- •Оглавление
- •Тематический обзор*
- •1.1 Специфика и системность живого
- •1.2 Основные свойства живых систем
- •1.3 Уровни организации живых систем
- •2 Принципы воспроизводства живых систем
- •3 Основы генетики
- •3.1 Генетика о наследственности
- •3.2 Генетика об изменчивости
- •4 Клеточное строение живых организмов
- •4.1 Становление клеточной теории
- •4.2 Строение и размножение клеток
- •4.3 Типы клеток и организмов
- •5 Происхождение и сущность жизни
- •5.1 История проблемы происхождения жизни и основные гипотезы происхождения жизни
- •6 Теория эволюции органического мира
- •6.1 Становление идеи развития в биологии
- •6.2 Концепция развития ж.Б. Ламарка
- •6.3 Теория катастроф ж. Кювье
- •6.4 Эволюционная теория ч. Дарвина
- •6.5 Комплекс доказательств теории эволюции
- •6.6 Синтетическая теория эволюции (стэ)
- •Основные положения стэ. Сегодня биологами накоплено достаточно материалов, которые можно систематизировать в виде основных положений стэ.
- •6.7 Формы естественного отбора
- •7 Экосистемы
- •7.1 Определение и понятие экосистемы
- •7.2 Виды экосистем
- •7.3 Экологические факторы
- •7.4 Экологическая ниша
- •7.5 Трофические цепи и сети
- •7.6 Круговорот вещества в экосистеме
- •7.7 Устойчивость экосистем
- •7.8 Энергетика и продуктивность экосистем
- •8 Биосфера
- •8.1 Основные понятия и определения
- •8.2 Общая характеристика биосферы
- •8.3 Этапы эволюции биосферы
- •8.4 Строение биосферы
- •9 Человек в биосфере
- •9.1 Антропогенез
- •9.2 Сущность человека
- •9.3 Человек и природа на пути к ноосфере
- •9.4 Современный экологический кризис и его специфика
- •9.5 Охрана окружающей среды в современном мире
- •10.1 Принцип симметрии. Понятие симметрии в современной науке
- •10.2 Принцип дополнительности
- •10.3 Принцип неопределенности в. Гейзенберга
- •10.4 Принцип суперпозиции
- •10.5 Принцип соответствия
- •11.1 Проблема соотношения динамических и статистических законов
- •12 Принцип возрастания энтропии
- •12.1 Формы энергии
- •12.2 Источники энергии
- •12.3 Первый закон термодинамики
- •12.4 Второй закон термодинамики
- •12.5 Энтропия открытой системы. Термодинамика жизни
- •13 Закономерности самоорганизации. Принципы универсального эволюционизма
- •13.1 От моделирования простых систем к моделированию сложных
- •13.2 Характеристики самоорганизующихся систем
- •13.3 Глобальный эволюционизм
- •13.4 На пути к постнеклассической науке XXI века
- •Концепции современного естествознания (курс 2) юнита 3
10.2 Принцип дополнительности
Принцип дополнительности возник из попыток осознать причину появления противоречивых наглядных образов, которые приходится связывать с объектами микромира. Он является основополагающим в современной физике.
В ряде экспериментов электрон и другие элементарные частицы обнаруживают корпускуляр-ные свойства, то есть свойства частиц. Любое устройство для детектирования микрообъектов всегда регистрирует их как нечто целое, локализованное в очень малой области пространства.
С другой стороны, при движении все микрочастицы обнаруживают типичные волновые свойства. Наблюдается интерференция и дифракция частиц на кристаллических решетках или искусственно созданных препятствиях. Электроны и другие частицы ведут себя подобно волнам, огибающим препятствия, и одновременно проходят через несколько щелей дифракционной решетки.
Таким образом, всем микрообъектам присущ корпускулярно-волновой дуализм. Общий ответ на вопрос о том, каким образом эти противоречивые свойства совмещаются у одного объекта, был дан Н. Бором в 1927 г.
Прежде всего, Бор обратил внимание на то, что все предметы и явления, которые мы видим вокруг себя и, конечно, измерительные приборы для регистрации элементарных частиц состоят из огромного множества микрочастиц. Иными словами, они являются макроскопическими систе-мами, ничем иным они быть не могут. Сам человек – существо макроскопическое. Поэтому наши органы чувств не воспринимают микропроцессов. Понятия, которыми мы пользуемся для описа-ния предметов и явлений окружающего мира, это макроскопические понятия. С их помощью можно легко описать любые физические процессы, проходящие в макромире. Но применить эти понятия для описания микрообъектов полностью нельзя, так как они не адекватны процессам микромира.
Но других понятий у нас нет и быть не может. Поэтому, чтобы компенсировать неадекватность нашего восприятия и представления об объектах микромира, нам приходится применять два дополняющих друг друга набора понятий. Эти понятия – частицы и волны. Только в совокупности они дают исчерпывающую информацию о квантовых явлениях.
Принцип дополнительности рассматривался Н. Бором не только в узком физическом смысле, но и с общефилософской точки зрения. Понятия, выработанные в науке, отражают лишь отдель-ные стороны реальных предметов, явлений и процессов. Таким образом, принцип дополни-тельности – одно понятие способно отразить только часть истины, но, собрав эти на первый взгляд противоречащие друг другу понятия, можно получить достаточно полную картину объекта.
10.3 Принцип неопределенности в. Гейзенберга
Принцип неопределенности является частным выражением принципа дополнительности. Этот принцип наглядно иллюстрирует отличие квантовой теории от классической механики.
Говоря о частице, мы представляем себе комочек вещества, находящийся в данный момент в определенном месте, обладающий определенной энергией и движущийся со строго определенной скоростью. При этом мы допускаем, что можно абсолютно точно знать координаты, импульс и энергию частицы в любой момент времени.
Однако, связывая частицу с волной, мы переходим к образу неограниченной синусоиды, простирающейся во всем пространстве. И понятия «длина волны в данной точке», «импульс в данной точке», «энергия в данный момент времени» просто не имеют смысла. Утверждение, что электрон лишь приближенно может рассматриваться как материальная точка, означает, что его координаты, импульс и энергия могут быть заданы лишь приблизительно. Количественно это выражается соотношением неопределенностей Гейзенберга.
Согласно этому принципу, чем точнее фиксирован импульс, тем большая неопределенность будет в значении координаты, и наоборот. Так же соотносятся энергия и время. Точность измерения энергии обратно пропорциональна длительности процесса измерения. Причина этого кроется во взаимодействии прибора с объектом измерения.
Принцип неопределенности показывает, почему невозможно падение электрона на ядро атома. Ядро атома имеет очень малые размеры, и при падении электрона его местоположение оказалось бы известно достаточно точно. Следовательно, резко увеличивается неопределенность в скорости электрона, разброс в значении скоростей стал бы очень большим. Эта «вилка» скоростей должна была бы включать столь большие скорости, что электрон скорее покинул бы атом, чем упал на ядро.