Контрольная работа по "Концепция современного естествознания"

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное Государственное  автономное образовательное учреждение ВПО

«Российский профессионально  – педагогический университет»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

                     

 

         ПО ДИСЦИПЛИНЕ «Концепция современного естествознания»

 

                                        Вариант № 66

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

1. 27.  Первая глобальная революция (Аристотелевская Революция).  Её содержание и исторический смысл. Роль Аристотеля в эволюции науки……………………………………. 3

 

2. 27. Классификация элементарных частиц по времени жизни (стабильные, нестабильные и квазистабильные (резонансы))    и по заряду.  Частицы и античастицы. Столкновение             «частица-античастица». Аннигиляция элементарных частиц. Взаимодействие фотонов. Реальные и виртуальные частицы…6

 

3. 104. Классическая механика. Законы Ньютона. В чём сущность этих законов? Приведите примеры. Понятия ускорения, массы тела и силы. Роль классической механики в развитии естествознания………………………………………………………. 12  

 

 

 

Заключение……………………………………………………………….19

 

          Список литературы……………………….……………….................... 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Задание № 27. 

 

Первая глобальная революция (Аристотелевская Революция). 

Её содержание и  исторический смысл. Роль Аристотеля в эволюции науки.

 

    Революции в естествознании  – одна из самых актуальных  философских проблем. Задача исследования  этой проблемы состоит в реконструкции  истории науки, выявление роли  и механизмов революционных фаз  в научном прогрессе. Понимание этих механизмов позволяет в какой-то мере прогнозировать возможные пути революционных научных преобразований и, тем самым, содействовать нахождению обоснованных стратегий научного поиска, выбору наиболее эффективных средств и методов исследования, более объективному подходу к оценке принципиально новых результатов, получаемых при революционных переворотах в естествознании или отдельных его областях.

     В истории развития  науки вообще и естествознания  в частности можно выделить  три основные научные революции: аристотелевская, ньютоновская и эйнштейновская.

     Первой глобальной естественнонаучной революцией, преобразовавшей астрономию, космологию и физику, было создание последовательного учения о геоцентрической системе мира.

     Последовательная геоцентрическая система была разработана в 4-м в. до н.э. величайшим ученым и философом древности Аристотелем, а затем, в 1-м в. математически обоснована Птолемеем. Геоцентрическую систему мира обычно называют системой Птолемея, а естественнонаучную революцию – аристотелевской.  Почему же это учение называют революционным?                                                

     Переход от исходного  эгоцентризма, а затем племенного  или этнического топоцентризма   к геоцентризму представлял собой  первый, очень трудный шаг на пути объективизации естествознания, т.е. формирование его как объективной науки. Действительно, при этом непосредственная видимая полусфера неба, ограниченная горизонтом, была дополнена аналогичной небесной полусферой до полной небесной сферы. Мир стал более совершенным – сферическим, правда, ограниченным этой же небесной сферой. Соответственно и сама Земля, занимающая центральное положение в этой сферической Вселенной, стала считаться шарообразной. Пришлось, таким образом, признать не только возможность существования антиподов - обитателей диаметрально противоположных пунктов земного шара, но и принципиальную равноправность всех земных наблюдений мира. Вопрос же о наблюдениях, наблюдателях является весьма важным с точки зрения формирования объективной научной картины мира.

      Интересно, что  непосредственное подтверждение  выводов о шарообразности Земли  пришло значительно позже –  в эпоху первых кругосветных  путешествий и великих географических  открытий, т.е. лишь на рубеже 15-го  и 16-го веков, когда само геоцентрическое учение Аристотеля - Птолемея с его канонической системой идеальных равномерно вращающихся гомоцентрических (т.е. с единым центром) небесных сфер уже доживало свои последние годы.

     Аристотель – основоположник  Аристотелевской научной революции, в результате которой появились на свет отдельные естественные науки. Заданные Аристотелем нормы научных знаний, образцы объяснения пользовались в науке непререкаемым авторитетом более 1000 лет, а некоторые, например, законы формальной логики, действуют и в настоящее время. Считается, что наука зародилась в Древней Греции на основе работ Аристотеля.

