1975.

Солопов «Концепция современного естествознания» Москва, «Владас», 1997-2002г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Какие два подхода к пониманию пространства и времени известны в истории естествознания?

Для того чтобы последовательно описывать наблюдаемые явления, приходится посягнуть на такие фундаментальные характеристики, как пространственные размеры и течение времени: следствием двух новых постулатов (уточненного принципа относительности и независимости скорости света от инерциального движения системы отсчета) является то, что размеры объектов и времена процессов зависят от того, по отношению к какой системе отсчета - движущейся или неподвижной относительно наблюдаемого объекта или явления - мы их измеряем. Это было осознано А.Эйнштейном в 1905 году и легло в основу так называемой специальной теории относительности.

Такие фундаментальные в классической физике понятия, как пространство и время, выступают как предметы договоренности, как только мы собираемся экспериментально определять их количественные меры.

В представлении Ньютона о природе как о системе материальных корпускул с мгновенно распространяющимися взаимодействиями неявно присутствовала следующая схема измерения. Во-первых, предполагался лапласовский детерминизм движения и возможность одновременного точного измерения координат и импульсов тела. Во-вторых, постулировалась абсолютность пространства и времени. Эта концепция основывалась на предположении, что при измерении характеристики объекта не изменяются и не зависят от относительного движения лаборатории. А за природу в ньютоновской картине мира принималась та реальность, которая соответствовала данной схеме измерений.

В современной физике приняты более  сложные схемы измерения, поэтому  появляются и более сложные предметы научных теорий.

Свойства времени:

• Однородность

Означает, что любые явления, происходящие в одних и тех же условиях, но в разные моменты времени, протекают совершенно одинаково.

• Непрерывность

Подразумевает, что между двумя  моментами времени, как близко бы они не располагались, всегда можно  выделить третий.

• Однонаправленность или необратимость

Определяется следствием второго  начала термодинамики или закона возрастания энтропии.

Понятия пространства и времени являются философскими категориями и не определяются в естествознании. Для естественных наук важно уметь определять их численные характеристики - расстояния между объектами и длительности процессов, а так же - описывать их свойства, поддающиеся экспериментальному изучению

Эмпирические факты, относящиеся к проблеме пространства и времени – трехмерность пространства и одномерность и однонаправленность времени,   независимость скорости света от скорости источника, относительность состояния покоя

Принцип относительности  – все физические явления протекают одинаково в различных инерциальных системах отсчета (не существует абсолютной системы отсчета).

Понятие одновременности  - стало относительным.

 

Литература:

Степин В.С., Елсуков А.Н. Методы научного познания. Мн., 1974

Рузавин «Концепция современного естествознания» Москва, «Культура и спорт», 1999г.

 

Зигмунд Фрейд  «Введение в психоанализ» Москва, 1988г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Почему невозможны сверхсветовые скорости движения материальных объектов?

Оказывается, что принцип причинности  не будет нарушен, если скорость целенаправленной передачи информации от причины к следствию (скорость «полета пули») не превосходит скорости света. Тогда в любых системах отсчета причина будет предшествовать следствию. Таким образом, оказывается, что в окружающем нас постижимом мире существует предельная скорость – скорость света, и никакой материальный носитель информации не может перемещаться быстрее. Это, между прочим, не означает, что сверхсветовую скорость нельзя реализовать. Например, направив прожектор на Лунный диск так, чтобы световое пятно полностью заполняло этот диск, будем быстро перекрывать прожектор шторкой. Нетрудно рассчитать, какой должна быть скорость движения шторки, чтобы скорость движения ее тени по поверхности Луны достигла скорости света. Требуемая скорость шторки вполне достижима в современной технике. Дело, однако, в том, что невозможно указать способ хоть какого-либо использования сверхсветового движения тени в причинноследственном процессе.

