Содержание

Введение

1. Что такое гипотеза? Какую роль играет гипотеза в формировании научных теорий?

2. Из каких частиц состоит простейший атом - атом водорода?

3. В чем суть явления интерференции волн? Какие волны могут интерферировать?

4. Какой тип взаимодействия характеризует сила Кулона? Напишите выражение для этой силы. Как зависит этот тип взаимодействия от расстояния?

5. Сформулируйте фундаментальные законы сохранения. Приведите примеры их использования в технических устройствах

6. Какой физический смысл имеет волновая функция?

7. Дайте формулировку второго начала термодинамики, которая отражает принцип возрастания энтропии

8. Что такое флуктуация? Какова роль флуктуации в процессе самоорганизации?

Введение

гипотеза интерференция волна флуктуация

В современной цивилизации наука играет особую роль. Технологический прогресс ХХ века, приведший в развитых странах Запада и Востока к новому качеству жизни, основан на применении научных достижений. Наука революционизирует не только сферу производства, но и оказывает влияние на многие другие сферы человеческой деятельности, начиная регулировать их, перестраивая их средства и методы.

«Концепции современного естествознания» - новый предмет в системе высшего образования. В наши дни ни один человек не может считаться образованным, если он не проявляет интереса к естественным наукам. Обычное возражение, согласно которому интерес к изучению электричества или стратиграфии мало что дает для познания человеческих дел. Дело в том, что наука, это не только собрание фактов об электричестве и т.п. - это одно из наиболее важных духовных движений наших дней. Тот, кто не пытается понять это движение, выталкивает себя из этого наиболее знаменательного явления в истории человеческой деятельности.

Важнейшим условием возникновения и существования точного естествознания является использование научного эксперимента, а также математического аппарата исследований.

Важнейшим научным открытием всех времен было осознание того, что законы природы можно записать с помощью математических формул. Математическое кодирование явлений природы позволяет понимать, управлять и предсказывать ход физических процессов.

В своем сочинении «Пробирных дел мастер» Галилей отмечал:

«Философия написана в величественной книге, которая постоянно открыта нашему взору, но понять ее может лишь тот, кто сначала научится постигать язык ее и толковать знаки, которыми она написана».

Написана же она на языке математики, и знаки ее - треугольники, круги и другие геометрические фигуры, без которых человек не смог бы понять в ней ни единого слова; без них он был бы обречен блуждать в потемках по лабиринту. Причем математика обеспечивает не только количественную точность, но и объективную достоверность знания.

1. Что такое гипотеза? Какую роль играет гипотеза в формировании научных теорий?

В науке, обыденном мышлении мы идем от незнания к знанию, от неполного знания к более полному. Нам приходится выдвигать и затем обосновывать различные предположения для объяснения явлений и их связи с другими явлениями. Мы выдвигаем гипотезы, которые могут перейти при их подтверждении в научные теории или в отдельные истинные суждения, или, наоборот, будут опровергнуты и окажутся ложными суждениями.

Гипотеза - это научно обоснованное предположение о причинах или закономерных связей каких-либо явлений или событий природы, общества, мышления.

Специфика гипотезы - быть формой развития знаний - предопределяется основным свойством мышления, его постоянным движением - углублением и развитием, стремлением человека к раскрытию новых закономерностей и причинных связей, что диктуется потребностями практической жизни. Ф. Энгельс писал в своей книге "Диалектика природы": Наблюдение открывает какой-нибудь новый факт, делающий невозможным прежний способ объяснения фактов, относящихся к той же группе. С этого момента возникает потребность в новых способах объяснения, опирающихся сперва только на ограниченное число фактов и наблюдений. Дальнейший опытный материал приводит к очищению этих гипотез, устраняет один из них, исправляет другие, пока не будет установлен в чистом виде закон".

О познании каких бы явлений не шла речь - явлений природы или общественной жизни, единичных предметов или закономерностей, новое знание всегда возникает первоначально в форме гипотезы. Этим и объясняется необходимый и тем самым всеобщий характер гипотезы как формы развития человеческих знаний.