      В результате этой  научной революции возникла сама  наука, произошло отделение науки  от других форм познания и  освоения мира, созданы определенные нормы и образцы научного знания.

      Согласно Аристотелю, "теория" - это такое знание, которое ищут ради него самого, а не для каких-то утилитарных  целей. В-третьих, теоретическое  знание в Древней Греции разрабатывали  и хранили не жрецы, а светские люди, поэтому они не придавали ему сакральных черт и обучали всех желающих и способных к науке людей.

      Благодаря всему  этому за короткий по историческим  меркам период древние греки  создали замечательные математические  теории, построили космологические системы, заложили основы целого ряда наук - физики, биологии, социологии, психологии и др.  Уже в Платоновской Академии, особенно в школе Аристотеля, это знание приобрело вид научных Дисциплин, в рамках которых велись систематические исследования и обучалась научная смена.

     Аристотеля без особых  натяжек можно считать и первым  философом науки. Он создал  формальную логику - инструмент ("органон") рационального научного рассуждения;  проанализировал и классифицировал  различные виды знания: разграничил  философию (метафизику), математику, науки о природе и теоретическое знание о человеке, отличил от всего этого практическое знание - мастерство и техническое знание, практический здравый смысл.

     У Аристотеля можно  найти представление о том,  как нужно правильно строить научное исследование и излагать его результаты. Работа ученого, по его мнению, должна содержать четыре основные этапа:

 • изложение истории изучаемого  вопроса, сопровождаемое критикой  предложенных предшественниками  точек зрения и решений;

• на основе этого - четкая постановка проблемы, которую нужно решить;

• выдвижение собственного решения - гипотезы;

• обоснование этого решения  с помощью логических аргументов и обращения к данным наблюдений, демонстрация преимуществ предложенной точки зрения перед предшествующими.

     Все это может показаться  достаточно банальным, однако  большинство научных диссертаций  до сих пор пишутся по этой  схеме.

     Аристотель, наконец,  дал ясное учение о том, как  должно выглядеть полное и  четкое научное объяснение явления или события. Согласно его философии, каждое явление обусловлено четырьмя причинами: формальной (связанной с сущностью явления, его структурой или понятием), материальной (обусловленной субстратом, веществом, в котором воплощается эта форма или структура), движущей (конкретной побудительной причиной), целевой (связанной с тем, "ради чего", "зачем" происходит явление). Если удается установить и объяснить все эти причины, то задача науки оказывается полностью выполненной, явление считается познанным и объясненным.

 

     2. Задание № 27. 

 

Классификация элементарных частиц по времени жизни (стабильные, нестабильные и квазистабильные (резонансы)) и по заряду.  Частицы и античастицы. Столкновение «частица-античастица». Аннигиляция элементарных частиц. Взаимодействие фотонов. Реальные и виртуальные частицы.

 

     Элементарные частицы  в точном значении этого термина  — первичные, далее неразложимые  частицы, из которых, по предположению,  состоит вся материя. В понятии  "Э. ч." в современной физике  находит выражение идея о первообразных сущностях, определяющих все известные свойства материального мира, идея, зародившаяся на ранних этапах становления естествознания и всегда игравшая важную роль в его развитии.

       В многообразии элементарных частиц, известных к настоящему времени, обнаруживается более или менее стройная система классификации. Элементарные частицы объединяются в три группы: фотоны, лептоны и адроны.

