Шпаргалка по дисциплине "Концепции современного естествознания"

Наиболее ярко черты палеоантропов  проявились у классических неандертальцев Западной Европы, обитавших в суровых условиях последнего оледенения и имевших резко выраженную специализацию в строении черепа и скелета. Это и многое другое не позволяют в поздних западноевропейских палеоантропах (неандертальцах) видеть непосредственно предков человека современного вида. Самые прогрессивные (сапиентные) черты имели переднеазиатские палеоантропы из пещер Схул и Табун (Израиль), занимающие промежуточное положение между неандертальцами и человеком современного вида. Вероятно, более «прогрессивные» группы палеоантропов имели большие возможности для развития в ходе эволюции в сторону человека разумного («Гомо сапиенс»). Палеоантропы занимались охотой на крупных зверей (пещерный медведь, шерстистый носорог и др.) и собирательством, жили первобытным человеческим стадом и создали культуру среднего палеолита-мустьерскую.

25. Концепция относительности пространства  и времени. Причины создания  специальной теории относительности  (СТО) и ее парадоксы (основные  формулы)

Эйнштейн обобщил принцип относительности  Галилея, сформулированный для механических явлений, на все явления природы. Принцип относительности Эйнштейна гласит: «Никакими физическими опытами (механическими, электрическими, оптическими), произведенными в какой-либо инерциальной системе отсчета, невозможно определить, движется ли эта система равномерно и прямолинейно, или находится в покое». Не только механические, но и все физические законы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета.

Таким образом, принцип относительности  Эйнштейна устанавливает полную равноправность всех инерциальных систем отсчета и отвергает идею абсолютного пространства Ньютона. Теорию, созданную Эйнштейном для описания явлений в инерциальных системах отсчета, называют специальной теорией относительности.

В механистической картине мира понятия пространства и времени рассматривались вне связи и безотносительно к свойствам движущейся материи. Пространство в ней выступает в виде своеобразного вместилища для движущихся тел, а время никак не учитывает реальных изменений, происходящих с ними, и поэтому выступает просто как параметр, знак которого можно менять на обратный. Иными словами, в механике рассматриваются лишь обратимые процессы, что значительно упрощает действительность.

Нельзя не заметить объективные  причины появления работ по теории относительности. Они обусловлены «разогретым, революционным» политическим состоянием общества и стихийно, динамично развивающимся естествознанием второй половины 19, начала 20 веков. В то время наука, во многих своих сферах, систематично отвергала один за другим многие стереотипы – общепринятые тогда эталоны представлений, что наложило отпечаток на методологический нигилизм теории относительности в целом.

В значительной степени, на появление теории относительности повлияли авторитетная и ныне философия Иммануила Канта, признанное, наконец, к тому времени учение о бесконечности, а также некоторые математические труды, например неевклидовы геометрии Лобачевского (1792-1856) и Римана 

Специальная теория относительности (СТО; также частная теория относительности) — теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения при произвольных скоростях движения, меньших скорости света в вакууме, в том числе близких к скорости света. В рамках специальной теории относительности классическая механика Ньютона является приближением низких скоростей. Обобщение СТО для гравитационных полей называется общей теорией относительности.

26. Значение фотосинтеза. Роль растений на Земле

Фотосинтез — процесс синтеза органических веществ за счет энергии света. Организмы, которые способны из неорганических соединений синтезировать органические вещества, называют автотрофными. Фотосинтез свойственен только клеткам автотрофных организмов. Гетеротрофные организмы не способны синтезировать органические вещества из неорганических соединений. 
Клетки зеленых растений и некоторых бактерий имеют специальные структуры и комплексы химических веществ, которые позволяют им улавливать энергию солнечного света. В результате фотосинтеза на Земле образуется 150 млрд. т. органического вещества и выделяется около 200 млрд. т свободного кислорода в год. Фотосинтез создал и поддерживает современный состав атмосферы, необходимый для жизни на Земле. Созданная фотосинтезом атмосфера защищает живое от губительного коротковолнового УФ-излучения ( кислородно-озоновый экран атмосферы ).