Его сформулировал А.Эйнштейн: скорость света, т.е. скорость перемещения возмущения электромагнитного поля, измеренная из любой инерциальной системы отсчета, имеет одно и то же значение независимо от относительного движения систем. Принять (и воспринять) его сложнее, чем постулат Бора, поскольку восприятие движения волн (хоть и не световых) входит в повседневный опыт человека, в отличие от восприятия поведения микрочастиц. Отчасти справиться с недоумением по поводу этого странного утверждения о независимости скорости света от системы ее отсчета можно, подумав о следующей аналогии: скорость звука не меняется в зависимости от того, измерим ли мы ее с разбега или стоя неподвижно. Частота звука - да, меняется, и все слышали, как меняется тон гудка локомотива, когда он проезжает мимо. Но скорость звука, испускаемого гудящим локомотивом, измерим ли мы ее, находясь в едущем вагоне или стоя на платформе, остается той же. Этот пример не эквивалентен ситуации со светом (уже потому, что звук распространяется в среде, которой для света не нашлось), но схож с ней.

 

 

Литература:

Акунов А.А. Особенности познания в современной физике. Фрунзе, 1982.

Юлов «Концепция современного естествознания», Киров, «Вятский университет», 1999г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В чем  заключается смысл уравнений  Эйнштейна, лежащих в основе общей теории относительности?

 

Теперь для того, чтобы последовательно  описывать наблюдаемые явления, приходится посягнуть на такие фундаментальные характеристики, как пространственные размеры и течение времени: следствием двух новых постулатов  является то, что размеры объектов и времена процессов зависят от того, по отношению к какой системе отсчета - движущейся или неподвижной относительно наблюдаемого объекта или явления - мы их измеряем. Это было осознано А.Эйнштейном в 1905 году и легло в основу так называемой специальной теории относительности.

Обсудим понятие одновременности  и соотношение "раньше-позже" в  рамках постулата о независимости скорости света от движения системы ее отсчета. Рассмотрим поезд, двигающийся с постоянной скоростью мимо платформы. Посредине поезда стоит проводник, в голове и хвосте поезда на одинаковом расстоянии от середины находятся два фонаря. На платформе стоит проверяющий. Пусть в тот момент, когда едущий проводник находится точно против неподвижного проверяющего, оба они видят, что фонари одновременно вспыхнули. Скорость света хоть и велика, но конечна. Вопрос: что скажут проводник и проверяющий, заранее предупрежденные о независимости скорости света, о последовательности вспышек фонарей? Проводник, наблюдая вспышки одновременно и учитывая, что свету предстояло пройти одинаковые расстояния от неподвижных в его системе отсчета фонарей до него, скажет, что фонари поезда вспыхнули одновременно. Проверяющий, наблюдая вспышки одновременно и учитывая, что фонари движутся относительно него, а скорость света конечна, скажет, что, раз свет дошел до него одновременно, а испущен-то он был несколько раньше, когда задний фонарь был от проверяющего дальше, свету от заднего фонаря предстояло пройти большее расстояние. И, чтобы сигналы добрались до проверяющего одновременно, задний фонарь поезда вспыхнул раньше. Пусть теперь над поездом вдоль рельсов, опережая поезд, летит самолет, и летчик оказывается над проверяющим в тот момент, когда мимо того проезжает проводник. Летчик тоже видит одновременные вспышки, но, рассуждая таким же образом, как проверяющий, он скажет, что передний фонарь поезда вспыхнул раньше. Трое наблюдателей, находясь в одной точке в один и тот же момент времени увидели одно и то же, но дали различное заключение о происшедшем. В наблюдение, а, значит, и в измерение неизбежно входит трактовка, интерпретация, выполняемая с учетом каких-то дополнительных обстоятельств (в данном случае конечности скорости света и постулата о независимости его скорости).