2. Из каких частиц состоит простейший атом - атом водорода?

Атом водорода - связанная система, состоящая из положительно заряженного ядра - протона и отрицательного заряженного электрона. Атом водорода - самый простой из атомов.

Он содержит единственный электрон, который движется вокруг ядра. Ядром атома является протон - положительно заряженная частица, заряд которой равен по модулю заряду электрона, а масса в 1836 раз превышает массу электрона.

Электрон - стабильная элементарная частица, одна из основных структурных единиц вещества, отрицательно заряженная атомная частица.

Протон - элементарная частица, положительно заряженная атомная частица.

Размеры атома определяются размерами его электронной оболочки ? 10^-8 см. Водородный атом является атомом химического элемента водорода. Электрон и протон взаимодействуют посредством силы Кулона обратно пропорционально квадрату расстояния. Из-за своей простоты как проблема двух тел водородный атом имеет специальное значение в квантовой механике и релятивистской квантовой механике поскольку допускает точное или приближенное аналитическое решение.

3. В чем суть явления интерференции волн? Какие волны могут интерферировать?

Интерференция - одно из ярких проявлений волновой природы света. Это интересное и красивое явление можно наблюдать при наложении двух или нескольких световых пучков. Интенсивность света в области перекрытия пучков имеет характер чередующихся светлых и темных полос, причем в максимумах интенсивность больше, a в минимумах - меньше суммы интенсивностей пучков.

При использовании белого света интерференционные полосы оказываются окрашенными в различные цвета спектра. С интерференционными явлениями мы сталкиваемся довольно часто. Цвета масляных пятен на асфальте, окраска замерзающих оконных стекол, причудливые цветные рисунки на крыльях некоторых бабочек - все это проявление интерференции.

Простое качественное объяснение наблюдаемым при интерференции явлениям можно дать на основе волновых представлений. Действительно, согласно принципу суперпозиции, полное световое поле, возникающее при наложении волн, равно их сумме. Результирующее поле существенно зависит от фазовых соотношений, которые оказываются различными в различных точках пространства. В некоторые точки пространства интерферирующие волны приходят в фазе и дают результирующее колебание с амплитудой, равной сумме амплитуд слагаемых (имеется ввиду интерференция двух лучей); в других точках волны оказываются противофазными, и амплитуда результирующего колебания есть . Интенсивность результирующего поля в первом случае оказывается равной , во втором , в то время как сумма интенсивностей есть .Таким образом, в первом случае , во втором .В тех точках пространства, в которых фазовый сдвиг отличен от 0 и , реализуется некоторое промежуточное значение интенсивности - мы получаем, таким образом, характерное для интерференции двух лучей плавное чередование светлых и темных полос. Разумеется, приведенные соображения можно отнести не только к свету, но и к волнам любой физической природы.

Простое качественное объяснение интерференции может быть дано лишь в том случае, когда фазовые соотношения между интерферирующими волнами в каждой точке пространства не меняются со временем. Только в этом случае при наложении волн образуется стационарная система интерференционных полос. Наиболее простым примером является интерференция двух монохроматических волн одинаковой частоты и одинаковой поляризации.

Когерентные волны - это волны, имеющие одинаковые частоты, постоянную разность фаз, а колебания происходят в одной плоскости.

Интерференция бывает стационарной и нестационарной. Стационарную интерференционную картину могут давать только когерентные волны. Например, две сферические волны на поверхности воды, распространяющиеся от двух когерентных точечных источников, при интерференции дадут результирующую волну. Фронтом результирующей волны будет сфера.

При интерференции волн не происходит сложения их энергий. Интерференция волн приводит к перераспределению энергии колебаний между различными близко расположенными частицами среды. Это не противоречит закону сохранения энергии потому, что в среднем, для большой области пространства, энергия результирующей волны равна сумме энергий интерферирующих волн.

При наложении некогерентных волн средняя величина квадрата амплитуды результирующей волны равна сумме квадратов амплитуд накладывающихся волн. Энергия результирующих колебаний каждой точки среды равна сумме энергий ее колебаний, обусловленных всеми некогерентными волнами в отдельности.