До появления на нашей планете фотосинтезирующих клеток и организмов атмосфера Земли была лишена кислорода. С появлением фотосинтезирующих клеток она стала насыщаться кислородом. Постепенное наполнение атмосферы кислородом привело к появлению клеток с энергетическим аппаратом нового типа. Это были клетки, производящие энергию вследствие окисления органических соединений, главным образом углеводов и жиров, при участии атмосферного кислорода в качестве окислителя. В результате этого наступил следующий важный этап в развитии жизни на Земле - этап кислородной или аэробной, жизни.

Значение зеленых растений в природе исключительно велико. В процессе фотосинтеза в хлорофилловых зернах под воздействием солнечных лучей из углекислого газа и воды создаются органические вещества. Эти органические вещества используются на питание всех органов растений, а также на образование клеток растения. Животные и человек потребляют готовые органические вещества, которые образуются только в зеленых растениях. Без зеленых растений на Земле не было бы пищи, необходимой для жизни всех живых существ.

Но этим не ограничивается значение зеленых растений. Они обогащают атмосферу кислородом, необходимым для дыхания всех живых организмов, очищают загрязненный воздух, поглощая из него углекислый газ.

27. Причины создания общей теории  относительности. Суть уравнений Эйнштейна

Общая теория относительности — геометрическая теория тяготения, развивающая специальную теорию относительности (СТО), опубликованная Альбертом Эйнштейном в 1915—1916 годах. В рамках общей теории относительности, как и в других метрических теориях, постулируется, что гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве-времени, а деформацией самого́ пространства-времени, которая связана, в частности, с присутствием массы-энергии. Общая теория относительности отличается от других метрических теорий тяготения использованием уравнений Эйнштейна для связи кривизны пространства-времени с присутствующей в нём материей.

Эйнштейн при создании теории хотел объединить механику и теорию электромагнитного поля. В классической механике был сформулирован принцип физической относительности, который заключался в том, что все механические процессы во всех инерциальных системах происходят одинаково. 
Эйнштейн сформулировал обобщенный физический принцип относительности: все физические явления происходят одинаково относительно любых инерциальных систем. 
Согласно принципу постоянства скорости света и обобщенному принципу относительности, относительность является одновременностью двух событий к системе отсчета. 
Раньше считалось, что одновременность является абсолютным событием, которое не зависит от наблюдателя. Но в своей теории относительности Эйнштейн доказал, что время в движущейся системе отсчета протекает гораздо медленнее относительно течения времени в неподвижной системе отсчета. 
Такие физические величины, как протяженность, время и масса, в теории относительности утратили свой статус абсолютности

ОТО в настоящее время — самая успешная теория гравитации, хорошо подтверждённая наблюдениями.

28. Понятие клетки, протопласта, функция митохондрий и рибосом

Клетка — элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов (кроме вирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формах жизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию. Все живые организмы либо, как многоклеточные животные, растения и грибы, состоят из множества клеток, либо, как многие простейшие и бактерии, являются одноклеточными организмами. Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, получил название цитологии. 

Протопласт  содержимое растительной или бактериальной клетки, за исключением внешней клеточной оболочки (клеточной стенки), однако при сохранении клеточной (плазматической) мембраны.

Клеточная оболочка состоит из 2 слоев: внутренний - клеточная стенка (цитоплазматическая мембрана, плазматическая мембрана, клеточная  мембрана) и внешнего - у животных (гликокаликс), у растений (клеточная  стенка (в состав которой входит целлюлоза)).

Протопласт включает: цитоплазму, ядро, все органеллы, клеточную мембрану

То есть протоплазму + мембрану.

Митохондрия (от греч. μίτος — нить и χόνδρος — зёрнышко, крупинка) — двумембранная гранулярная или нитевидная органелла толщиной около 0,5 мкм. Характерна для большинства эукариотических клеток как автотрофов (фотосинтезирующие растения), так и гетеротрофов (грибы, животные). Основной функцией митохондрий является синтез АТФ — универсальной формы химической энергии в любой живой клетке.  Образование АТФ в результате деятельности мембранного АТФ-синтетазного комплекса.

