Шпаргалка по дисциплине "Концепции современного естествознания"

 

9. Учение об атомах в Древней  Греции

Атомизм был создан представителями досократического периода развития древнегреческой философии Левкиппом и его учеником Демокритом Абдерским. Согласно их учению, существуют только атомы и пустота. Атомы — мельчайшие неделимые, невозникающие и неисчезающие, качественно однородные, непроницаемые (не содержащие в себе пустоты) сущности (частицы), обладающие определённой формой. Атомы бесчисленны, так как пустота бесконечна. Форма атомов бесконечно разнообразна. Атомы являются первоначалом всего сущего, всех чувственных вещей, свойства которых определяются формой составляющих их атомов. Демокрит предложил продуманный вариант механистического объяснения мира: целое у него представляет собой сумму частей, а беспорядочное движение атомов, их случайные столкновения оказываются причиной всего сущего. В атомизме отвергается положение элеатов о неподвижности бытия, поскольку это положение не дает возможности объяснить движение и изменение, происходящее в чувственном мире. Стремясь найти причину движения, Демокрит «раздробляет» единое бытие Парменида на множество отдельных «бытий»-атомов, мысля их как материальные, телесные частицы.

Сторонником атомизма был Платон, который считал, что атомы имеют форму идеальных Платоновских тел (правильных многогранников).

Эпикур, основатель эпикурейства, воспринял от атомистов учение об атомах.

В поэме древнеримского эпикурейца Лукреция «О природе вещей» атомы характеризуются как телесные («тельца» — корпускулы) и состоящие из материи. 
Предпосылкой атомизма (А) была потребность дать матер. объяснение наблюдаемых свойств вещей - их множества, движения и изменения.

Основатель А. - Левкипп.(рожден в  Милете). Все состоит из мельчайших недел. частиц и пустоты. все происходит в силу закона причинности и достаточного основания. Ни одна вещь не возникает  беспричинно, но все возникает в силу необходимости и на каком-то основании.

Продолжатель А. - Демокрит. 

Исходное положение системы - сущ. атомов и пустоты, образующих своим  бескон. многообр. соединениями все  сложные тела. Следовательно, одной  из гл. предпосылок его учения явл. взгляд по которому ощущ. представляют хотя и недостаточный, но необходимый источник познания.

 

10. Электромагнетизм – как одно  из четырех фундаментальных взаимодействий  в природе

Электромагнитное взаимодействие — одно из четырёх фундаментальных взаимодействий. Электромагнитные взаимодействия определяют структуру и поведение атомов, удерживают атом от распада, отвечают за связи между молекулами, т.е. за химические и биологические явления. Электрические и магнитные силы обусловлены  электрическими зарядами. Силы взаимодействия между зарядами сложным образом зависят от положения и движения зарядов. Электрический заряд всегда связан с элементарными частицами. Заряд протона считается полож-м, электрона отриц-м. Если электрические заряды движутся с ускорением, то они отдают энергию в виде света, радиоволн или рентгеновских лучей. Видимый свет является электромагнитным излучением определенного диапазона частот. Почти все носители информации, воспринимаемые нашими органами чувств, имеют электромагнитную природу, хотя и проявляются подчас в сложных формах.

 

11.  Элементарные частицы. Классификация  по электрическому заряду, массе  покоя, времени жизни

Элементарные  частицы в точном значении этого термина – первичные, неделимые частицы, из которых состоит вся материя. Понятие “элементарная частица” трансформировалась по мере развития знаний о строении материи. На рубеже 19 – 20 веков мельчайшей частицей вещества (т.е. элементарной частицей) считался атом (по-гречески atomos - ”неделимый”) . В дальнейшем выявилась сложная структура атома, состоящего из ядра и электронов. В свою очередь ядра, как, оказалось, также являются сложными структурами и состоят из протонов и нейтронов. В настоящее время считается, что протоны и нейтроны также состоят из более элементарных частиц – кварков. В строгом смысле именно кварки в настоящее время должны считаться элементарными частицами. Однако в современной физике термин “элементарные частицы” употребляется не в своем точном значении, а менее строго – для наименования большой группы мельчайших частиц материи, которые не являются атомами или атомными ядрами, т.е. объектами заведомо составной природы. В эту группу входят протон (p), нейтрон (n), фотон (g ), p - мезоны и другие частицы – всего более 350 частиц, в основном нестабильных. Все элементарные частицы обладают целым спектром различных характеристик.

Электрическим зарядом (все известные  частицы имеют либо положительный, либо отрицательный, либо нулевой заряды). Каждой частице, кроме фотона и мезонов, соответствуют античастицы с противоположным зарядом. У частицы и античастицы одинаковы массы покоя, спин и время жизни; при их взаимодействии происходит аннигиляция (уничтожение) каждой из них, при этом выделяется энергия. В 60-х годах XX века была высказана гипотеза о существовании кварков — частиц с дробным электрическим зарядом, хотя экспериментального подтверждения данная гипотеза еще не получила.

