Контрольная работа по "Концепции современного естествознания"

План:

1.J). Укажите причины ограниченности научного знания. Приведите пример из истории науки, иллюстрирующий эту ограниченность.

2.E). Как вы понимаете положение современной картины мира о взаимосвязи субъекта и объекта познания?

3.I). В комнату внесен включенный холодильник с открытой дверцей. Как изменится температура в комнате? Поясните ответ.

4.E). Представьте, что вам необходимо подать сигнал бедствия. Сравните преимущества и недостатки использования для этой цели гармонического и негармонического сигналов.

5.C). Раскройте понятие изотопа.

6.J). Чем отличается движение электронов вокруг атомного ядра от движения спутников вокруг Земли?

7.D). В чем причина нестабильности тяжелых ядер? Как проявляется эта нестабильность?

8.J). Приведите три примера систем с положительной обратной связью (по одному – в природе, технике, обществе).

9.A). Приведите три примера систем с отрицательной обратной связью (по одному – в природе, технике, обществе).

10.G). Световой год – это расстояние, которое луч света проходит за год. Существуют ли, с точки зрения космонавта,  принципиальные ограничения на время путешествия на время полета от Земли до звезды, удаленной на 20 тыс. световых лет? Поясните ответ.

11.G). Каково значение открытия “реликтового излучения”?

12.D). Какие факты говорят в пользу гипотезы о единстве происхождения всего живого на Земле?

13.C). Что такое экологическая система? Приведите пример экосистемы и биологического сообщества, не являющегося экосистемой.

14.F). Каков механизм воздействия солнечной активности на социальные процессы?

15). Список используемой литературы

 

 

 

 

 

Задание №1(J) Укажите причины ограниченности научного знания. Приведите пример из истории науки, иллюстрирующий эту ограниченность.

Ответ. В развитии научного знания неизбежно возникают ситуации, когда новые явления, ранее неизвестные факты требуют своего объяснения. Однако уровень существующих знаний, категориальный аппарат науки оказываются для этого недостаточными. Такая ситуация называется проблемной. Осознание этой ситуации, порожденной противоречиями между ограниченностью имеющегося знания и потребностью в его дальнейшем развитии, приводит к постановке научных проблем.

    Проблема (греч. - преграда, трудность, задача) - объективно возникающий в ходе развития познания вопрос или комплекс вопросов, решение которых представляет существенный практический или теоретический интерес.

    Хотя проблема определяется через вопрос, эти понятия не тождественны. Для ответа на вопрос достаточно знаний, достигнутых наукой. Научная проблема — это вопрос, поставленный ходом развития науки, «знание о незнании». Наука развиваеся от постановки проблем к их решению и выдвижению новых проблем. Этот процесс нередко приводит к изменению теоретических представлений и методов познания, к научным революциям и смене парадигм (греч. - пример, образец).

 

Задание №2 (E) Как вы понимаете положение современной картины мира о взаимосвязи субъекта и объекта познания?

Ответ. Познание — процесс постижения человеком или обществом новых, прежде неизвестных фактов, явлений и закономерностей действительности.

Структура познания предполагает наличие субъекта, объекта и средств  познания. Субъект познания — активно  действующий индивид, наделенный сознанием  и целеполаганием, или группа индивидов (общество). Объект познания — то, на что направлена активность человека (субъекта). Субъект и объект познания находятся в постоянном взаимодействии.

 

Задание №3 (I) В комнату внесен включенный холодильник с открытой дверцей. Как изменится температура в комнате? Поясните ответ.

Ответ. Вы смогли бы лишь временно охладить комнату, а в конечном итоге воздух в комнате еще сильнее нагреется. Система охлаждения, пытаясь понизить температуру, начнет работать в усиленном режиме, а в результате больше тепла поступит в комнату от двигателя холодильника. Прохладного воздуха будет недостаточно, чтобы поглотить это тепло, и комната станет нагреваться еще сильнее.

 

Задание №4 (E) Представьте, что вам необходимо подать сигнал бедствия. Сравните преимущества и недостатки использования для этой цели гармонического и негармонического сигналов.

Ответ. Рассмотрим основные способы представления сигналов электросвязи, принятые для описания методов модуляции.