Время жизни элементарной частицы  определяет ее стабильность или нестабильность. По времени жизни частицы делятся на: стабильные, квазистабильные и нестабильные. Большинство элементарных частиц нестабильно. Нестабильные частицы живут несколько микросекунд, стабильные не распадаются длительное время. Нестабильные частицы распадаются в результате сильного и слабого взаимодействия. Стабильными частицами считаются фотон, нейтрино, нейтрон, протон и электрон. При этом нейтрон стабилен только в ядре, в свободном состоянии он также распадается. Сейчас высказываются предположения о возможной нестабильности протона. Квазистабильные частицы распадаются в результате электромагнитного и слабого взаимодействия, иначе их называют резонансными. Резонансные частицы были открыты в начале 60-х гг. XXв.. Первый нуклонный резонанс был открыт Э. Ферми в 1952 году в реакциях рассеяния π-мезонов на нуклонах, он был назван Δ-изобарой. Резонансы стали активно исследоваться и открываться с развитием техники водородных пузырьковых камер, в которых стало возможно наблюдать продукты распада резонансов.

     Каждая частица описывается  набором физических величин - квантовых чисел - определяющих её свойства. Наиболее часто употребляемые характеристики частиц:

    Масса частицы, m. Массы частиц меняются в широких пределах от 0 (фотон) до 90 ГэВ (Z-бозон). Z-бозон - наиболее тяжелая из известных частиц. Однако могут существовать и более тяжелые частицы. Массы адронов зависят от типов входящих в их состав кварков, а также от их спиновых состояний.

    Время жизни, τ. В зависимости от времени жизни частицы делятся на стабильные частицы, имеющие относительно большое время жизни, и нестабильные.

    Спин J. Величина спина  измеряется в единицах  и может  принимать 0, полуцелые и целые  значения. Например, спин  π, К-мезонов  равен 0. Спин электрона, мюона  равен 1/2. Спин фотона равен  1. Существуют частицы и с большим значением спина. Частицы с полуцелым спином подчиняются статистике Ферми-Дирака, с целым спином - Бозе-Эйнштейна.

     Электрический заряд Q. Электрический заряд является целой кратной величиной от  е = 1.6·10-¹⁹ Кулон (или 48·10-¹⁰ ед. СГСЕ), называемой элементарным электрическим зарядом. Частицы могут иметь заряды 0, ±1, ±2.

    Частицы и античастицы

    В 1936г. П.Дирак предположил,  что каждой частице соответствует  античастица, отличающаяся от  нее только знаком заряда. В  1936г. был открыт позитрон — античастица электрона, в 1955г. — антипротон, в 1956г. — антинейтрон. Сейчас уже не вызывает сомнения, что каждая частица имеет своего «двойника» — античастицу, совершенно идентичную по всем физическим характеристикам, кроме заряда. Свободная электронно-позитронная пара аннигилирует с образованием электромагнитных квантов лишь в том случае, если ее энергия не слишком велика. Очень быстрые электроны и позитроны способны порождать положительные и отрицательные пи-мезоны (они же пионы), плюс- и минус-мюоны, протоны и антипротоны, и даже еще более тяжелые частицы - хватило бы только энергии. Медленные протоны и антипротоны при аннигиляции дают начало заряженным и нейтральным пионам (а быстрые - и другим частицам), которые распадаются - на гамма-кванты, мюоны и нейтрино. В принципе, столкновение частицы и ее антикопии может дать на выходе любую из комбинаций частиц, не запрещенных принципами симметрии и законами сохранения.

    Может показаться, что аннигиляция  ничем не отличается от прочих  межчастичных взаимодействий, однако одна принципиальная особенность у нее имеется. Чтобы стабильные частицы, такие как протоны или электроны, при встрече породили ливень из экзотических обитателей микромира, их нужно как следует разогнать. Медленные протоны при встрече просто изменят свою скорость - этим дело и закончится. А вот протон и антипротон, сблизившись, либо претерпят упругое рассеяние и разойдутся, либо аннигилируют и произведут на свет вторичные частицы.

     В соответствии  с уравнением Дирака встреча  электрона с позитроном имеет для них фатальные последствия – обе частицы исчезают. Столь удивительный прогноз и его экспериментальные подтверждения произвели сильное впечатление и на физиков, и на нефизиков - как-никак это был первый пример полной трансформации вещества в излучение. Новооткрытый эффект назвали аннигиляцией,  что по латыни означает полное уничтожение.