• Массой покоя, причем масса покоя частицы определяется по отношению к массе покоя электрона. Однако существуют элементарные частицы — фотоны, не имеющие такой массы.

• Временем жизни: с этих позиций все частицы делятся на стабильные и нестабильные. К стабильным частицам относятся фотон, разновидности нейтрино, электрон и протон. Все прочие частицы — нестабильны, время их жизни около 10^-10 — 10^-24 с, после чего они распадаются. Элементарные частицы со временем жизни 10^-22 — 10^-23 с называются резонансами. Резонансные состояния вычислены только теоретически и не зафиксированы в реальных экспериментах.

• Спином — собственным моментом количества движения микрочастицы, а также иными характеристиками: изотопическим спином, странностью, лептонным и барионным зарядами, четностью и т.д.

 

12. Представители натурфилософской  школы в Древней Греции. Концепция стихий

Представителями натурфилософии в  др Греции считаются: Фалес (основатель милетской школы), а также представители  милетской школы Анаксимандр и Анаксимен; Гераклит, Эмпедокл и др.

Первоначально Фалес определил  термином "физис", что означало природу как первую и фундаментальную реальность. Таким первоначалом у Фалеса выступает вода: все произошло из воды, и все, в конце концов, в воду превращается. Фалес мыслил воду именно как физис, то, что мы пьем, - лишь одно из его состояний. Таким образом, по Фалесу, природа, как живая, так и неживая, обладает движущим началом, которое называется душой или Богом. "Все полно богов", - утверждал милетский мудрец.

Анаксимандр усматривал первоначало  не в каком-то конкретном веществе, первовеществе-апейроне (буквально - "беспредельное"). Апейрон все в себе содержит и всем управляет. Выделение содержащихся в апейроне противоположностей обусловливает развитие мира в разных его проявлениях. Анаксимандр определял алейрон как бесконечное, вечное и божественное первоначало.

Анаксимен предложил новый способ конструирования картины мира, представив этот процесс как разрежение и  сгущение воздуха, который он рассматривал в качестве первоосновы всего  существующего.

В основе всего сущего, первоначалом  Гераклит считал первоогонь – тонкую, подвижную и легкую стихию. Мир, Вселенную не создал никто ни из богов, ни из людей, но она всегда была, есть и будет вечно живым огнем, согласно своему закону, вспыхивающим и угасающим.

Основу учения Эмпедокла составляет концепция о четырех стихиях (вода, земля, воздух и огонь), которые образуют "корни всех вещей". Четыре стихии у Эмпедокла, объединяясь, рождают вещи, а разъединяясь, разрушают их, сами при этом оставаясь неизменными.

 

13. Взаимодействия между частицами  (классификация по интенсивности взаимодействия)

В своей повседневной жизни человек сталкивается с  множеством сил, действующих на тела: сила ветра или потока воды; давление воздуха; мощный выброс взрывающихся химических веществ; мускульная сила человека; вес  предметов и т.д. Одни силы действуют непосредственно при контакте с телом, другие, например гравитация, действуют на расстоянии, через пространство. Но, как выяснилось в результате развития естествознания, несмотря на столь большое разнообразие, все действующие в природе силы можно свести к четырем фундаментальным взаимодействиям. По интенсивности, с которой происходят взаимодействия между элементарными частицами, их делят на сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное.

Сильное взаимодействие является наиболее интенсивным и именно оно обусловливает связь между протонами и нейтронами в атомных ядрах.

Электромагнитное взаимодействие менее интенсивно но своему характеру  и определяет специфику связи  между электронами и ядрами в  атоме, а также между атомами  в молекуле.

Слабое взаимодействие - наименее интенсивно, оно вызывает медленно протекающие процессы с элементарными  частицами, в частности распад так  называемых квазичастиц.

Гравитационное взаимодействие происходит на чрезвычайно коротких расстояниях и вследствие крайней малости масс частиц дает весьма малые эффекты, но его сила значительно возрастает при взаимодействии больших масс.

 

 

14. Предмет и цель учебного  курса естествознания (и что изучает)

Естествознание это система наук о природе, совокупность всех естественных наук, взятых как единое целое.

Цели естествознания: 1) находить сущность явлений природы, их законы, и на этой основе предвидеть или создавать новые явления. 2) Раскрывать возможность использования на практике познанных законов, сил и веществ природы.

Задачей естествознания является познание объективных законов природы и содействие их практическому использованию в интересах человека.

Основной принцип естествознания гласит – знания о природе должны допускать эмпирическую проверку.

Предмет естествознания – это различные вилы материи и формы их движения, проявляющиеся в природе, их связи и закономерности. Познание природы достигается в итоге не только теоретической, но и практической производственной деятельностью людей.