Рибосома — важнейший немембранный органоид живой клетки сферической или слегка эллипсоидной формы, диаметром 10—20 нанометров, состоящий из большой и малой субъединиц. Рибосомы служат для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК, или мРНК. Этот процесс называется трансляцией. В процессе функционирования (т. е. синтеза белка) Рибосомы осуществляет несколько функций: 1) специфическое связывание и удержание компонентов белоксинтезирующей системы [информационная, или матричная, РНК (иРНК). 2) каталитические функции (образование пептидной связи, гидролиз ГТФ). 3) функции механического перемещения субстратов (иРНК, тРНК), или транслокации.

29. Концепция бесконечности и  космологическая революция. Что изучает космология? Какие процессы рассматриваются в стандартной модели эволюции Вселенной

Космология (космос + логос) — раздел астрономии, изучающий свойства и эволюцию Вселенной в целом. Основу этой дисциплины составляют математика, физика и астрономия.

Возникновение современной  космологии связано с развитием  в XX веке общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна и физики элементарных частиц. Эйнштейн ввёл 3 предположения: Вселенная однородна, изотропна и стационарна. Полученное им решение означало, что Вселенная имеет конечный объём (замкнута) и положительную кривизну.

А. А. Фридман предложил нестационарное решение уравнения Эйнштейна, в котором изотропная Вселенная расширялась из начальной сингулярности. Подтверждением теории нестационарной вселенной стало открытие Э. Хабблом космологического красного смещения галактик. Таким образом, возникла общепринятая сейчас теория Большого взрыва.

Большой взрыв (англ. Big Bang) — космологическая модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно — начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии.

По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная  возникла из некоторого начального «сингулярного» состояния и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. Ранняя Вселенная представляла собой высокооднородную и изотропную среду с необычайно высокой плотностью энергии, температурой и давлением. В результате расширения и охлаждения во Вселенной произошли фазовые переходы, аналогичные конденсации жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам. Падение температуры привело к следующему фазовому переходу — образованию физических сил и элементарных частиц в их современной форме. После чего наступила эпоха нуклеосинтеза, при которой протоны, объединяясь с нейтронами, образовали ядра нескольких лёгких изотопов. После дальнейшего падения температуры и расширения Вселенной наступил следующий переходный момент, при котором гравитация стала доминирующей силой. Через 380 тысяч лет после Большого взрыва температура снизилась настолько, что стало возможным существование атомов водорода (до этого процессы ионизации и рекомбинации протонов с электронами находились в равновесии).

После эры рекомбинации материя стала прозрачной для  излучения, которое, свободно распространяясь  в пространстве, дошло до нас в виде реликтового излучения.

По мере расширения и  охлаждения во Вселенной происходили  процессы разрушения существовавших раньше симметрии и возникновения на этой основе новых структур.

30. Ископаемые люди современного  типа – кроманьонцы

В отложениях более позднего времени  встречаются скелеты, черепа и отдельные  кости, принадлежащие ископаемым людям  современного типа, появившимся около 50 тыс. лет назад и жившим в  эпоху позднего палеолита. Этих людей называют кроманьонцами (по имени деревни Кроманьон во Франции, где в 1868 г. были впервые найдены их останки), или людьми позднего палеолита. В дальнейшем останки кроманьонцев обнаружили во многих других странах. Это были крупные люди (мужчины ростом до 180 см и более). Их череп с прямым и широким лбом имел значительную емкость – около 1600 мм. Такие черты, как выступающий подбородок и отсутствие надглазничного валика, приближали череп кроманьонца к черепу современного человека. Эс-образный позвоночный столб с шейными и поясничными изгибами, достаточно прямые ноги, не согнутые в коленях, также сближают кроманьонца с современным человеком. Костяк кроманьонца был несколько более массивный и грубый.

Культура кроманьонцев находилась на значительно более высоком уровне, чем у их предков неандертальцев, орудия их были чрезвычайно разнообразные – из камня, кости, рога, нередко очень тонко выделанные. Пищу, они готовили на огне, были искусными охотниками, рыболовами, делали запасы. Кроманьонцы изготовляли не только орудия, но и различные украшения.