В технике связи принято  использование представления сигналов во временной  и частотной областях. Используется стандартное значение частоты f, единица измерения Гц, и так называемая круговая частота w =2p f, единица измерения Рад/с.

    Гармонический сигнал вида  представляется в частотной области единственным значением на оси частот. Любой периодический сигнал с периодом T0 может быть представлен рядом Фурье (гармоническим рядом). Частотная составляющая f0=1/T0 называется основной гармоникой. Частотные составляющие вида Nf0, N=2,3.. называют высшими гармониками.

    Чем больше сигнал отличается от гармонического, тем больше частотных составляющих в его спектральном представлении и тем меньше расстояние (разнос частот) между ними, т.е. шире спектр такого сигнала. Случайные процессы, которыми являются практически все первичные сигналы, имеют непрерывный бесконечный спектр. Однако обычно основная мощность случайного сигнала сосредоточена в определенной полосе частот. Данное свойство реальных сигналов позволяет использовать для их передачи каналы с ограниченной полосой пропускания.

   

Задание №5 (C) Раскройте понятие изотопа.

Ответ. Изото́пы (от др.-греч. ισος — «равный», «одинаковый», и τόπος — «место») — разновидности атомов (и ядер) одного химического элемента с разным количеством нейтронов в ядре. Название связано с тем, что изотопы находятся в одном и том же месте (в одной клетке) таблицы Менделеева. Химические свойства атома зависят практически только от строения электронной оболочки, которая, в свою очередь, определяется в основном зарядом ядра Z (то есть количеством протонов в нём) и почти не зависит от его массового числа A (то есть суммарного числа протонов Z и нейтронов N). Все изотопы одного элемента имеют одинаковый заряд ядра, отличаясь лишь числом нейтронов. Обычно изотоп обозначается символом химического элемента, к которому он относится, с добавлением верхнего левого индекса, означающего массовое число (например, 12C, 222Rn). Можно также написать название элемента с добавлением через дефис массового числа (например, углерод-12, радон-222). Некоторые изотопы имеют традиционные собственные названия (например, дейтерий, актинон).

 

Задание №6 (J) Чем отличается движение электронов вокруг атомного ядра от движения спутников вокруг Земли?

Ответ. Движение ИСЗ. На тело, выведенное за пределы земной атмосферы, действуют, как и на всякое небесное тело, только силы тяготения со стороны Земли, Солнца и других небесных тел. В зависимости от начальной скорости, сообщенной телу при его взлете с поверхности Земли, дальнейшая судьба тела может быть различной: при малой начальной скорости тело падает обратно на Землю; при большей скорости тело может превратиться в искусственный спутник и начать вращаться вокруг Земли, подобно ее естественному спутнику — Луне; при еще большей скорости тело может уйти от Земли так далеко, что сила земного притяжения практически не будет влиять на его движение и оно обратится в искусственную планету, т. е. начнет вращаться вокруг Солнца; наконец, при еще большей скорости тело может навсегда уйти из Солнечной системы в мировое пространство.

     Движение электронов. При описании электронов в атоме в рамках квантовой механики, обычно рассматривают распределение вероятности в 3n-мерном пространстве для системы n электронов.

    Электроны в атоме притягиваются к ядру, между электронами также действует кулоновское взаимодействие. Эти же силы удерживают электроны внутри потенциального барьера, окружающего ядро. Для того, чтобы электрон смог преодолеть притяжение ядра, ему необходимо получить энергию от внешнего источника. Чем ближе электрон находится к ядру, тем больше энергии для этого необходимо.

    Электронам, как и другим частицам, свойственен корпускулярно-волновой дуализм. Иногда говорят, что электрон движется по орбитали, что неверно. Состояние электронов описывается волновой функцией, квадрат модуля которой характеризует плотность вероятности нахождения частиц в данной точке пространства в данный момент времени, или, в общем случае, оператором плотности. Существует дискретный набор атомных орбиталей, которым соответствуют стационарные чистые состояния электронов в атоме.

 

Задание №7 (D) В чем причина нестабильности тяжелых ядер? Как проявляется эта нестабильность?