К естественным наукам относятся:

· Науки о космосе, его строении и эволюции (астрономия, космология, астрофизика, космохимия и т.д.);

· Физические науки (физика) - науки  о наиболее глубоких законах природных  объектов и в то же время - о наиболее простых формах их изменений;

· Химические науки (химия) - науки о веществах и их превращениях

· Биологические науки (биология) - науки о жизни;

· Науки о Земле (геономия) - сюда относится: геология (наука о строении земной коры), география (наука о  размерах и формах участков земной поверхности) и др.

 

 

15. 4 типа фундаментальных физических  взаимодействий в природе (сильное,  слабое, гравитационное, электромагнетизм)

Фундаментальные взаимодействия — качественно различающиеся типы взаимодействия элементарных частиц и составленных из них тел.

На сегодня достоверно известно существование четырех  фундаментальных взаимодействий:

1. Гравитация (притяжение, всемирное тяготение) (от лат. gravitas — «тяжесть») — универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми материальными телами. Гравитационное взаимодействие проявляется всегда как притяжение между всеми известными видами материи. Гравитационные силы прямо пропорциональны произведению масс и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними.
2. Электромагнитное взаимодействие — одно из четырёх фундаментальных взаимодействий. Электромагнитные взаимодействия определяют структуру и поведение атомов, удерживают атом от распада, отвечают за связи между молекулами, т.е. за химические и биологические явления.
3. Слабое взаимодействие ответственно за многие ядерные процессы, такие как превращение нейтронов в протоны, и сильнее других сказывается на превращение частиц. Эффективность слабого взаимодействия, поэтому можно охарактеризовать универсальной постоянной связи, определяющей скорость протекания процессов типа распада нейтрона. Через ядерное слабое взаимодействие одни субатомные частицы могут превращаться в другие.
4. Сильное ядерное взаимодействие препятствует распаду атомных ядер, и, не будь его, ядра распались бы из-за сил электрического отталкивания протонов. С этим типом взаимодействия связаны энергия, выделяемая Солнцем и звездами, превращения в ядерных реакторах и освобождение энергии.

 

16. Генетическая информация. Значение ДНК и РНК

Генетическая информация — информация о строении белков, закодированная с помощью последовательности нуклеотидов — генетического кода — в генах (особых функциональных участках молекул ДНК или РНК). Генетическая информация определяет морфологическое строение, рост, развитие, обмен веществ, психический склад, предрасположенность к заболеваниям и генетические пороки организма. Реализация генетической информации происходит в процессе синтеза белковых молекул с помощью трех типов РНК: информационной (иРНК) (ее также называют матричной РНК, мРНК), транспортной (тРНК) и рибосомальной (рРНК).  Основное значение ДНК - способность нести информацию о белке и способность удваиваться. Последовательность из трех связанных между собой нуклеотидов - код для конкретной аминокислоты. Из последовательности аминокислот получаются белки, которые управляют в организме биохимическими механизмами развития и метаболизмом

РНК — полимер, мономерами которой являются рибонуклеотиды. В отличие от ДНК, РНК образована не двумя, а одной полинуклеотидной цепочкой. Нуклеотиды РНК способны образовывать водородные связи между собой. Цепи РНК значительно короче цепей ДНК. Мономер РНК — нуклеотид (рибонуклеотид) — состоит из остатков трех веществ: 1) азотистого основания, 2) пятиуглеродного моносахарида (пентозы) и 3) фосфорной кислоты. Азотистые основания РНК также относятся к классам пиримидинов и пуринов. Пиримидиновые основания РНК — урацил, цитозин, пуриновые основания — аденин и гуанин. Моносахарид нуклеотида РНК представлен рибозой. Все виды РНК представляют собой неразветвленные полинуклеотиды, имеют специфическую пространственную конформацию и принимают участие в процессах синтеза белка. Информация о строении всех видов РНК хранится в ДНК. Процесс синтеза РНК на матрице ДНК называется транскрипцией.

 

 

17. Состояние вещества. Плазменное  состояние , нейтронное состояние,  антивещество

Нейтронное состояние в него вещество переходит при сверхвысоком давлении, недостижимом пока в лаборатории, но существующем внутри нейтронных звёзд. При переходе в нейтронное состояние электроны вещества взаимодействуют с протонами и превращаются в нейтроны. В результате вещество в нейтронном состоянии полностью состоит из нейтронов и обладает плотностью порядка ядерной. Температура вещества при этом не должна быть слишком высока.

Антивещество́ — вещество, состоящее из античастиц. По современным представлениям, силы, определяющие структуру материи совершенно одинаковы (симметричны) как для частиц, так и для античастиц. Это означает, что структура антивещества должна быть идентична структуре обычного вещества.