- •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
Тема 1 общие представления о вселенной
1.1. Вселенная как мегамир.
Все находящееся за пределами атмосферы Земли понимается как Космос (по-гречески – мир).
Вселенная – окружающий мир, бесконечный в пространстве, во времени и по многообразию форм заполняющего его вещества. Вселенную изучает астрономия – наука о движении, строении, возникновении, развитии небесных тел, их систем и Вселенной в целом.
Основной метод получения астрономических знаний – наблюдение.
Разделом астрономии является космология – область науки, изучающая Вселенную как единое целое и космические системы как ее части.
Вселенная это мегамир, представляет собой упорядоченную систему отдельных взаимосвязанных элементов различного порядка:
- небесные тела (звезды, планеты, спутники, астероиды, кометы);
- планетные системы звезд, звездные скопления, галактики.
Звезды – гигантские раскаленные самосветящиеся небесные тела.
Планеты – холодные небесные тела, вращающиеся вокруг звезд.
Спутники - холодные небесные тела, вращающиеся вокруг планет.
Солнечная система (планетная система) – совокупность небесных тел – планет, их спутников, астероидов, комет, обращающихся вокруг Солнца под действием силы тяготения. В Солнечную систему входят 9 планет, их спутники, свыше 100 тысяч астероидов, множество комет.
Астероиды (малые планеты) – небольшие холодные небесные тела, входящие в состав Солнечной системы.
Галактика – гигантская звездная система, насчитывающая более 100 млрд. звезд. Внутри галактики отмечаются звездные скопления – группы звезд, связанные общим движением в пространстве и имеют общее происхождение.
При изучении объектов Вселенной и используют сверхбольшие расстояния и специальные единицы. Астрономические единицы (а.е.) расстояние от Звезд до Солнца – 150 млн.км. Эта единица применяется в пределах Солнечной системы (до Плутона – 40 а.е.; самая удаленная от Солнца планета). Световой год – расстояние равное 3,3 светового года. Специальные единицы используются для измерения расстояний внутри звездных систем и между ними.
До других галактик используют более крупные единицы:
- килопарсек (Кпк) – 10 3 пк;
- мегапарсек (Мпк) – 10 6 пк.
Задачей современной астрономии является изучение эволюции Вселенной. При изучении Вселенной невозможно провести эмпирическую проверку, поэтому выводы космологии называются не законами, а моделями происхождения и развития Вселенной. В основе современной космологии лежит эволюционный подход к вопросам возникновения и развития Вселенной.
В соответствии с этим подходом имеется модель расширяющейся Вселенной. До образования Вселенной не было ни пространства, ни времени. Эйнштейн разработал статистическую модель Вселенной. Согласно этой модели.
1.2. Свойства вселенной.
Вселенная обладает следующими свойствами:
Однородность – одинаковые свойства во всех точках;
Изотропность – одинаковые свойства по всем направлениям.
Вселенная нестационарная и находится в состоянии постоянного расширения, в далеком прошлом она находилась в сжатом состоянии. 13-15 млрд лет назад материя нашей Вселенной была сконцентрирована в необычайно малом объеме, около 10 -33 см 3, и имела огромную плотность – 10 93 г/см 3 при температуре 10 27 к. Начальное состояние Вселенной – сингулярная точка характеризуется бесконечной плотностью и сверхвысокой температурой. Наблюдаемая Вселенная возникла благодаря гигантскому взрыву исходной космической материи – Большому взрыву Вселенной. Возраст Вселенной исчисляется с момента Большого взрыва и оценивается в 13-15 млрд лет.
С середины XX в. формируется концепция горячей Вселенной. Согласно данной концепции на ранних этапах расширения, вскоре после Большого взрыва, Вселенная была очень горячей: излучение доминировало над веществом. При расширении температура падала.
Излучение, сохранившееся с начальных моментов эволюции (реликтовое излучение), равномерно заполняет всю Вселенную до сих пор.
Современная астрономия интенсивно развивается.
Недавно открыты космические объекты – квазары – мощные источники космического радиоизлучения, самые яркие и далекие небесные объекты.
Нейтронные звезды – предполагаемые звезды, состоящие из нейтронов, образующиеся, вероятно, в результате вспышек сверхновых звезд.
Черные дыры («застывшие звезды», «гравитационные могилы») – объекты, в которые превращаются звезды на заключительном этапе своего существования. Вещество и излучение «проваливается» в черное пространство и не «выходят» обратно.
В настоящее время Вселенная находится в стадии расширения.