Ответ. Нестабильность тяжелых ядер связана с тем, что для них становятся более существенным кулоновское отталкивание между протонами: хотя электрические силы слабее ядерных, удерживающих нуклоны вместе, в сотни раз, однако они, в отличие от последних, дальнодействующие, поэтому по мере увеличения числа протонов в ядре оно становится все менее стабильным (основные каналы распада сверхтяжелых элементов - это спонтанное деление и альфа-распад). Но, наряду с этой общей закономерностью, на стабильность ядер существенное влияние оказывает и их структура, поэтому, при определенных условиях, ядра сверхтяжелых элементов с большим числом протоном могут быть даже более стабильными, чем их "соседи" по периодической таблице с меньшим числом протонов. В этой связи говорят о существовании "острова стабильности" для сверхтяжелых элементов. Если раньше "остров стабильности" был сугубо теоретической конструкцией, то в последние годы на него, похоже, уже ступила нога человека.

 

Задание №8 (J) Приведите три примера систем с положительной обратной связью (по одному – в природе, технике, обществе).

Ответ. Положительная обратная связь (ПОС) - тип обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует дальнейшему отклонению выходного сигнала от первоначального значения.

Положительная обратная связь  ускоряет реакцию системы на изменение  входного сигнала, поэтому её используют в определённых ситуациях, когда  требуется быстрая реакция в  ответ на изменение внешних параметров. В то же время положительная обратная связь приводит к неустойчивости и возникновению качественно  новых систем, называемых генераторы (производители).

    Положительная обратная связь рассогласует систему, и, в конечном счёте, существующая система трансформируется в другую систему, которая оказывается более устойчивой (то есть в ней начинают действовать отрицательные обратные связи).

    Положительная обратная связь играет важную роль в макроэволюции. В целом, в макроэволюции положительная обратная связь приводит к гиперболическому ускорению темпов развития, что создает эффект равномерного распределения событий по логарифмической шкале времени.

 

Задание №9 (A) Приведите три примера систем с отрицательной обратной связью (по одному – в природе, технике, обществе).

Ответ. Отрицательная обратная связь (ООС) - тип обратной связи, при котором входной сигнал системы изменяется таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала.

    Отрицательная обратная связь широко используется живыми системами разных уровней организации - от клетки до экосистем - для поддержания гомеостаза. Например, в клетках на принципе отрицательной обратной связи основаны многие механизмы регуляции работы генов, а также регуляция работы ферментов (ингибирование конечным продуктом метаболического пути). В организме на этом же принципе основана система гипоталамо-гипофизарной регуляции функций, а также многие механизмы нервной регуляции, поддерживающие отдельные параметры гомеостаза (терморегуляция, поддержание постоянной концентрации диоксида углерода и глюкозы в крови и др.). В популяциях отрицательные обратные связи обеспечивают гомеостаз численности. Физиологический смысл отрицательной Обратной связи заключается в том, что увеличение регулируемой величины (например, активности органа) сверх некоего предела вызывает понижающее воздействие со стороны сопряжённой с нею подсистемы; резкое уменьшение регулируемой величины обусловливает противоположное воздействие.

    Отрицательная обратная связь также поддерживает температуру тела человека около 37 С.

   

Задание №10 (G) Световой год – это расстояние, которое луч света проходит за год. Существуют ли, с точки зрения космонавта,  принципиальные ограничения на время путешествия на время полета от Земли до звезды, удаленной на 20 тыс. световых лет? Поясните ответ.

Ответ. Согласно ОТО время из-за гравитации течёт медленнее: т.е. чем больше гравитация, чем больше кривизна пространства-времени в данной точке, тем медленнее течёт время относительно наблюдателя находящегося вдали от массивного тела, создающего это искривление.

Поэтому время вдали от Земли идёт чуть-чуть быстрее. Так, точные часы на КА GPS идут из-за этого эффекта  примерно на 45900 нс/день быстрее чем, точно такие же часы, установленные  на Земле.

Однако кроме этого  эффекта есть ещё замедление времени  из-за скорости, согласно СТО. Из-за этого  часы на КА GPS, летящие со скоростью  около 3 км/с относительно Земли, идёт медленнее на 7200 нс/день, чем точно  такие же часы, расположенные на Земле.