Дальнейшее развитие этих идей привело А.Эйнштейна к созданию общей теории относительности, также называемой теорией гравитации или геометродинамикой, согласно которой гравитационное "притяжение" тел является лишь наблюдаемым эффектом, в основе которого лежит геометрия нашего пространства, точнее единого пространства-времени. Находящиеся в нем массы искривляют его подобно тому, как прогибается двумерная упругая мембрана, если положить на нее тяжелый шарик: вталкивая в получившийся "раструб воронки" еще один шарик, мы увидим, как он скатится к первому или будет кружить вокруг него ("под действием сил гравитационного притяжения", - полагал Ньютон). Нечто подобное, согласно общей теории относительности, происходит и в случае трехмерного пространства. Предсказания этой странной теории подтвердились при измерении скорости поворота большой полуоси эллиптической орбиты Меркурия при его движении вокруг Солнца. Кроме того, из этой теории следует, что лучи света должны были бы отклоняться при прохождении мимо массивного тела вроде звезды. При соответствующих измерениях во время Солнечного затмения это было зарегистрировано. В настоящее время релятивистские эффекты непосредственно учитываются при конструировании спутниковых систем GPS (Global Positioning System), обеспечивающих навигацию на поверхности Земного шара с высокой точностью. Существование (гипотетических) загадочных черных дыр также следует из этой теории.

Теория относительности Эйнштейна  описывает пространство и время  как принадлежащие друг другу  искривленные образования. Современные астрофизики считают возможным, что "искривленные образования пространство и время по Эйнштейну" имеют более короткие пути: через напоминающие туннели "прозрачные дыры" в космической структуре может проникать свет или материя. 
        В начале нашего века была создана специальная теория относительности, теория движения тел с большими скоростями, сравнимыми со скоростью света. Позднее, в 1916 году А. Эйнштейном была разработана общая теория относительности, в которой рассматривались вопросы движения  небесных тел под действием сил гравитации. В основе общей теории  относительности был положен принцип эквивалентности, согласно которому свойства движения  в неинерциальной системе координат (т. е. в системе, двигающейся с ускорением) такие же, как и в инерциальной системе координат, в которой действует гравитационное поле.  Полученные Эйнштейном уравнения, описывающие гравитационное взаимодействие систем  с любыми скоростями наиболее полно и детально описывают взаимодействие вещества в масштабах вселенной.

На первом же этапе рассмотрения моделей вселенной вторым решающим фактором стало зарождение внегалактической астрономии. На первом этапе основное внимание уделялось геометрии нашей вселенной, т. е. вопросами кривизны пространства-времени, возможности замкнутости вселенной. Под кривизной пространства времени подразумевается построение неэвклидовой модели вселенной, в которой гравитация как бы искривляет само пространство. Эти вопросы напрямую вытекали из общей теории относительности

 

Литература:

Эйнштейн А. Творческая автобиография. // УФН, 1956, 59(1).

Мандельштам Л.И. Лекции по оптике, теории относительности, квантовой механике. М., 1972.

Абачиев «Концепция современного естествознания» Москва,1998-1993г.

 

 

 

 

 

 

 

 

Что нового внесли в развитие атомизма Эпикур и Лукреций?

 

Мир – упорядоченный  космос, чей порядок сродни порядку внутри человеческого разума. Следовательно, возможен рациональный анализ эмпирического мира. Упорядоченность космоса является следствием существования некоего всепроникающего разума, наделившего природу назначение и целью.

 Второй научной доктриной античности, оказавшей громадное влияние на все последующее развитие науки, стал атомизм. Он стал итогом развития греческой философской традиции. В её основе лежит представление о том, что все предметы и объекты бытия, материального мира состоят из мельчайших микроскопических неделимых частиц – атомов (с гр. неделимый). Своими корнями атомизм уходит в ионийскую физику и философию элеатов. Проблемы бытия и не бытия, существования и возникновения, множества и числа, делимости и качества – все эти проблемы, затронутые предыдущими школами, нашли свое отражение в системе атомизма. Основателями его стали Левкипп и Демокрит, а их последователями стали Эпикур и Лукреций. Согласно общей доктрине, начало всего сущего – это неделимые частицы – атомы и пустота. Ничто