- •Введение
- •Раздел I особенности современного состояния и основные тенденции развития естествознания
- •Тема 1 система естественнонаучного знания
- •1.1. Наука. Функции науки. Предмет и структура естествознания.
- •1.2. Уровни научно исследования.
- •Наука как отрасль культуры.
- •Тема 2. Эволюция научного познания
- •2.1. Исторические этапы познания природы.
- •2.2. Структура современного естествознания.
- •Тема 3 методы научных исследований
- •3.1. Научный метод. Формы научного познания.
- •3.2. Эмпирические методы познания.
- •3.3. Теоретические методы.
- •Раздел II фундаментальные понятия о материи Содержание раздела.
- •Тема 1 материя и ее свойства
- •1.1. Понятие материи.
- •1.2. Свойства материи.
- •1.3. Описание материальных систем.
- •Физика частиц и полей.
- •Тема 2 уровни материального мира
- •2.1. Основные характеристики уровней организации материи.
- •2.2. Классификация элементарных частиц.
- •2.3. Типы взаимодействия частиц.
- •2.4. Нестабильность элементарных частиц.
- •Тема 3 фундаментальные взаимодействия
- •3.1. Характеристика видов взаимодействия.
- •3.2. Концепция дальнодействия и близкодействия.
- •Тема 4 тепловое излучение
- •4.1. Физика термодинамических систем.
- •4.2. Понятие энергии.
- •4.3. Электромагнитные волны.
- •4.4. Постулаты н.Бора.
- •4.5.Основные понятия ядерной физики.
- •Раздел III пространство, время, принципы относительности Содержание раздела.
- •Тема 1 теории физического пространства и времени
- •1.1. Общая картина мироздания и.Ньютона.
- •1.2. Фундаментальные категории классической механики.
- •Тема 2 законы сохранения
- •2.1. Общие законы естествознания.
- •2.2. Принципы современной физики.
- •Тема 3 теория относительности
- •3.1. Специальная теория относительности.
- •3.2. Релятивистские эффекты.
- •3.3. Суть общей теории относительности (ото).
- •Тема 4 начало термодинамики. Представления об энтропии
- •4.1. Общие сведения о термодинамике.
- •4.2. Первое начало термодинамики.
- •4.3. Второе начало термодинамики. Энтропия.
- •4.4.Третье начало термодинамики.
- •4.5. Неравновесная термодинамика.
- •Раздел IV мегамир и его свойства Содержание раздела.
- •Тема 1 общие представления о вселенной
- •1.1. Вселенная как мегамир.
- •1.2. Свойства вселенной.
- •1.3. Галактики.
- •Тема 2 состав звезд
- •2.1. Характеристика звезд и звездных систем.
- •2.2. Солнце и его строение.
- •Раздел V особенности современного биологического знания и его эволюция Содержание раздела.
- •Тема 1 живая материя
- •1.1.Электромагнитные взаимодействия и организация живой материи.
- •1.2. Эволюционно-синергетическое описание живой материи (понятие синергетики).
- •1.3. Самоорганизация в природе, в живой материи.
- •Тема 2 живой организм как самоорганизующаяся и саморазвивающаяся система
- •2.1.Свойство самоорганизующихся систем.
- •2.2. Синергетика и современное миропонимание.
- •Тема 3 теории эволюции органического мира
- •3.1. Начальные этапы биологической эволюции.
- •3.2. Основные положения эволюционной теории.
- •3.3. Процесс эволюции.
- •3.4. Основные положения антропогенеза.
- •Тема 4 особенности современного биологического знания и его эволюция
- •4.1.Биологическое познание в системе современной науки.
- •4.2. Предмет биологии и ее взаимоотношение с другими науками.
- •4.3. Место и роль биологии в системе современного естествознания.
- •4.4. Эволюция образов биологии в динамике культуры.
- •Тема 5 современные концепции происхождения и сущности жизни
- •5.1. Представление о жизни в современном естествознании (сущность и определение жизни).
- •5.2. Определение и происхождение жизни.
- •5.3. Гипотеза а.Опарина.
- •Темы рефератов к семинарским занятиям
- •Вопросы к экзамену по дисциплине «Основы современного естествознания»
- •Уровни научного исследования.
- •Суть общей теории относительности.
- •Первое начало термодинамики.
- •Основные понятия ядерной физики.
- •Самоорганизация в природе, в живой материи.
- •Синергетика и современное миропонимание.
- •Свойства самоорганизующихся систем.
- •Литература
- •Основы современного естествознания
3.3. Суть общей теории относительности (ото).
В 1916 году Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности, объясняющую с современных позиций теорию тяготения. Она основывается на двух постулатах специальной теории относительности и формулирует третий постулат – принцип эквивалентности инертной и гравитационной масс.
Важнейший вывод из ОТО – новое положение об изменении геометрических (пространственных) и временных характеристик в гравитационных полях, а не только при движении с большими скоростями.
ОТО – одна из самых сложных областей современной физики. Она базируется на математическом аппарате уравнений Эйнштейна. ОТО – физическая теория, в ее основе лежат экспериментальные факты:
- гравитационное поле влияет на движение не только массивных тел но и света;
- луч света отклоняется в поле Солнце;
- на основе ОТО Эйнштейн предсказал существование гравитационных волн.
Массивные тела, двигаясь с ускорением, излучают гравитационные волны. Они распространяются с той же скоростью, что и электромагнитные (со скоростью света).
Уравнения ОТО указывают на то, что наша Вселенная не стационарна, она непрерывно расширяется. Имеется два варианта развития Вселенной в зависимости от плотности материи Вселенной: дальнейшее расширение или начала сжатия через некоторое время.
Общим выводом ОТО является следующее: протяженность, время и масса утратили статус абсолютности. Постоянный статус имеет лишь сила (например, сила тяготения). ОТО содержит геометрическое толкование явления тяготения. Объект, движущийся в пространстве и попавший в поле тяжести, изменяет траекторию своего движения. Все известные научные факты подтверждают справедливость общей теории относительности, которая является современной теорией тяготения. По аналогии с квантами электромагнитного поля принято говорить о гравитонах как о квантах гравитационного поля. В настоящее время формируется новая область науки – гравитационно-волновая астрономия.
Тема 4 начало термодинамики. Представления об энтропии
4.1. Общие сведения о термодинамике.
Термодинамика – наука о наиболее общих свойствах макроскопических тел и систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и о процессах перехода из одного состояния в другое. Термодинамика исследует причины тепловых явлений.
Классическая термодинамика изучает физические объекты материального мира только в состоянии термодинамического равновесия – состояние, в которое с течением времени приходит система, находящаяся при определенных неизменных внешних условиях и определенной постоянной температуре окружающей среды. Термодинамика рассматривает условия существования необратимых процессов, что привело к возникновению отдельной науки – термодинамики необратимых процессов, сформировавшейся на основе классической термодинамики.
Равенство систем во всех точках системы или частей одной системы является условием равновесия. Например, состояние системы однородных жидкостей или газа полностью описывается заданием любых из трех величин: температуры (Т), объема (V), давления (р). Связь между р, Т, и V называется уравнением состояния.